Спосіб нерозбірної триботехнічної регенерації тертьових сполучень механізмів

1 Спосіб нерозбірної триботехнічної регенерації тертьових сполучень механізмів, що включає подачу в зону тертя ремонтно-регенеруючого складу на основі оливи, яку змішують з порошком природних мінералів, який відрізняється тим, що як порошок природних мінералів використовують гідрослюду при такому співвідношенні компонентів, мас % гідрослюда 10,0 - 30,0 олива решта Винахід відноситься до способів нанесення антифрикційних покриттів тертям і може бути використаний для безрозбірної регенерації металевих тертьових сполучень з одночасним підвищенням IX ЗНОСОСТІЙКОСТІ Підвищення ЗНОСОСТІЙКОСТІ тертьових сполучень с важливою проблемою сучасного машинобудування У різних галузях промисловості в залежності від етапу фрикційного контакту тертя використовують трибохімічні композиції, що формуються на основі металевих, полімерних та керамічних матеріалів Композиція на основі металевих матеріалів використовується у відомому способі нанесення фрикційного покриття із пластичних металів МІДІ, олова, що містяться в технологічному середовищі гліцерину, щавлевої та олеїнової кислот (Патент Росии № 2062821, кл С 23С 26/00, 1996), а також у способі попереднього нанесення середовища галію на поверхню оброблювальної деталі і потім формування основного антифрикційного покриття натиранням поверхні сплавом МІДІ або бронзи (Патент Росии № 2060300, кл С 23 С 26/00, 1993) Недоліком даних рішень є мала товщина плів 2 Спосіб за п 1 , який відрізняється тим, що в ремонтно-регенеруючий склад додатково додають тверде паливо гумусної природи, наприклад вугілля, яке складає до 2,0% гідрослюди 3 Спосіб за п 1 , який відрізняється тим, що в ремонтно-регенеруючий склад додатково додають один із шаруватих диметилсилікатів, наприклад серпантин, який складає до 15мас % гідрослюди 4 Спосіб за п 1 , який відрізняється тим, що в ремонтно-регенеруючий склад додатково додають заздалегідь виготовлену суміш з гідрослюди, твердого палива гумусної природи та диметилсилікату, яка складає 2,0 - 60% ремонтнорегенеруючого складу 5 Спосіб за пп 1 - 4, який відрізняється тим, що дисперсність порошку природних мінералів ремонтно-регенеруючого складу становить 0,5 - 5,0мкл ки (від десятих часток мікрона до 4 - 5мкм в залежності від режиму) Це обумовлено тим, що потенціал взаємодії між атомами акцептора (наприклад, сталь) і атомами донора (наприклад, мідь, латунь) перевищує потенціал взаємодії між атомами донора Плівка нарощується до того часу, поки сили взаємодії між атомами донора, що знаходиться на поверхні плівки, і атомами акцептора не вирівняються з силами взаємодії між атомами донора на поверхні плівки і поверхні акцептора Окрім цього, вказана взаємодія значно залежить від температури і створює корозійну проблему, бо самі порошки створюють активну гальванічну систему Fe - Си, Fe - Sn, що посилює корозію заліза КОМПОЗИЦІЯ на основі полімерних матеріалів використовується у відомому способі передексплуатаційної обробки тертьових сполучень (наприклад, підшипник) наперед виготовленою металополімерною мастикою на основі мильного пластичного мастила, яке містить порошки МІДІ, свинцю і політетрафторетілена (Авт свид СССР № 1196552, кл С 23 С 26/00, 1985) Цей спосіб з різним ступенем ефективності вирівнює поверхню і заповнює її частками складу заглиблення мікро со 49312 рельєфу поверхні тертя і створює надтонку плівку, що повторює геометрію зносу Нарощування поверхні тертя при його реалізації не відбувається Для ефективного захисту поверхні тертя, и регенерації на більш стійку до зносу та корозії під час експлуатації деталі використовують композиції керамічних матеріалів із