CC BY
12
Наработка на отказ, мч
- 2016 2017
- 2016 2017 —
2016 2017 2016 2017
К 744 Р4 Беларусь Беларусь ХТЗ 17221 2022.3 2522ДВ
Рис. - Сравнительные показателя наработки для тракторов К-744 Р4, Беларусь 2022.3, Беларусь 2522ДВ, ХТЗ 17221
отказ наблюдается для тракторов Беларусь 2022.3, Беларусь 2522ДВ, наименьшая — для ХТЗ 17221. Выводы
1. Разработана методика расчёта количества капитального, текущего ремонтов и ТО тракторов К701, К-744 Р4, МТЗ-82, Беларусь 2522ДВ, Dohn Deere.
2. Проведён расчёт норм расхода, расхода для дизельного топлива, моторных масел, трансмиссионных масел, индустриальных и специальных масел для тракторов.
3. Установлено, что для трактора К-744 Р4 при объёме работ 3122,3 усл.эт.га расход дизельного топлива равен 33400 кг, расход моторных масел — 1369,4 кг, расход трансмиссионных масел — 133,6 кг, расход индустриальных и специальных масел — 66,8 кг.
4. Наибольшая наработка на отказ установлена для тракторов Беларусь 2022.3, Беларусь 2522ДВ, наименьшая — для ХТЗ 17221.
Литература
1. Архипов В.С. Методы оценки надежности тракторов в условиях рыночной экономики // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2001. № 1. С. 34 — 36.
2. Величкин П.Н. К вопросу об определении оптимального уровня надежности тракторов // Труды ГОНТИ НАТИ. 1975. Вып. 241. С. 3 - 11.
3. Галушко В.Г. Вероятностно статистические методы на автотранспорте. Киев: Вища шк., 1976. 232 с.
4. Галичев А.В., Панов В.П. Комплексная экономическая оценка надежности и долговечности изделий. М.: Стандарты, 1970. 215 с.
5. Горелов В.Г., Попов И.Н., Маркина Н.В. Повышение надёжности гусеничных траков // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2003. № 9. С. 32 — 33.
6. Каплан В.Р., Стопалов С.Г., Максимова Н.Н. Технико-экономические обоснования замены капитальных ремонтов тракторов класса 0,6 — 1,4 на профилактические текущие ремонты // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1991. № 8. С. 14 — 18
7. Классификация отказов сельскохозяйственных тракторов по группам значимости (сложности): методич. указания. М.: НАТИ и ГИЦ Минсельхоза РФ, 2004. 8 с.
8. Конкин Ю.А. Экономика технического сервиса на предприятиях АПК / Ю.А. Конкин, К.З. Бисултанов, М.Ю. Конкин [и др.]. М.: Колос, 2005. 368 с.
Структурное исследование медных порошковых материалов в изделиях сельскохозяйственной техники
Т.В.Рожкова, к.т.н, Н.И.Смолин, к.т.н, профессор, ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья
Современное состояние сельскохозяйственного машиностроения остро нуждается в новейшей технике, а та в свою очередь — в новых материалах и сплавах. Такие материалы, обладая уникальными физико-механическими свойствами, способны не только работать в различных атмосферных и почвенных условиях, но и выдерживать конкуренцию на отечественном и зарубежном рынках.
Порошковую металлургию в настоящее время всё чаще используют не столько как безотходную технологию, сколько для получения уникальных материалов, которые нельзя получить традиционными методами. Особые требования должны предъявляться к изделиям, работающим в условиях повышенного износа. Порошковые подшипниковые материалы призваны уменьшить коэффициент трения и понизить износ трущихся деталей сельскохозяйственных машин и механизмов — в узлах тракторов, комбайнов и многой другой сельхозтехники [1].
Исследование структуры порошковых материалов имеет большое значение для качественного спекания и получения готового изделия, которое по своим физико-механическим характеристикам не должно уступать литым аналогам. Состав, строение, сочетание частиц, их расположение в пресс-форме необходимо учитывать для формирования порошковой заготовки.
Необходимо заметить, что подбирая форму и размеры частиц, можно получить изделие с плотностью до 95 % от теоретической. Технология этого процесса заключается в виброформовании с одновременным приложением небольшого внешнего давления. Мелкодисперсные частицы могут составлять конгломераты, образуя при этом ещё более рыхлую структуру (рис. 1).
Приложенная внешняя нагрузка Рен к такой системе позволяет разрушать конгломераты и сравнительно свободно смещать частицы относительно друг друга до получения определённой плотности. Следовательно, исходные свойства порошкового материала позволяют создавать заготовки с различной плотностью, характеризующие
цвет — розоватый, голубоватый и зеленоватый. При рассмотрении кристаллов в светлом поле прозрачность частиц стала более явной (рис. 3). Особая прозрачность наблюдается у частиц, имеющих прямоугольное сечение. Это также объясняется отражательным свойством кристаллов и расположением их в поляризованном свете [3].
