Вдосконалення технології виготовлення матеріалів триботехнічного призначення із відходів машинобудівного виробництва

 

Особистий внесок здобувача – запропоновано поопераційне отримання шламового спеку з одночасним дослідженням його властивостей.

 

 

Гальчук Т. Н. Вдосконалення технології виготовлення матеріалів триботехнічного призначення із відходів машинобудівного виробництва. – Рукопис.

Дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05. 02. 01 – матеріалознавство. – Луцький національний технічний університет, м. Луцьк, 2011.

Показано перспективність повернення у виробництво порошків диспергованих металовідходів безпосередньо в місцях їх утворення – підприємствах металообробки – з паралельним впровадженням технології виготовлення спечених виробів на основі отриманих порошків.

Розроблено технологічну схему для отримання металевого порошку. Обґрунтовано вибір атмосфери відновлювального відпалу порошку. Встановлено, що фізико-механічні та технологічні властивості порошків сталі ШХ15 залежать від твердості та форми частинок порошку. Аналіз одно- і двопараметричних математичних моделей подрібнення матеріалів показав, що найбільш точно процес подрібнення порошку сталі ШХ15, отриманого із шліфошламів, математично описує рівняння кінетики проф. К. А. Разумова. Експериментально перевірено, що найоптимальнішим для металічного порошку сталі ШХ15 є подрібнення у млині із зміщеною віссю обертання у разі накладання вібрації. В результаті пришвидшується процес подрібнення в 1, 5-2 рази за рахунок стираючої та ударної сили розмельних тіл.

Проведено дослідження структури та механічних властивостей композиційних матеріалів на основі порошку сталі ШХ15, отриманого переробкою шліфувальних шламових відходів металообробного виробництва. Розглянуто вплив технологічних параметрів процесу на стадіях отримання порошку сталі, пресування і спікання на механічні, триботехнічні властивості спечених матеріалів.

Експериментально встановлено, що спікання може проводитися в будь-якій захисній атмосфері.

Промисловим випробуванням підтверджено, що дотримання таких параметрів, як тиск пресування 400-800 МПа, температура спікання 12000С, вміст графіту – 2... 3%, міді – 3... 5%, забезпечує оптимальні властивості міцності та триботехнічні характеристики композитів з основою порошку сталі ШХ15, отриманого із відходів підшипникового виробництва.

Ключові слова: шлам, металевий порошок, подрібнення, відпал, зношування, тертя, композит, триботехнічні характеристики.

 

 

Гальчук Т. Н. Усовершенствование технологии изготовления материалов триботехнического назначения с отходов машиностроительного производства. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05. 02. 01 – материаловедение. – Луцкий национальный технический университет, г. Луцк, 2011.

Показана перспективность возврата в производство порошков диспергированных металлоотходов непосредственно в местах их образования – предприятиях металлообробки – с параллельным внедрением технологии изготовления спеченных изделий на основе полученных порошков.

Разработана новая технологическая схема финишной обработки подшипникового шлама для получения высококачественного металлического порошка с частицам регулярной формы и размеров. Порошки стали ШХ15, полученные по разработанной схеме, имеют в 1, 5 раза выше технологические свойства в сравнении с аналогичными порошками, полученными по традиционной технологии. Обосновано выбор атмосферы восстановительного отжига порошка.

Установлено, что физико-механические и технологические свойства порошков стали ШХ15 зависят от твердости и формы частиц порошка. Форма частиц порошка определяет высокую пористость изделий и влияет на увеличение усадки спеченных изделий.

Анализ одно- и двухпараметрических математических моделей измельчения материалов показал, что наиболее точно процесс измельчения порошка стали ШХ15, полученного из шлифошламов, математически описывает уравнение кинетики проф. К. А. Разумова.

Экспериментально проверено, что оптимальным для металлического порошка стали ШХ15 является измельчение в мельнице со смещенною осью вращения при наложении вибраций. В результате чего ускоряется процесс измельчения в 1, 5-2 раза за счет стирающей и ударной силы размольных тел.

