Исследование прочности металлокерамики УМБ-4с

Предложена зависимость процентного содержания в рабочей среде каждой зернистости абразива в зависимости от его величины:

Ka =

( k \

Ё щ

i=1

Bai

100

( k \ k Ё Ba Ё -

i=1

Bai

. %,

где Ваi - дисперсность 1-й величины, мкм; Ка{ - содержание дисперсности 1-й величины в составе рабочих элементов, принимаемое в пропорциональном соотношении к 100 % содержанию; к - количество дисперсностей величин частиц, входящих в состав среды.

В полидисперсной рабочей среде, состав которой рассчитан по приведенной зависимости, расчетное количество абразивных зерен будет выше на 25.. .35 %, чем в аналогичной по параметрам Ка и Ва традиционной рабочей среде.

Для практической разработки данного способа нами проведены исследования зависимости плотности, эффективной вязкости и режущей способности полидисперсных сред от их состава.

Проведены сравнительные исследования свойств традиционных и полидисперсных рабочих сред с одинаковыми значениями Ка и Ва. Для этого произведен поиск оптимальных значений величин эффективной вязкости, плотности и количества абразивных зерен, содержащихся в единице объема полидисперсной рабочей среды, состав которой рассчитан по зависимости (1), и традиционной рабочей среды. Для экспериментального поиска максимальных значений рассматриваемых параметров среды применен метод симплексов, заключающийся в движении в да-мерном факторном пространстве в сторону экстремума поверхности отклика.

Исследования проведены для полидисперсной среды со средней приведенной зернистостью Ва400 (зернистость Б54, Б60, Р70), в состав которой входят полимер - 50 % и абразивные зерна (нормальный электрокорунд) - 50 %.

При анализе эффективной вязкости рассматривался кинематический vH коэффициент вязкости, что позволило исключить влияние плотности среды на результаты экспериментов. Исследования проведены с применением методики экспериментального определения коэффициента вязкости рабочей среды [3].

Проведенные исследования показали, что полидисперсные рабочие среды имеют более высокую эффективную вязкость и жесткость, что обеспечивает повышение производительности абразивно-экстру-зионной обработки по сравнению с использованием рабочих сред традиционного состава.

Библиографические ссылки

1. Левко В. А. Модель течения рабочей среды при абразивно-экструзионной обработке тонких осесим-метричных каналов большой длины // Вестник ЧГПУ. Механика предельного состояния. 2008. № 2. С. 85-94.

2. Виноградов Г. В., Малкин А. Я. Реология полимеров. М. : Химия, 1977. 438 с.

3. Snetkov P. A., Levko V. A., Pshenko E. B., Lubnin M. A. Experimental determination factor to viscosity, elasticity and plasticity media for abrasive flow machining process // Vestnik SibGAU. 2009. № 5 (26). P. 99-103.

References

1. Levko V. A. Model' techenija rabochej sredy pri abrazivno-jekstruzionnoj obrabotke tonkih osesimmetrichnyh kanalov bol'shoj dliny // Vestnik ChGPU. Mehanika predel'nogo sostojanija. 2008. № 2, s. 85-94.

2. Vinogradov G. V., Malkin A. Ja. Reologija polimerov. M. : Himija, 1977. 438 s.

3. Snetkov P. A., Levko V. A., Pshenko E. B., Lub-nin M. A. Experimental determination factor to viscosity, elasticity and plasticity media for abrasive flow machining process // Vestnik SibGAU. 2009. № 5 (26), p. 99-103.

© Левко В. А., Харин Д. О., 2013

v

/

УДК 669.017

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ МЕТАЛЛОКЕРАМИКИ УМБ-4С

А. В. Лекарев1, В. Б. Жуковский1, А. А. Ковалева2, В. П. Жереб2

1ОАО «Красноярский машиностроительный завод» Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 29

2Сибирский федеральный университет Россия, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79

Рассмотрены фактографический анализ и механические свойства металлокерамики. Произведено сопоставление механических свойств и изломов металлокерамики.

Ключевые слова: металлокерамика, турбонасосный агрегат.

Решетневскуе чтения. 2013

INVESTIGATION OF THE UMB-4c CERAMIC METAL STRENGTH

A. V. Lekarev1, V. B. Zhukovsky\ A. A. Kovaleva2, V. P. Zereb2

1JSC «Krasnoyarsk Machine-Building Plant» 29, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, Russia 660014 2Siberian Federal University 79, Svobodny prosp., Krasnoyarsk, 660041, Russia

Factual analysis and mechanical properties of the ceramic metal are studied. A comparison of the mechanical properties and ceramic metal fracture is performed.

Keywords: ceramic metal, turbo-pump unit.

Металлокерамический материал УМБ-4с, предназначенный для уплотнения валов вращения и повышения прирабатываемости, является антифрикционным материалом способствующим снижению износа вращающихся частей турбонасосного агрегата. Этот материал был изготовлен из нихрома с добавками искусственной слюды и нитрида бора. Такая металлокерамика должна быть прочной и обладать низкой твердостью. Поэтому был исследован характер разрушения металлокерамического материала УМБ-4с и изучена причина его пониженной прочности на изгиб.

Исследование механических свойств проводили на образцах, вырезанных из готового изделия. Построенная по экспериментальным результатам зависимость временного сопротивления изгиба от твердости (рис. 1) показывает, что твердость и прочность металлокерамики взаимосвязаны между собой. С увеличением твердости возрастает прочность металлокерамики.