природних мінеральних сумішей Відомо використання природного пірофіліту як антифрикційної і протизносної присадки до мастильних матеріалів (Авт свид СССР № 1377284, кл С 10 М 125/26, 1986), яка дозволяє збільшити час використання втулок, вкладишів і деталей пар тертя на ЗО - 40% Особливо ефективна її дія при використанні деталей, які попередньо пройшли цементацію або нітроцементацію і мали на поверхні тонкий шар внутрішнього окислення Ллє саме це обмежує можливості и використання Відоме також твердомастильне покриття, що містить природну суміш, яка при нагріванні до 1500°С дисерпентинізується, а продукт забезпечує автономність триботехнічного ефекту фінішної антифрикційної футерівки природного дзеркала ковзання (Патент Росии № 2043393, кл С 10 М 125/04, 1991) Це технічне рішення використовується лише для фінішної антифрикційної футерівки, а незначна товщина покриття може швидко руйнуватися при значних навантаженнях і коливаннях Найбільш близьким до заявлюваного технічного рішення за призначенням, технічної суті і результату, що досягається при використанні, є спосіб безрозбірного відновлення тертьових сполучень, який передбачає подачу в зону тертя технологічного середовища, що містить в собі ремонтно-відновлювальний склад, та формування покриття на поверхні сполучень при експлуатаційному навантаженні (Патент Росии № 2135638, С 23 С 26/00, С 10 М 125/00, 1998) Ремонтновідновлювальний склад містить суміш мінеральної породи офіта, нефрита та шунпта, здрібнених до часток 5 - Юмкм, яку вводять в мастило або оливу Зазначені мінерали (окрім шунпта) є породами класу листових силікатів, що здатні формувати металокерамічне захисне покриття на деталях із сплавів на основі заліза Але повний перебіг процесу масопередач у межах твердих фаз обмежений в підкласу листових силікатів з безперервними шарами тетраедрів з подвійними пакетами із-за низького значення об'ємної дифузії через тверде тіло Через шари утвореного продукту із достатньою швидкістю рухаються катіони лише одного типу, а реакційний простір локалізується на межі між продуктом і реагентом з нерухомими катіонами 3 цієї причини в процесі ренерацм не поверхні тертя отримуються покриття, які мають незначну СТІЙКІСТЬ до зношення та корозії Окрім того, спосіб вимагає використання також недешевих, ІНОДІ навіть імпортних компонентів - мінералів для виготовлення ремонтно-відновлювального складу Відомо, що немаловажним є питання вартості матеріалу та їх доступність В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу безрозбірної триботехнічної регенерації тертьових сполучень механізмів шляхом зміни компонентів природних мінералів у ремонтно-відновлювальному складі, що забезпечить створення на поверхні тертя стійких до зношення і корозії покриттів та можливість використання доступних та дешевих матеріалів Поставлене завдання вирішується тим, що у способі безрозбірної триботехнічної регенерації тертьових сполучень механізмів, що містить в собі подачу в зону тертя ремонтно-регенеруючого складу на основі оливи, яку змішують з тонкодисперсним порошком природних мінералів, згідно з винаходом, в якості останніх використовують гідрослюду при такому співвідношенні компонентів, мас % гідрослюда -10,00 - 30,0, олива - решта Крім того, в ремонтно-регенеруючий склад додатково додають тверде паливо гумусної природи, наприклад вугілля, яке складає до 2,0% гідрослюди Також можна в ремонтно-регенеруючий склад додатково додавати один із шаруватих диметилсилікатів, наприклад серпантин, який складає до 15мас % гидрослюди Або можна додатково додавати в ремонтнорегенеруючий заздалегідь виготовлену тонкодисперсну суміш з гідрослюди, твердого палива гумусної природи та