Рис. 1 - Образование конгломератов дисперсных частиц
уплотнения элементарных объёмов. Порошковую среду можно представить в виде совокупности таких элементарных объёмов, выделяя при этом этапы уплотнения на микроуровне. На конечном же этапе весь процесс уплотнения оценивается на макроуровне [2].
Цель исследования — рассмотреть структуру медных порошковых материалов с добавлением карбида кремния до и после электроконтактного спекания.
Материал и методы исследования. Для исследования использовали композиционный материал, состоящий из порошков меди (Си) и карбида кремния (Б1С). Такой композиционный материал должен обладать определёнными качествами — матрица должна быть достаточно мягкой и полностью обволакивать упрочняющий компонент для создания непрерывного металлического каркаса [3]. При этом металлическая связка должна удерживать обеспечивающие твёрдость кристаллы и не взаимодействовать активно с ними. Этими свойствами в полной мере обладают медь (основа-матрица) и карбид кремния (наполнитель). Обычно медь не способна образовывать с карбидом кремния химических соединений [4]. Поэтому для получения качественного медь-карбидокремниевого материала нужно не только прочно удерживать частицы Б1С, но и сохранить сами кристаллы без разрушения.
Гранулометрический состав порошка чистого карбида кремния был исследован с помощью оптического микроскопа МИМ-7. Частицы порошка окрашены в светлые оттенки розового, голубого и зелёного цветов, полиэдрическая форма которых округлая, угловатая и прямоугольная в сечении (рис. 2, 3). Для отдельных частиц характерна стержневая, вытянутая форма [5].
На рисунках 2 и 3 представлена микроструктура кристаллов карбида кремния в тёмном и светлом полях [6]. На микрофотографиях порошки Б1С показаны светлыми и светятся, что говорит о их прозрачности. Кроме того, если наблюдать частицы в поляризованном свете, то видно их собственный
Рис. 2 - Микроструктура порошка карбида кремния в тёмном поле (увеличено в 500 раз)
Рис. 3 - Микроструктура порошка карбида кремния в светлом поле (увеличено в 500 раз)
Результаты исследования. Согласно ГОСТу 23402 — 78 был проведён анализ гранулометрического состава исследованного порошка карбида кремния. В результате металлографического исследования было выяснено, что порошок карбида кремния содержит в основном (на 85%) частицы размером 8,5—25,5 мкм. Размеры частиц меди составили от 5 до 44 мкм [3].
Тщательное смешивание исходных компонентов и сочетание близких по размеру частиц позволяет обеспечить более равномерное распределение наполнителя в матрице композиционного материала. В результате электроконтактного спекания получаются изделия с высокими физико-механическими свойствами.
На рисунке 4 представлена микрофотография электроспечённого композиционного материала, содержащего Cu+5,1 мас. % SiC. Микрографический анализ данного образца показал равномерность распределения карбида кремния по всему объёму.
Микрофотоанализ электроспечённого материала показал свечение вокруг частиц карбида кремния
частицы [8], но и поворачивать их, ориентируя относительно большей оси кристаллов (рис. 6; кристаллы под цифрой 2).
Рис. 4 - Микрошлиф образца диаметром 20,5 мм, содержащий Си+5,1 мас. % Б1С в тёмном поле (увеличено в 200 раз)
(рис. 4). Это связано с прозрачностью частиц БЮ, поэтому, рассматривая кристаллы в тёмном поле и поляризованном свете, виден их собственный цвет. При этом кристаллы упрочняющего наполнителя не разрушились в процессе электроконтактного спекания и сохранили все свои параметрические и физические свойства — форму, окраску и прозрачность. Сохранению целостности кристаллов Б1С обусловила кратковременность протекания процесса электроконтактного спекания (от 8 до 20 сек.) [7].
При дальнейшем рассмотрении оказалось, что частицы карбида кремния в основном ориентированы в одну сторону (рис. 5). Это объясняется равноплотной укладкой порошкового материала уже на стадии свободной насыпки в пресс-форму.
Рис. 6 - Ориентирование кристаллов под влиянием внешнего давления:
— кристаллы, подвергнутые деформации;
— сориентированные кристаллы
Сориентировать частицы для более плотной укладки также помогают верхние частицы, которые подвержены внешнему давлению (рис. 6, цифра 1).
Давление прессования Рвн прямо пропорционально угловому а и линейному h сдвиговым перемещениям:
Рея = hcosa. (1)
Угловое перемещение связано с появлением вращательного момента М. Поворот частиц в большинстве случаев проходит относительно большей оси кристалла — оси ОА (рис. 7). Примем за центр вращения точку О. При этом сила Рея будет приложена к противоположной точке оси А, тогда:
Мвр = Рвя lmax = lmax h COSd, (2)
где lmax — наибольший размер (большая ось) частицы.
