Исследование механических характеристик поверхностей деталей узлов пожарных машин, упрочненных электродуговым напылением

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ УЗЛОВ ПОЖАРНЫХ МАШИН, УПРОЧНЕННЫХ ЭЛЕКТРОДУГОВЫМ НАПЫЛЕНИЕМ

В.А. Полетаев, профессор, д.т.н., профессор, П.В. Пучков старший преподаватель, к.т.н., Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,

г. Иваново

Одной из важных задач при обеспечении качества узлов пожарных машин является повышение эксплуатационных показателей их деталей. Эти показатели определяются, в том числе, параметрами качества поверхностного слоя. Известно, что до 70 % причин выхода из строя машин и механизмов связано с износом узлов трения. Следовательно, одним из направлений обеспечения качества машин является повышение износостойкости их деталей, которое может быть достигнуто путем вынесения периода приработки на стадию изготовления за счет применения соответствующих технологических процессов изготовления.

Примером может служить использование электронасосных агрегатов. Они предназначены для подачи воды (агрегаты электронасосные центробежные скважинные), воды и водных растворов (насосы центробежные пожарные комбинированные).

На рисунке 1 показана часть электронасосного агрегата с электродвигателем. Электронасосный агрегат состоит из центробежного насоса и электродвигателя.

Валы центробежного насоса и электродвигателя, изготовленные из стали 45, вращаются в резинометаллических подшипниках. В местах контакта с подшипниками на валы насажены втулки из стали 40Х13 или 12Х18Н10Т. Зазор между поверхностью втулки и внутренней поверхностью подшипника не более 0,15 мм.

Рис. 1. Электродвигатель погружной: 1 - статор; 2 - пескосбрасыватель; 3 -основание; 4 - щит подшипниковый; 5 - пята; 6 - подпятник; 7 - днище; 8 - уплотнитель; 9 -гайка; 10 - штифт; 11 - болт; 12 - кольцо уплотнительное; 13 - кольцо пружинное; 14 -шпонка; 15 - ротор; 16 - подшипник резинометаллический

В результате действия внешней среды (песка, влаги, резкой смены температуры, агрессивных газов и аэрозолей, контактов с морской водой и щелочными растворами и др.) во время работы агрегата происходит сильный износ поверхностей трения втулок. Изнашивание поверхности роторной втулки носит абразивный характер за счет абразивных включений, находящихся в потоке жидкости. При увеличении зазора в результате износа подшипника скольжения через зазор может проходить часть потока жидкости, прокачиваемой насосом. Кроме того может произойти перекос и заклинивание вала двигателя

Кроме того имеются факторы внешней среды: влага, резкая смена температуры, агрессивные газы и аэрозоли, контакты с морской водой и щелочными растворами.

В данной работе предлагается в конструкции электродвигателя (рис. 1) вместо втулки на поверхность ротора 15 под подшипником 16 нанести покрытие из металла методом электродугового напыления [1-3].

Электродуговое покрытие производилось с применением электродугового металлизатора ЭДМ-5М, токарного станка и сварочного выпрямителя типа ВДУ-600. В качестве наплавочного материала использовалась порошковая проволока диаметром 2 мм марки 40Х13. С целью обеспечения прочности сцепления напылительного материала с поверхностью ротора на последней нарезалась «рваная» резьба глубиной 3 мм и шагом 1,5 мм с последующей струйно-коррундовой обработкой до получения сплошного матового состояния поверхности. После этого осуществлялось нанесение покрытия толщиной 0ном + 1,0 мм (припуск на обработку). Металлизированные шейки ротора обрабатывались точением с последующим шлифованием или алмазным выглаживанием до номинального размера.

Алмазное выглаживание заключается в пластическом деформировании обрабатываемой поверхности скользящим по ней инструментом -выглаживателем. При этом неровности поверхности, оставшиеся от предшествующей обработки, сглаживаются частично или полностью, поверхность приобретает зеркальный блеск, повышается твердость поверхностного слоя, в нем образуются сжимающие остаточные напряжения, изменяется микроструктура, и создается направленная структура (текстура). После выглаживания поверхность остается чистой, не шаржированной осколками абразивных зерен, что обычно происходит при процессах абразивной обработки. Такое сочетание свойств выглаженной поверхности предопределяет ее высокие эксплуатационные качества - износостойкость, сопротивление усталости и т.д.

На рисунке 2 показана микрофотография продольного разреза «рваной» резьбы шейки ротора с нанесенным покрытием, а на рисунке 3 -микрофотография продольного разреза покрытия по впадине резьбы.

Летящие в металло-воздушной струе частицы металла в момент удара их о поверхность расплющиваются и их размеры в направлении, перпендикулярном к направлению полета, сильно увеличиваются, а в

направлении, совпадающем с направлением полета, уменьшаются. В результате покрытие складывается как бы из чешуек, перекрывающих друг друга (рис. 2). Частицы располагаются в зависимости от микропрофиля металлизируемой поверхности. В покрытии имеется большое количество пор (рис. 3). Многие из этих пор являются сквозными, что обеспечивает проницаемость покрытия, но имеется также и значительное количество «тупиковых» пор, которые практически на проницаемость не влияют, а только создают понижение объемного веса покрытия. Степень пористости, как и другие характеристики покрытия, зависит от вида напыляемого металла, режима напыления и состояния поверхности металлизируемой детали.