диметилсилікату, яка складає 2,0 60% ремонтно-регенеруючого складу Дисперсність тонкодисперсного порошку природних мінералів ремонтно-регенеруючого складу становить 0,5 - 5,0мкл Введення в ремонтно-регенеруючий склад гідрослюди, мінералу поверхнево-вивітряного продукту одного із алюмосилікатів шаруватої структури, сприяє утворенню ефективного захисного металокерамічного покриття, вибірково компенсуючого зношування тертьових поверхонь і контакту деталей машин із сплавів на основі заліза Тонкодисперсний порошок гідрослюди, наприклад, ІЛІТ, змінений ІЛІТ, глауконіт, неупорядкований глауконіт, змішано-шаровий глауконіт, змішано-глиняні породи, монтморилоніт тощо на поверхні меж зерен, дислокацій і граней кристалів накопичили домішки оксидів багатьох елементів, таких як марганець, нікель, кобальт, титан, ванадій, хром, молібден, цинк, ніобій, мідь, свинець, срібло, галій, германій, берилій, скандій, ітрій, ітербій, лаптан, ЛІТІЙ, барій, фосфор При цьому стан твердого тіла є далеким від термодинамічної рівноваги Тому перебіг процесу стає обумовленим відносним поступовим переміщенням атомів в твердому ТІЛІ, складом системи, утворенням зародиків нової фази і характеризується поняттям вільної поверхневої енергії Швидкість ХІМІЧНОГО процесу (в якому реагенти не змішані в атомному масштабі) стає залежним не лише від швидкості самої хімічної реакції, але і від умов переносу речовини в твердій фазі до місця реакції, наявності об'ємної дифузії через тверде тіло Прискоренню реакції сприяє число дефектів у дрібнодисперсній фазі гідрослюди або и продукту опромінення, дія електричного поля, що виникає в результаті сорбції ІОНІВ на ЗОВНІШНІЙ поверхні, наявність гідроксильних груп в структурі гідрослюди поряд з іонами магнію з неправильними стрічками і листами кремнійкисневими тетраедрами [SiO4]4 або комплексами із них шляхом утворення коор 49312 динатних зв'язків через атоми магнію (або замішуючі їх атоми заліза) Утворені комплекси містять різні за структурою силікати і некристалічну фазу, в яких параметри кристалічних решіток практично співпадають з параметрами основного конструкційного матеріалу вздовж різних координаційних осей Саме така подібність параметрів кристалічних решіток і створює умови на поверхні металу для виникнення шару силікатних сполук без створення їх кристалічних решіток, а також перебігу в подальшому дифузійних процесів В процесі робочої експлуатації механізму продукт поверхневовивітряної породи - гідрослюда, або гідрослюда з добавкою твердого палива гумусної природи, наприклад вугіллям, або в суміші з слоістим диметилсилікатом, наприклад, серпантином, втрачає свої початкові властивості, перетворюючись в ультрадисперсну фазу, і змінює катіони лужно-земельних металів в кристалах силікату на катіон заліза, під дією енергії контактних навантажень створює тверді розчини, склокристалічний шар на поверхні металу і посилює дифузію силікату в глибину кристалічної решітки металу Дифузія на більш твердій поверхні пари тертя здійснюється інтенсивніше, ніж на поверхні менш твердій, що веде до вирівнювання твердості взаємодіючих поверхонь в поверхневих мікрошарах В результаті цього спостерігається зміна в структурі як поверхневого, так і глибинного шару, та виникнення стабільної кристалічної металокерамічної структури на поверхневих і підповерхневих шарах сполучень від тертя з нарощеними розмірами проміжків в межах контакту механізмів Це приводить до того, що утворені нові гетероатомні кристали мають значно більшу просторову структуру ніж ті, що внесені сумішшю регенеруючого складу на контактну поверхню дії тертя, в якій температура в мікрооб'ємах досягає 900 - 1200°С Саме це обумовлює "зростання" покриття