Спосіб одержання складу “вострен” для відновлення тертьових поверхонь пар тертя

Спосіб одержання складу для відновлення тертьових поверхонь пар тертя, що полягає у введенні порошкової суміші в базову оливу при перемішуванні до одержання колоїдного розчину, який відрізняється тим, що колоїдний розчин готують у два етапи: на першому етапі в базову оливу вводять порошкову суміш, що включає Сu, К, Са, Cr, Zn, S і MgCО3 у такому співвідношенні компонентів, мас.%: Сu 2-3 К 1-2 Са 10-20 Cr 40-50 Zn 15-20 S 2-3 MgCO3 16,5-18 у перерахунку на суху речовину, при цьому порошкову суміш вводять у такій кількості мас.%: A (54) СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ СКЛАДУ "ВОСТРЕН" ДЛЯ ВІДНОВЛЕННЯ ТЕРТЬОВИХ ПОВЕРХОНЬ ПАР ТЕРТЯ 38797 кову суміш, здрібнену від 0,1 до 150 мкм, що містить 25 мас.% SiО2, 40 мас.% MgO, 2 мас.% S і 33 мас.% MgCO3 у перерахунку на суху речовину. При цьому зазначену порошкову суміш вводять у такій кількості, мас.%: порошкова суміш 3-10 базова олива решта. Недоліками зазначеного способу є такі: обмежена область застосування через відсутність можливості відновлення тертьових поверхонь пар тертя з тертя з матеріалів із різноманітним питомим електричним опором, тобто різнойменних із погляду твердості матеріалів, наприклад, сталь-бронза, сталь-мідь і т.п. (склад, отриманий відомим способом, дозволяє відновлювати пари тертя тільки з однорідних матеріалів - стальсталь, сталь-чавун, чавун-чавун). Це пояснюється тим, що після введення порошкової суміші "НІОД" у робочу оливу й у зазор між тертьовими поверхнями пари тертя протягом деякого часу внаслідок перебування отриманого складу в стані "електричного спочинку" відбувається притирання поверхонь, тобто йде процес мікрошліфування. І тільки після цього після появи в точках тертя статичної електрики в першу чергу на більш твердих матеріалах починає відбуватися прилипання часток складу, причому до явно більш твердого матеріалу, практично виключаючи їхнє прилипання до більш м'якого матеріалу; порівняно невеликий міжремонтний термін служби виробів через руйнацію поверхонь, які відновлюють, тому що процесі обробки під дією контактних навантажень склад із "НІОДом" впроваджується в більш м'яку підставу, що призводить до часткової руйнації кристалічного штахету металу й утворенню мікротріщин, при цьому "НІОД" активно змінює геометричні параметри пари тертя, наприклад, товщину зуба зубцюватої передачі. Крім того, у процесі експлуатації пар тертя, оброблених зазначеним складом, спостерігається "стікання" антифрікційного покриття на краї тертьових виробів, унаслідок чого на поверхнях утворюються тверді нерівності, що призводить до появи додаткових мікроруйнувань. При тривалій експлуатації пар тертя покриття, утворене відомим складом, відшаровується, що призводить до створювання бляшок, які, переміщуючись у робочій оливі, своєю твердою структурою також руйнують поверхні пар тертя. В основу винаходу поставлено задачу створити такий спосіб одержання складу для відновлення тертьових поверхонь пар тертя, у якому нова сукупність технологічних прийомів і використання інших компонентів для їхнього здійснення забезпечили б зниження коефіцієнта тертя тертьових поверхонь пар тертя з матеріалів як з однаковим, так і з різноманітним питомим електричним опором без руйнації поверхонь тертя як у процесі відновлення, так і в процесі експлуатації механізмів і машин, що розширює область застосування складу, отриманого зазначеним засобом, і збільшує міжремонтний термін служби виробів. Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання складу для відновлення тертьових поверхонь пар тертя, який полягає у введенні порошкової суміші в базову оливу при перемішуванні до одержання колоїдного розчину, згід но з винаходом, колоїдний розчин готують у два етапи: на першому етапі в базову оливу вводять порошкову суміш, що включає Сu, К, Са, Cr, Zn, S і MgCO3 у такому співвідношенні компонентів, мас.%: Сu 2-3 К 1-2 Са 10-20 Cr 40-50 Zn 15-20 S 2-3 MgCO3 16,5-18 у перерахунку на суху речовину, при цьому порошкову суміш вводять у такій кількості, мас.%: порошкова суміш 0,14-8,06 базова олива решта, на другому етапі в отриманий колоїдний розчин додатково вводять порошкову суміш, що включає Ті, Мn, Аl2О3, Si, Mg3Si2O5(H)4, MgSіO3, Fe х Fе2О3, SiO2 і ТіСО3 у такому співвідношенні компонентів, мас.%: Ті 0,03-1,0 Мn 0,03-0,05 АІ2O3 0,5-0,6 Si 0,5-0,9 Mg3Si2O5(H)4 28,0-36,2 MgSіO3 6,5-10,0 Fe х Fе2О3 15,0-21,0 SiO2 17,25-27,0 ТіСО3 11,0-13,0 у перерахунку на суху речовину, при цьому порошкову суміш вводять у такій кількості, мас.%: порошкова суміш 0,7-10,5 базова олива решта, а потім при перемішуванні отриманий колоїдний розчин піддають електричній обробці шляхом впливу електромагнітним полем частотою 2400...130000 Гц протягом 35...39 хв. Електрична обробка колоїдного розчину шляхом впливу електромагнітним полем частотою 2400...130000 Гц протягом 35...39 хв змушує примусово окремі кристали одержати визначений електричний заряд - диполь, тобто відбувається збудження електричної активності колоїдного розчину, внаслідок чого отримують іонізований склад. У момент внесення іонізованого відновлюючого складу в зазор між тертьовими поверхнями пари тертя частина кристалів складу відразу ж починає впроваджуватися в більш м'який матеріал (із меншим питомим електричним опором), створюючи при цьому прошарок зносостійкого металокерамічного покриття, що забезпечує підвищення поверхневої твердості матеріалу, а інша частина кристалів починає впроваджуватися в поверхню більш твердого матеріалу пари тертя, також забезпечуючи утворення прошарку зносостійкого металокерамічного покриття (склад впроваджується в матеріал на глибину не менше 0,01 мм). При цьому відбувається відновлення зношеної поверхні без її руйнації і без стирання поверхневого прошарку. Використання для нанесення запропонованого відновлюючого складу, тобто з легуючими елементами Ті, Мn і Сr, що дозволяють збільшити твердість оброблюваної поверхні, лише незначно змі 2 38797 нюючи кристалічну структуру матеріалу, і Са, Si і їхніми з'єднаннями, що дозволяють при впливі високого тиску і температури в зоні контакту пари тертя в сполученні з іншими компонентами складу утворити склоподібну монолітну поверхню при зрівноважуванні і зберіганні фізичних властивостей основи і покриття (електропровідності, лінійного обсягу розширення і т.п.). Саме такий колоїдний розчин, отриманий уведенням порошкової суміші відповідного складу в два етапи, найбільше ефективно піддається частотному електростатичному збудженню, забезпечує захист поверхонь пар тертя від окислювання і перешкоджає утворенню раковин, тріщин і т.