Проведено исследование структуры и механических свойств композиционных материалов на основе порошка стали ШХ15, полученного переработкой шлифовальных шламовых отходов металлообрабатывающего производства. Рассмотрено влияние технологических параметров процесса на стадиях получения порошка стали, прессования и спекания на механические, триботехнические свойства спеченных материалов.

Экспериментально установлено, что спекание может проводиться в любой защитной атмосфере.

Исследования механических свойств композитов добавками меди и графита выявили оптимальные параметры прессования, спекания и состав компонентов шихты, которые обеспечивают наилучшее сочетание прочностных свойств и триботехнических характеристик данных материалов.

Установлено, что структура спеченных материалов из 1-3% графита и 3-8% меди является композицией из феритно-перлитной матрицей, структурно-свободным графитом и включениями меди. Изменение содержания меди не влияет на структуру спеченных образцов, увеличивает предел прочности при сжатии на 15%, твердость в 1, 2 раза и уменьшает коэффициент трения в 2, 5 раза спеченных порошковых материалов в условиях средних нагрузок.

Промышленными испытаниями подтверждено, что соблюдение таких параметров, как давление прессования 400-800 МПа, температура спекания 1200 0С, содержание графита – 2... 3%, меди – 3... 5%, обеспечивает оптимальные, прочностные и триботехнические, свойства композитов на основе порошка стали ШХ15, полученного с отходов подшипникового производства.

На основе полученного порошка стали ШХ15 разработан антифрикционный материал для втулки скольжения. Промышленными испытаниями подтверждено, что прочность и надежность втулок скольжения отвечает действующим стандартам, а ресурс в эксплуатационных условиях увеличивается в 2 раза.

Годовой экономический эффект от внедрения технологии изготовления втулок скольжения из композиционного материала на основе порошка стали ШХ15 с добавками меди и графита составляет 973 000 грн.

Ключевые слова: шлам, металлический порошок, измельчение, отжиг, износ, трение, композит, триботехнические характеристики.

 

 

Gal'chuk T. N. Perfection of technology for manufacture of materials with tribotechnical properties made of wastes of engineering production -Manuscript.

Dissertation for the degree of candidate of technical sciences, specialty 05. 02. 01 – Materials. – Lutsk State Technical University, Lutsk, 2011.

It was shown the prospects of return to the production of powders of dispersed metal wastes directly where they were created – metal processing enterprises – with the parallel implementation of technology of manufacturing of sintered products on the basis of these powders.

It was developed a new technological scheme of bearing sludge to produce a metallic powder. It was justified a choice of annealing atmosphere for powder recovery. It was established that the physico-mechanical and technological properties of powders of a steel ShH15 depend on the hardness and a shape of the powder particles. Analysis of one- and double- parametric mathematical models of grinding material showed that most accurately the process of grinding powder of a steel ShH15, which was obtained from grinding sludge, mathematically describes the kinetic equation of prof. K. Razumov. It was verified experimentally that the most optimal conditions for metal powder of a steel ShH15 is grinding in a mill with offset axis of rotation upon application of vibration. As a result, the process of grinding accelerates in 1, 5-2 times due to erasing and a strike force of grinding bodies.

It was conducted a research of structure and mechanical properties of composite materials based on powder of s steel ShH15 obtained by processing of grinding sludge waste of metal processing production. It was considered an influence of technological parameters of a process on stages of obtaining of powder steel, pressing and sintering on mechanical and tribotechnical properties of sintered materials.

Experimentally it was established that sintering can be conducted in any protective atmosphere.

Industrial tests confirmed that compliance with such parameters as: compaction pressure 400-800 MPa, the sintering temperature 1200 0С, the graphite content – 2... 3%, copper – 3... 5% provide optimal, mechanical and tribotechnical, properties of composites based on powder of a steel ShKh15 obtained from wastes of bearing production.

Key words: sludge, metal powder, grinding, annealing, friction, composite tribotechnical characteristics.