над поверхнею тертьових сполучень деталей в залежності від КІЛЬКОСТІ енергії, що виділяється при контакті та терті Збільшення розмірів контактуючих поверхонь вузлів перебігає в межах існуючих проміжків і зупиняється при їх "зарощені" Подальшому збільшенню розмірів перешкоджають виникаючі при цьому значні деформації і дифузія складу мінеральної суміші у глибші шари В кінцевому результаті вирівняні таким чином взаємодіючі поверхні в мікрошарах мають значно нижчі теплопровідність і коефіцієнт тертя, що забезпечує відповідне зниження нагрівання вузла тертя і зношення поверхневих шарів при терті та підвищення їх СТІЙКОСТІ до корозії Вміст В ремонтно-регенеруючому складі добавки - одного із слоістих диметилсилікатів, наприклад серпантину, підсилює властивість твердого змащування і каталітичну дію ефекту утворення металокерамічної структури СЛОІСТІ диметилсилікати мають листові тонкозернисті агрегати або пластичні кристали, що легко розшаровуються на гнучкі прозорі луски за площинами спайки і посилюють тверде змащування та фазові перетворення Тверда горюча копалина гумусового походження, яка складається з більш ніж 94 - 97% вуглецю, декількох ВІДСОТКІВ водню, кисню та СЛІДІВ азоту, при нагріванні і високому тискові в про міжках тертя розчіплюється та гідрується воднем у напрямку утворення легколетючих вуглеводнів Каталітична дія копалини обумовлена як концентрацією вуглецю, що формує фазу цементіта, так і виходом летючих речовин, що утворюються при термічному розпаді Параметри КІЛЬКОСТІ порошку мінеральної суміші в ремонтно-регенеруючому складі були визначені дослідним шляхом і є оптимальними При порушенні вказаних пропорцій ремонтно-відновлювального складу технічний результат досягається з труднощами Мінерали, що використовуються у цьому способі, широко розповсюджені на території України, і це дозволяє відновлювати зношені поверхні пар тертя механізмів, використовуючи дешеві та доступні мінерали Спосіб безрозбірної триботехнічної регенерації тертьових сполучень механізмів здійснюється таким чином Мінеральна сировина (гідрослюда, або гідрослюда з слоістим диметилсилікатом, наприклад серпантином, або гідрослюда з твердим паливом гумусної природи, наприклад вугіллям, або суміш цих компонентів), з якої попередньо виділена вода 120 - 180°С, здрібнюється в шарових млинах малої загрузки (не більше 10кг) до розміру тонкого помолу з використанням шарів різного діаметру та шматків тих же мінералів і породи, що подрібнюються Порошок з дисперсністю 0,5 - 5,0мкмвиділяється сепарацією і змішується в розрахованих пропорціях з штатною оливою Отриманий ремонтно-регенеруючий склад подається на поверхню тертя, яке підлягає відновленню Приклади здійснення способу Приклад 1 Для здійснення відновлювального ремонту лубрикатора від детандера типа ДСД-70/180 кисневої станції ЧПФ "Антарес" і ХОСП "Техгазсервіс" ХСЗ був використаний ремонтно-регенеруючий склад, мас % гідрослюда (змішано-слоістий глауконіт) - ЗО, олива - решта Дисперсність порошку складає 0,5 - 5,0мкм Заміри основних параметрів роботи і геометричних розмірів лубрикатора до і після відновлювального ремонту проводились за температурою 16°С з використанням штатних манометрів, манометрів типу МТ-УХЛЗ і манометру МК 0 - 25мм ГОСТ 6507-78 При проведенні геометричних замірів діаметрів поршней і золотникового механізму лубрикатора до виконання ремонту встановлено, що діаметри одного і того ж поршня або золотникового механізму в різних місцях були різні і коливалися в межах 0,005мм Після проведення ремонту геометрія по всій довжині деталей стала постійною, без перепадів і відхилень і лубрикатор був визнаний придатним для подальшого використання Приклад 2 