CC BY
47
УДК 621.81:621.357
Н.А. Родин, канд. техн. наук М.В. Цыпцын, канд. техн. наук
Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова
ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТИТАНОМЕДЬСУЛЬФИДИРОВАННОГО ПОКРЫТИЯ
В целях определения структуры и состава нового антифрикционного износостойкого титаномедьсульфидированного покрытия были проведены исследования поверхностных слоев образцов трения с помощью рентгенофазового анализа [1—3] на дериватографе рентгеновском общего назначения ДРОН-3,0. Метод рентгенофазового анализа основан на нахождении фаз по разнице структур поверхностей исследуемых образцов, которые возбуждаются рентгеновскими лучами.
Для рентгенофазового анализа использовали рентгеновскую трубку Fe-ka. Напряжение на трубке составляло 25 кВ, анодный ток — 15 мА, скорость вращения счетчика — 2 град/мин, вертикальные щели на гониометре — 2,0; 0,25 мм, постоянная времени — 10 с.
Дифрактограммы анализировали по картотеке эталонных дифракционных спектров, принятой Американским комитетом стандартизации (А8ТМ) [4].
Анализу были подвергнуты образцы с титаномедьсульфиди-рованным покрытием, а также образец без покрытия, который использовали в качестве эталона.
Межплоскостное расстояние определяли из уравнения дифракции:
= -^-,
2бш0
где X = 1,93728 А — длина волны использованного рентгеновского излучения; 9 — угол дифракции, град.
Глубину диффузии атомов меди и титана определяли по формуле
Рентгенофазовый анализ показал, что исходный образец (эталон) состоит в основном из материала а-Бе. Обработанный образец более сложен по своему составу (рисунок). На дифрактограмме видны дополнительные пики, указывающие на наличие титана, его оксидов, а также меди.
Толщина исследуемого покрытия составила 1,61 мкм. После испытаний на машине трения ИИ-5018, в ходе которых было установлено снижение момента от сил трения, температуры в зоне трения, износа, а также увеличение нагрузки схватывания титаномедьсульфидированных образцов по сравнению с образцами без покрытия, глубина залегания атомов титана увеличилась в 1,6 раза, что говорит об их диффузии вглубь матрицы образца. При этом установлено, что металл Т внедряется в кристаллическую решетку железа, образуя соединение с общей кристаллографической решеткой типа интерметаллического соединения FeTi. Таким образом, проведенными исследованиями установ-
1п Тп
'Ті БІП 0
где 10 — интенсивность рефлекса фазы материала а-Бе для отражения эталона, мм; 11 — интенсивность рефлекса фазы материала образца, мм; ^ — линейный коэффициент ослабления выбранного излучения материалом покрытия, см-1.
82 -----------------------------------
Дифрактограмма титаномедьсульфидированного образца
Вестник ФГОУ ВПО МГАУ № 1'2011
лено химическое взаимодействие исследуемого покрытия с железом.
Микротвердость поверхностных слоев образцов измеряли на твердомере ПМТ-3М путем вдавливания алмазной пирамиды с углом при вершине 130° при нагрузке 1,962 Н (200 г). Из-за малой толщины сульфидный слой не удобен для определения микротвердости, поэтому ее замеряли непосредственно на поверхности образца при нагрузке 0,4905 Н (50 г). Величину микротвердости определяли из таблицы «диагональ отпечатка — микротвердость», составленной после тарировки прибора.
По результатам исследований было установлено, что покрытие состоит из двух наиболее четко выраженных слоев:
• поверхностный слой, включающий в себя лег-кодеформируемые сульфиды железа и меди;
• более глубокие слои, содержащие соединения, имеют в своем составе интерметаллиды типа БеТ1
Твердость слоя с интерметаллическими соединениями на 30...50 % превышала твердости основного металла.
Таким образом, можно заключить, что противозадирные свойства обработанных трущихся поверхностей повышаются за счет наличия в поверхностных слоях сульфидов железа, а также меди. Отсюда комплексное титаномедьсульфидирован-ное покрытие позволяет улучшить условия трения в начальный период работы сопряжения. Повышение износостойкости в условиях дальнейшей эксплуатации происходит за счет наличия соединений высокой твердости — интерметаллидов, находящихся в более глубоких слоях трущихся деталей.
Список литература
1. Горелик, С.С. Рентгенографический и электроннооптический анализ / С.С. Горелик, Л.Н. Расторгуев, Ю.А. Скаков. — М.: Металлургия, 1970. — 366 с.
2. Зевин, Л.С. Рентгеновские методы исследования строительных материалов / Л.С. Зевин, Д.М. Хейкер. — М.: Стройиздат, 1965. — 248 с.
3. Никандрова, Л.Н. Химические способы получения металлических покрытий / Л.Н. Никандрова. — Л.: Машиностроение, 1971. — 218 с.
4. Major Correction Powder Deffraction File, Inorganic, CPDS. — Swartwore, Pensylvania, USA, 1987.
УДК 621.891
В.А. Погонышев, доктор техн. наук М.В. Панов
Брянская государственная сельскохозяйственная академия
ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ШЕЕК КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА
Цель данной работы — исследование влияния толщин пленки и смазочного слоя на демпфирующие свойства узла трения.
В процессе работы двигателя масло изменяет свои свойства в зависимости от условий и состояния двигателя. По состоянию масла можно судить о ее ресурсе и износе двигателя. Цвет пятна масла на пористой бумаге свидетельствует о его остаточном ресурсе. Чем темнее и больше центральная часть масляного круга на бумаге, тем он меньше.
Об износе двигателя судят по примесям в масле как следствие изнашивания материалов движущихся частей (масло темнее), так и по температуре вспышки масла. Сравнивали масло до и после эксплуатации (отработку масла). Подвергали образцы масла нагреванию до его воспламенения. При этом фиксировалась температура во время возгорания масла термометрами с рабочей шкалой до 350 °С. Было замечено, что температура воспламенения отработанного масла всегда ниже температуры исходного. Это объясняется тем, что в отработанные масла проникают пары бензина, в ко-
личестве в зависимости от износа двигателя. Так, например, температура возгорания исходного масла Shell (SAE 10W-40) равна 250 °C, а отработанного — 220 °C, Shell (SAE 20W-50) исходного — 270 °C, отработанного — 230 °C. Надо отметить, что импортные масла, по данным экспериментов авторов, имеют температуру возгорания больше 250...270 °C, чем отечественные (М8ГЬ М8В, М63/12Г!) — 220.260 °C [1].
Наиболее интенсивному изнашиванию подвержены шатунные шейки коленчатого вала, так как они работают в наиболее тяжелых условиях.
В ходе эксперимента были исследованы образцы (сталь 45) с медной пленкой и без пленки. Особая роль отводилась усталостному износу, который обусловлен дискретным характером фрикционного контакта. Это означает, что в процессе внешнего трения происходит многократное деформирование поверхностей шеек коленчатого вала в отдельных пятнах фактического контакта, которое приводит к разрушению и последующему отделению материала. Степень и частота деформирова-
Вестник ФГОУ ВПО МГЛУ № 1'2011
83