Рис. 5 - Ориентирование кристаллов карбида кремния в медных электроспечённых образцах диаметром 13,7 мм (увеличено в 345 раз):
а) микрофотография образца Си+20,2 мас. % 81С;
б) модельное представление ориентированных кристаллов 81С
В дальнейшем внешнее приложенное давление Рен позволяет не только уплотнять и сдвигать
Рис. 7 - Моделирование процесса ориентирования частиц
Суммарное перемещение ДЕ равно:
ДЕ = Мер + Рвн • к • воза. (3)
Ориентирование и перемещение частиц в процессе электроконтактного спекания с одновременным приложением внешнего давления позволяет получить плотность медь-карбидкремниевого материала до 95%.
Выводы. Микрографический анализ электроспе-чённых материалов на основе меди с добавлением карбида кремния показал следующее:
Порошок карбида кремния содержит в основном (на 85%) частицы размером 8,5—25,5 мкм. Размеры частиц меди составили от 5 до 44 мкм, у бронзы — от 80 до 205 мкм.
Кратковременность протекания процесса электроконтактного спекания (от 8 до 20 сек.) позволила сохранить целостность кристаллов карбида кремния.
Ориентирование частиц карбида кремния объясняется равноплотной укладкой порошкового материала уже на стадии свободной насыпки в пресс-форму.
Ориентирование кристаллов, связанное с их линейным и угловым перемещениям под действием вращательного момента, позволяет получить плотность материала до 95%.
Литература
1. Рожкова Т.В., Филатов А.С. Антифрикционный материал на основе меди с карбидом кремния // Современные научно-практические решения в АПК: сб. статей II все-рос. (национальной) науч.-практич. конф. (г. Тюмень, 26 октября 2018 г.) / ГАУ Северного Зауралья. Тюмень, 2018. С. 419 - 423.
2. Цеменко В.Н. Теория порошковой металлургии. Теория и физические основы уплотнения порошковых материалов: учебное пособие. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2005. 180 с.
3. Рожкова Т.В. Формирование структуры и свойств материалов на основе меди с карбидом кремния при электроконтактном спекании: дис. ... канд. техн. наук. Тюмень, 2004. 160 с.
4. Гнесин Г.Г. Карбидокремниевые материалы. М.: Металлургия, 1977. 216 с.
5. Францевич И.Н. Карбид кремния. Свойства и области применения. Киев: Наукова думка, 1975. 250 с.
6. Рожкова Т.В. Физико-механические характеристики порошковых материалов на основе меди // Вестник государственного аграрного университета Северного Зауралья. 2016. № 1. С. 150 - 155.
7. Рожкова Т.В. Исследование новых способов электроконтактного спекания порошковых материалов // Вестник государственного аграрного университета Северного Зауралья.
2016. № 2. С. 122 - 129.
8. Рожкова Т.В., Кусков В.Н., Смолин Н.И. Исследование деформационного механизма порошкового материала на основе меди // Агропродовольственная политика России.
2017. № 12. С. 155 - 161.
Исследование лазерной наплавки чугуна подачей порошка ПГ-ФБХ-6 -2 в зону оплавления
А.С.Иванов, к.т.н., Т.Г.Колмакова, ст. преподаватель, ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья
Микроструктура чугунных наплавляемых деталей имеет различное строение в зависимости от размера и расстояния от поверхности [1, 2]. При исследовании поперечного сечения чугунной детали (рис. 1) отмечено, что деталь имеет ферритно-перлитную структуру (рис. 2) как и большинство деталей из чугуна [3].
Рис. 1 - Наплавляемые поверхности чугунной детали
Содержание перлита в разных сечениях колеблется в пределах 30-70%. У графита во внутренних
частях детали пластинчатая гнездообразная форма, однако ближе к поверхности ширина пластин графита увеличивается. Количество аустенита в структуре незначительно. При лазерном нагреве происходит измельчение структуры: величина графитных пластин уменьшается со 150-200 мкм до 20-40 мкм в оплавленной зоне, далее по глубине размер их увеличивается до исходного значения (рис. 3). В оплавленной зоне графит частично растворяется, частично выгорает, образуя поры [4].
Поэтому при лазерной наплавке поверхностей, которые подвергались интенсивному износу, целесообразно проводить лазерную закалку тех поверхностей, износ которых возможен в процессе последующей эксплуатации [5, 6].
Материал и методы исследования. Для получения покрытий выбран способ газопорошковой лазерной наплавки [7]. Получение покрытия с заданными параметрами (химическим составом, размерами и качеством наплавляемых валиков) зависит от режимов облучения: мощности, скорости обработки, размеров фокального пятна, расхода порошка и способа его подачи.
При выборе предварительных режимов обработки в качестве материала основы использовали сталь Ст3. Применение стали объясняется двумя причинами. Во-первых, наплавляемые детали отличаются сложностью конструкции, разной толщиной