Для відновлення працездатності паливного насосу виробництва Ярославського заводу типа ЯМЗ 238 на Херсонському суднобудівному заводі ХОСП "Транавтосервис" спеціалістами ЧПФ "Антарес" і ХОСП "Трансавтосервис" був використаний ремонтно-відновлювальний склад, мас % гідрослюда (змішаний ІЛІТ) - 20,0, горюча копалина гумусної природи (вугілля) - 2,0% від КІЛЬКОСТІ гід 49312 рослюди, олива - решта Дисперсність порошку складала 2,0 - 5,0мкм В результаті проведення ремонтно-відновлювальних робіт були одержані такі результати до обробки наливного насосу 2 створювальний тиск складав 460кГ/см , а після 2 обробки насос створював тиск 650кГ/см (замір максимального створювального тиску топлива не було можливим зробити із-за відсутності маномет2 ру з межею виміру більше 650кГ/см ) Помітно знизився шум при роботі паливного насосу Одночасно з відновленням плунжерних пар паливного насоса проводилась регенерація зношеної паливної форсунки В результаті чого параметри роботи форсунки з розпилу палива прийшли в норму Відновлювальні роботи топливного насосу і форсунки проводились протягом 8-ми годин на штатному стенді виробництва ЯМЗ за оберненою схемою Приклад З Для обробки циліндро-поршневої групи двигуна внутрішнього запалювання ВАЗ 2104 ВАТ "Денки", що мав зношення 40%, використали ремонтно-регенеруючий склад, мас % гідрослюда (монтморілоніт) - 10,0, слоістий диметилсилікат (серпантин) - 10,0% від КІЛЬКОСТІ монтморилоніту, олива - решта Дисперсність порошку складала не більше 5мкм Без установки свічок за допомогою заднього колеса протягом 5 хвилин обертали коленвал Після ЦЬОГО встановлювались СВІЧІ І запус кався двигун звичайним способом, а потім ЗО хвилин в русі (пробіг становив 30км за швидкістю до 60км/год), не допускаючи перегріву двигуна вище 80 - 90°С Після обробки циліндрів поступово збільшували оберти від холостих до робочих і здійснили їзду на відстань 20 - 30км з мінімальним навантаженням (оберти двигуна не більше 2000 обертів на хвилину) Експлуатацію авто продовжили у звичайному режимі, а після перебігу 300км 8 замінили оливу і маслофільтр Після роботи двигуна протягом 80 годин відмічено зниження об'ємів токсичних газів, підвищення компресії по циліндрам, а також пониження витрати пального на 15%, що свідчить про суттєву регенерацію циліндропоршневої групи та покращення триболопчних характеристик вузлів тертя і циліндро-поршневої групи Приклад 4 Для проведення ремонту без повної розбірки редуктора заднього мосту автомобіля ВАЗ 2104 і складної регуліровки диференціала редуктора, а саме в робочому стані убрати аксіальні і радіальні зазори шестерених пар і ПІДШИПНИКІВ, ЯКІ при русі автомобіля починаючи із швидкості 40км/год утворювали специфічний для зношених редукторів звук (гул), використали ремонтно-регенеруючий склад, що містить суміш, мас % гідрослюда (змішано-слоіста глиняна порода) - 15,0, вугілля 1,5% від глиняної породи, слоістий диметилсилікат -15,0% від глиняної породи, олива - решта Розмір часток порошку 0,5мкм Через штатну пробку в корпусі редуктора одноразово вводилося 4,5мл ремонтно-регенеруючого складу Після 300км пробігу автомобіля гул в редукторі повністю зник Зникли товчки при початку руху автомобіля з місця, збільшилась дальність накату і покращалась плавність ходу автомобіля, а значить і зменшилась витрата пального Наведені приклади засвідчують, що для безрозбірної триботехнічної регенерації поверхонь пари тертя механізмів можна використовувати дешеві і широкорозповсюджені природні мінерали поверхнево-вивітряного продукту гідрослюди, при цьому протикорозійні та протизносні властивості покривів пари тертя значно поліпшуються ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71