п. на поверхнях. Зазначене вище дозволяє розширити область застосування складу, отриманого запропонованим засобом, як-от знизити коефіцієнт тертя пар тертя з матеріалів як з однаковим, так і з різноманітним питомим електричним опором (наприклад, стальбронза, сталь-мідь і т.п.) за рахунок забезпечення нанесення рівномірного зносостійкого відновлюючого складу на обидві тертьові поверхні пари, а також збільшити міжремонтний термін служби виробів у 1,5-2,0 рази. Крім того, з'являється можливість продовження терміна служби дорогих матеріалів, знижується витрата електроенергії від 5 до 20% за рахунок зниження тертя і часткового профілювання тертьових поверхонь (поверхня контакту збільшується до 70-90%); знижується шум при роботі механізмів за рахунок зниження тертя і зменшення зазорів між тертьовими поверхнями; знижується необхідність заміни відпрацьованих мастильних матеріалів майже в 2-3 рази, а також рівня мастила на 25-30%. При цьому, також, як у прототипі, є можливість проводити відновлення зношених поверхонь пар тертя в процесі роботи механізмів. Спосіб одержання складу "ВОСТРЕН" для відновлення тертьових поверхонь пар тертя здійснюють таким чином. Наготовлюють колоїдний розчин у два етапи. Усі вихідні компоненти попередньо здрібнюють до розмірів часток 0,15...0,2 мкм до порошкової суміші. На першому етапі в базову оливу при перемішуванні вводять порошкову суміш, що включає Сu, К, Са, Cr, Zn, S і MgCO3 у такому співвідношенні компонентів, мас.%: Сu 2-3 К 1-2 Са 10-20 Сг 40-50 Zn 15-20 S 2-3 MgCO3 16,5-18 у перерахунку на суху речовину, при цьому порошкову суміш вводять у такій кількості, мас.%: порошкова суміш 0,14-8,06 базова олива решта. На другому етапі в отриманий колоїдний розчин додатково вводять порошкову суміш, що включає Ті, Мn, Аl2O3, Si, Mg3Si2O5(H)4, MgSіO3, Fe х Fе2О3, SiO2 i ТіСО3 у такому співвідношенні компонентів, мас.%: Тi 0,03-1,0 Мn 0,03-0,05 АІ2О3 0,5-0,6 Si Mg3Si2O5(H)4 MgSіO3 Fe х Fе2O3 SiO2 ТіСО3 0,5-0,9 28,0-36,2 6,5-10,0 15,0-21,0 17,25-27,0 11,0-13,0 у перерахунку на суху речовину, при цьому порошкову суміш вводять у такій кількості, мас.%: порошкова суміш 0,7-10,5 базова олива решта. Потім при перемішуванні отриманий колоїдний розчин піддають електричній обробці шляхом впливу електромагнітним полем частотою 2400...130000 Гц протягом 35...39 хв. Кількість складу, необхідна для одержання зносостійкого покриття, розраховується залежно від конкретних умов роботи механізмів, як-от, потужності двигуна, площі оброблюваної (тертьової) поверхні, тиску в зоні контакту і питомого електричного опору матеріалів пари тертя. Приклад 1. Склад "ВОСТРЕН" для відновлення тертьових поверхонь пари тертя "вал сталевий - колесо бронзове" черв'ячного редуктора, діаметр вала стального - 80 мм; діаметр колеса бронзового - 420 мм. Вихідні компоненти для приготування колоїдного розчину. Базова олива - Литол 24 ОСТ 38 01145-80 у кількості 3664 г. 1 етап: порошкова суміш, що включає Сu, К, Са, Cr, Zn, S і MgCO3 у такому співвідношенні компонентів, мас.%: Сu 3,0 К 1,0 Са 17,5 Сг 40,0 Zn 20,0 S 2,0 MgCO3 16,5 у перерахунку на суху речовину. Кількість порошкової суміші - 9,9 г (0,27 мас.% від базової оливи). 2 етап: порошкова суміш, що включає Ті, Мn, Аl2О3, Si, Mg3Si2O5(H)4, MgSіO3, Fe х Fе2О3, SiO2 и ТіСО3 у такому співвідношенні компонентів, мас.