♦ »--1

26,5 26,5 27,5 30,4 32,3 33,4 35,8 35,8 37 37 37 37 Твердость, НВ

Рис. 1. Зависимость временного сопротивления изгиба от твердости металлокерамики

Для более полного понимания процесса разрушения металлокерамики был выполнен анализ характера изломов. Фрактографический анализ показывает, что разрушение металлокерамического материала протекает вязко. На матовой поверхности излома наблюдаются вырывы металла в виде ямок, что свидетельствует о высокой пластичности металлокерамической вставки с небольшой твердостью (рис. 2).

С помощью электронного микроскопа на поверхности излома металлокерамики с более высокими показателями твердости были обнаружены внутри ямок твердые включения, имеющие металлический блеск (рис. 3), что свидетельствует о хрупком разрушении материала.

Рис. 2. Фотографии излома металлокерамики УМБ-4с

Рис. 3. Микрофотография излома, полученная на электронном микроскопе при увеличении 100х крат

Анализ информации, полученной с помощью фрактографии, оптической и электронной микроскопии, позволяет утверждать, что эти включения не участвовали в диффузионных процессах при спекании, так как их размеры соответствуют первоначальным размерам частиц исходной смеси.

Полученные результаты показывают, что наиболее качественный металлокерамический материал УМБ-4с обладает твердостью в интервале значений 20-35 НВ. Изделия с твердостью выше 35НВ обнаруживают в структуре излома хрупкие включения.

Библиографические ссылки

1. Вязников Н. Ф., Ермаков С. С. Металлокерами-ческие материалы и изделия: науч. изд. Л. : Машиностроение, 1967. 224 с.

25

20

15

10

5

0

2. Герман Р. Порошковая металлургия от А до Я : учеб.-справ. руководство : пер. с англ. : Долгопрудный : Интеллект, 2009. 336 с.

3. Костриков В. И., Варенков А. Н. Сверхвысокотемпературные композиционные материалы. М. : Ин-термет инжиниринг, 2003. 560 с.

References

1. Vyaznikov N. F., Ermakov S. Sintered metal materials and products: scientific. ed. Leningrad : Mechanical Engineering in 1967. 224 р.

2. Herman R. Powder Metallurgy from A to Z: Translated from English.: Educational - Reference Guide. Recently : Intelligence in 2009. 336 р.

3. Kostrikov V. I., Varenko A. N.

Sverhvysokotemperaturnye composites. M. : Intermet Engineering in 2003. 560 р.

© Лекарев А. В., Жуковский В. Б., Ковалева А. А., Жереб В. П., 2013

УДК 669.713.7

СОПОСТАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВА ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ЦИНКОВОГО ПОКРЫТИЯ, ПОЛУЧЕННОГО ИЗ ЦИНКАТНОГО (ЩЕЛОЧНОГО) И ЦИАНИСТОГО ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Н. В. Мут

ОАО «Красноярский машиностроительный завод» Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 29

Применение цинкатных (щелочных) электролитов в машиностроении на крепежных деталях вместо экологически вредных цианистых позволяет улучшить экологическую обстановку данного производства.

Ключевые слова: гальваническое цинковое покрытие, коррозия.

COMPARISON OF QUALITY OF THE ELECTROPLATED ZINC COATING RECEIVED FROM TSINKATNOGO (ALKALINE) AND CYANIC ELECTROLYTES

N. V. Mut

JSC «Krasnoyarsk Machine-Building Plant» 29, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, Russia 660014

Application of tsinkatny (alkaline) electrolytes in mechanical engineering on fasteners instead of ecologically harmful cyanic allows improving an ecological situation of this production.

Keywords: electroplated zinc coating, corrosion.

Под действием окружающей среды протекают коррозионные процессы на поверхности металлических конструкций. В связи с этим в общей системе мероприятий борьбы с коррозией, в особенности с атмосферной, защитные покрытия играют существенную роль. Наиболее широкое распространение получил гальванический способ получения защитных покрытий ввиду получения более равномерных, мелкокристаллических и плотных осадков на стальных изделиях.

Среди многочисленных процессов нанесения защитных покрытий на стальные изделия для крепежа цинкование занимает одно из ведущих мест. Физико-химические свойства цинковых покрытий, относительная простота технологий и оборудования для их нанесения позволяют успешно применять их для защиты металлоконструкций.

Гальваническое цинкование проводят в трех основных видах электролитов: кислых, щелочных (цинкатных), цианистых. В промышленности наиболее широкое применение получили цианистые электроли-

ты цинкования. Цианистые электролиты имеют ряд преимуществ перед остальными видами электролитов для нанесения цинковых покрытий. Однако ввиду особой ядовитости и сложности утилизации цианистых электролитов в настоящее время машиностроительное производство пытается перейти на другие виды электролитов для получения цинкового покрытия.

Наиболее часто рассматривается возможность замены цианистосодержащих электролитов цинкования на щелочные (цинкатные) электролиты, так как цин-катные электролиты близки по свойствам к цианистым электролитам.

При сопоставлении качества цинкового покрытия, полученного из цинкатного и цианистого электролита, проведено металлографическое исследование макро- и микроструктуры покрытия на металлографических щлифах с поперечным и косым срезом. Макроструктура цинковых покрытий представлена на рис. 1.

Микроструктура цинковых покрытий представлена на рис. 2.