Рис. 2. Фотография продольного разреза шейки ротора с нанесенным металлизационным покрытием: 1 - металл; 2 - покрытие. Увеличение х50

Для измерений микротвердости использовался прибор микротвердомер ПМТ-3 (ГОСТ 1156). На рисунке 4. показаны гистограммы изменения микротвердости НУ в зависимости от метода механической и упрочняющей обработки деталей из стали 45. Анализ рисунка 4 выявил изменение величины микротвердости НУ сталей в зависимости от метода механической обработки. После нанесения металлизационного покрытия и последующих точения и алмазного выглаживания происходит значительное повышение микротвердости НУ поверхности.

Рис. 3. Фотография продольного разреза металлизационного покрытия во впадине резьбы: 1- металл; 2 - покрытие. Увеличение х 50

Рис. 4. Гистограммы изменения микротвердости НУ в зависимости от метода механической обработки детали из стали 45: 1 - точение; 2 - точение + алмазное выглаживание

Измерение шероховатости производилось на приборе профилометре-профилографе модели АБРИС-ПМ7, запись профилограмм производилась на ЭВМ. На рисунке 5. представлены гистограммы изменения шероховатости Яа в зависимости от методов механической обработки и упрочнения для деталей из стали 45. Проведенные эксперименты по измерению величины шероховатости Яа поверхностей деталей из стали 45 позволили сделать следующие выводы: исходная величина шероховатости Яа после точения составляет у деталей из стали 45-0,799 мкм, с металлизационным покрытием - 0,536 мкм. После алмазного выглаживания величина шероховатости Яа у деталей с металлизационным покрытием составляет 0,305 мкм. Это значит, что по показателю величины шероховатости Яа предпочтительнее обработка алмазным выглаживанием деталей из стали 45 с металлизационным покрытием.

Рис. 5. Гистограммы изменения шероховатости Яа в зависимости от метода обработки для деталей из стали 45: 1 - точение; 2 - точение + алмазное выглаживание

Выводы

Проведенные исследования по упрочнению деталей электронасосов электродуговым напылением показали возможность замены дорогостоящих сталей 40Х13 и 12Х18Н10Т на более дешевую сталь 45 с металлизационным покрытием и последующим алмазным выглаживанием.

Список использованной литературы

1. Полетаев В.А., Королькова Г.С., Ведерникова И.И. Исследование на износостойкость деталей, упрочненных электродуговой металлизацией /В.А. Полетаев, Г.С. Королькова, И.И. Ведерникова //Трение и смазка в машинах и механизмах, 2010. - № 8 - С. 2427.

2. Полетаев В.А., Королькова Г.С., Ведерникова И.И. Упрочнение деталей электронасосов дуговым напылением /В.А. Полетаев, Г.С. Королькова, И.И. Ведерникова //Металлообработка.-2010. - № 5(59). - С.18-21.

3. Полетаев В.А., Пучков П.В. Механические свойства деталей электронасосов, упрочненных нанесением металлизационного покрытия / В.А. Полетаев, П.В. Пучков // VI Всерос. науч.-практ. конф. «Надежность и долговечность машин и механизмов» 16 апреля 2015 г.: матер. конф. / МЧС. -

78

Иваново: Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России. -2015. - С.92-96

ПОРЯДОК ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

И.П. Путилин, заместитель генерального директора, к.т.н.,

ЗАО НВП «БОЛИД», г. Королев

Нормативные требования и ответственностъ

Согласно действующим нормативным документам в области пожарной безопасности, практически все общественные, производственные и административные здания и сооружения оборудованы системой пожарной сигнализации. СПС начинает использоваться по назначению сразу после ее сдачи в эксплуатацию. При этом в соответствии со статьей 61 Постановления Правительства РФ от 25.04.2012 № 390 «О противопожарном режиме» собственник объекта или руководитель организации обеспечивает исправное состояние СПС и организует ежеквартальную проверку ее работоспособности. Для решения этих задач статьей 63 вменяется проведение регламентных работ по техническому обслуживанию в соответствии с годовым планом-графиком, составляемым с учетом технической документации заводов-изготовителей. Ответственность за неисполнение требований пожарной безопасности в соответствии со статьей 38 Федерального закона РФ от 21.12.1994 № 69-ФЗ «О пожарной безопасности» несут:

- собственники имущества;

- лица, уполномоченные владеть, пользоваться или распоряжаться имуществом, в том числе руководители предприятий;

- лица, в установленном порядке назначенные ответственными за обеспечение пожарной безопасности;

- должностные лица в пределах их компетенции.

В зависимости от характера нарушений и его последствий, они могут быть привлечены к ответственности: дисциплинарной (замечание, выговор, увольнение); административной (предупреждение, штраф, дисквалификация, приостановление деятельности); уголовной (штраф, лишение права занимать определенные должности или заниматься определенной деятельностью, исправительные работы, ограничение свободы, лишение свободы). Это подтверждается практикой судебных разбирательств ряда пожаров, ставших известными широкой общественности.

Таким образом, перед ответственными лицами объекта, где установлена и эксплуатируется система пожарной сигнализации, возникает ряд насущных вопросов:

1. Кто может обслуживать СПС?

2. Как составить годовой план-график ТО?