%: Ті 1,0 Мn 0,05 АІ2О3 0,6 Si 0,85 Mg3Si2O5(H)4 36,2 MgSіO3 6,5 Fe х Fе2O3 21,0 SiO2 20,8 ТіСО3 13,0 у перерахунку на суху речовину. Кількість порошкової суміші - 33 г (0,9 мас.% від базової оливи). Частота обробки отриманого колоїдного розчину електромагнітними імпульсами - 2400 Гц тривалість обробки - 37 хв. Тривалість обробки відновлюючим складом пари тертя - 29 хв. Товщина отриманого зносостійкого покриття на обох тертьових поверхнях пари тертя - 0,01 мкм. Приклад 2. Склад "ВОСТРЕН" для відновлення тертьових поверхонь пари тертя "бандаж колеса локомотиву сталевий - рейка сталева". 3 38797 Вихідні компоненти для приготування колоїдного розчину. Базова олива - олива індустріальна И-Т-С-68 ТУ 38 101775-81 у кількості 1600 г. 1 етап: порошкова суміш, що включає Сu, К, Са, Cr, Zn, S і MgCO3 у такому співвідношенні компонентів, мас.%: Сu 2,1 К 1,5 Са 15,0 Cr 44,0 Zn 17,7 S 3,0 МgСО3 16,7 у перерахунку на суху речовину. Кількість порошкової суміші - 129 г (8,06 мас.% від базової оливи). 2 етап: порошкова суміш, що включає Ті, Мn, Аl2О3, Si, Mg3Si2O5(H)4, MgSіO3, Fe х Fе2О3, SiO2 i TiCO3 у такому співвідношенні компонентів, мас.%: Ті 0,03 Mn 0,04 Аl2О3 0,56 Si 0,9 Mg3Si2O5(H)4 35,97 MgSіO3 9,8 Fe х Fе2О3 15,0 SiO2 26,7 ТіСО3 11,0 у перерахунку на суху речовину. Кількість порошкової суміші - 168 г (10,5 мас.% від базової оливи). Частота обробки отриманого колоїдного розчину електромагнітними імпульсами – 81000 Гц тривалість обробки - 39 хв. Тривалість обробки відновлюючим складом пари тертя - 67 хв. Товщина отриманого зносостійкого покриття на обох тертьових поверхнях пари тертя - 0,15 мкм. Приклад 3. Склад "ВОСТРЕН" для відновлення тертьових поверхонь пари тертя двигуна внутрішнього згоряння "колінвал сталевий - підшипник ковзання бабітовий". Вихідні компоненти для приготування колоїдного розчину. Базова олива - олива індустріальна И-Т-С-68 ТУ 38 101775-81 у кількості 4580 г. 1 етап: порошкова суміш, що включає Сu, К, Са, Cr, Zn, S і MgCO3 у такому співвідношенні компонентів, мас.%: Сu 2,0 К 2,0 Са 10,0 Cr 50,0 Zn 16,0 S 2,0 MgCO3 18,0 у перерахунку на суху речовину. Кількість порошкової суміші -10,7 г (0,23 мас.% від базової оливи). 2 етап: порошкова суміш, що включає Ті, Мn, Аl2О3, Si, Mg3Si2O5(H)4, MgSiO3, Fe x Fе2О3, SiO2 i ТіСО3 у такому співвідношенні компонентів, мас.%: Ті 0,95 Мn 0,03 АІ2O3 0,5 Si 0,85 Mg3Si2O5(H)4 28,0 MgSiО3 SiO2 ТіСО3 10,0 27,0 12,0 у перерахунку на суху речовину. Кількість порошкової суміші - 32,1 г (0,7 мас.% від базової оливи). Частота обробки отриманого колоїдного розчину електромагнітними імпульсами - 56000 Гц тривалість обробки - 35 хв. Тривалість обробки відновлюючим складом пари тертя - 55 хв. Товщина отриманого зносостійкого покриття на обох тертьових поверхнях пари тертя - 0,1 мкм. Приклад 4. Склад "ВОСТРЕН" для відновлення тертьових поверхонь пари тертя "колесо редуктора чавунне - колесо редуктора чавунне" (чавун СЧ20). Вихідні компоненти для приготування колоїдного розчину. Базова олива - олива індустріальна И-Т-С-68 ТУ 38 101775-81 у кількості 16000 г. 1 етап: порошкова суміш, що включає Сu, К, Ca, Cr, Zn, S і MgCO3 у такому співвідношенні компонентів, мас.%: Сu 2,0 К 1,0 Ca 20,0 Cr 41,9 Zn 15,0 S 2,1 MgCO3 18,0 у перерахунку на суху речовину. Кількість порошкової суміші - 22,0 г (0,14 мас.% від базової оливи). 2 етап: порошкова суміш, що включає Ті, Mn, Al2О3, Si, Мg3Si2O5(Н)4, MgSіO3, Fe x Fе2О3, SiO2 i ТіСО3 у такому співвідношенні компонентів, мас.%: Ті 0,9 Mn 0,05 Al2O3 0,6 Si 0,5 Mg3Si2O5(H)4 36,2 MgSiO3 10,0 Fe x Fе2О3 21,0 SiO2 17,75 ТіСО3 13,0 у перерахунку на суху речовину. Кількість порошкової суміші - 173 г (1,08 мас.% від базової оливи). Частота обробки отриманого колоїдного розчину електромагнітними імпульсами - 39000 Гц, тривалість обробки - 39 хв. Тривалість обробки відновлюючим складом пари тертя - 105 хв. Товщина отриманого зносостійкого покриття на обох тертьових поверхнях пари тертя - 0,2 мкм. Приклад 5. Склад "ВОСТРЕН" для відновлення тертьових поверхонь пари тертя "шток-поршень сталевий (сталь 40х13, діаметр 90 мм) - циліндр сталевий (сталь 45, діаметр 90,05 мм)" гідронасоса Г-305. Вихідні компоненти для приготування колоїдного розчину. Базова олива - олива індустріальна И-Т-С-68 ТУ 38 101775-81 у кількості 6000 г. 1 етап: порошкова суміш, що включає Сu, К, Са, Cr, Zn, S і MgCO3 у такому співвідношенні компонентів, мас.%: 4 38797 Сu К Са Cr Zn S MgCО3 3,0 2,0 16,5 40,0 20,0 2,0 16,5 у перерахунку на суху речовину. Кількість порошкової суміші - 54,0 г (0, 9 мас.% від базової оливи). 2 етап: порошкова суміш, що включає Ті, Mn, Al2O3, Si, Mg3Si2O5(H)4, MgSіO3, Fe x Fе2О3, SіO2 i ТіСО3 у такому співвідношенні компонентів, мас.%: Ті 1,0 Mn 0,05 Аl2О3 0,6 Si 0,9 Mg3Si2O5(H)4 36,2 MgSіO3 10,0 Fe x Fе2О3 21,0 SiO2 17,25 ТіСО3 13,0 у перерахунку на суху речовину. Кількість порошкової суміші - 187 г (3,1 мас.% від базової оливи). Частота обробки отриманого колоїдного розчину електромагнітними імпульсами - 130000 Гц. тривалість обробки - 39 хв. Тривалість обробки відновлюючим складом пари тертя - 21 хв. Товщи на отриманого зносостійкого покриття на обох тертьових поверхнях пари тертя - 0,01 мкм. Проведено порівняльні випробування покриття зі складу "ВОСТРЕН", отриманого способом за винаходом, і складу-прототипу на прикладі 2 - для відновлення тертьових поверхонь пари тертя "бандаж колеса локомотива сталевий - рейка сталева". У процесі випробування дотримувалися таких умов: рухомим елементом пари тертя був сталевий диск, що моделював роботу бандажа колеса локомотива. Нерухомим елементом пари тертя був сталевий плоский брусок, що в обох варіантах випробовувався без покриття, тому що моделював роботу рейки. Склад завдавався на поверхню диска натиранням. Параметри випробувань: питомий тиск – 50 Мпа; швидкість ковзання - 1 м/с; тривалість випробувань - 30 хв. Швидкість зношування визначалася методом штучних баз за ГОСТ 23.301-78. Результати випробувань наведені в таблиці. Як видно з таблиці, швидкість зношування матеріалу бандажа колеса сталевого з нанесеним зносостійким покриттям запропонованого складу "ВОСТРЕН" зменшується в 2,0 рази, швидкість зношування матеріалу рейки - в 2,36 раза, а механічні втрати на тертя (коефіцієнт тертя) зменшується в 2,68 раза, що дозволяє збільшити міжремонтний термін служби пари тертя в 2 рази. Таблиця Найменування параметра Швидкість зношування бандажадиска, мкм/год Швидкість зношування брускарейки, мкм/год Коефіцієнт тертя сполучення "бандаж-колесо" Диск сталевий з покриттям із складу "ВОСТРЕН", отриманого способом за винаходом Диск сталевий з покриттям із складу-прототипу 6 12 11 26 0,16 0,43 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5