Розробка тонкошарових покриттів для захисту поверхонь від газоабразивного зношування
Клименко А. В. , Ситар В. І., Семенець О. А.
Химия и современные технологии
Довговічність деталей і вузлів устаткування пов’язаного з переробкою і транспортуванням абразивних матеріалів визначається, в першу чергу, зносостійкістю їх робочих поверхонь. Аналіз досвіду експлуатації показує, що термін працездатності великої групи деталей машин в цих умовах дуже малий і складає навіть одну або декілька робочих змін.
Жорсткість режимів експлуатації машин, що обумовлена тенденцією до підвищення їх продуктивності, а отже, навантажень, швидкостей, температур та інших параметрів, потребує збільшення зносостійкості деталей і вузлів тертя.
Аналіз відмов вузлів і деталей обладнання показує, що надійність та довговічність машин та апаратів в більшості випадків лімітується не загальною міцністю деталей, та зношуванням найбільш навантажених поверхонь.
Зміцнення поверхонь, як правило, пов’язують з підвищенням міцністних властивостей металу поверхневого шару. Більшість, як методів зміцнення поверхневого шару, так і виробу в цілому, викликають збільшення в металі кількості дефектів кристалічної будови. З ростом щільності дефектів в кристалічній решітці іх переміщення під дією зрушуючих зусиль загальмовується, зростають напруги, необхідні для зсування однієї частини кристала відносно іншої, що сприяє підвищенню показників міцності.
Однак збільшення числа дислокацій, кількості дефектів кристалічної решітки, може призвести до переходу в крихкий стан та небезпеки виникнення та розвитку тріщин. Також недоліком є велика трудомісткість процесу зміцнення та висока вартість деяких способів. Тому виникає необхідність в пошуку нових прогресивних способів підвищення зносостійкості. Одним із таких cпособів є нанесення полімерних покриттів.
Одним з перспективних термостійких полімерів триботехнічного призначення є ароматичний поліамід фенілон. Проте відомо, що поряд із високими показниками триботехнічних властивостей ароматичні поліаміди мають низьку адгезію до металів, що ускладнює отримання якісних покриттів.
Виходячи з цього, метою даної роботи розробка покриттів на основі ароматичного поліаміду фенілон для захисту поверхонь машин і механізмів від газо- та гідроабразивного зношування.
В якості полімерної основи, для отримання покриттів, обрано ароматичний поліамід фенілон С2 (полі-м-,п-феніленізофталамід), комплекс властивостей якого дозволяє використовувати його як конструк-ційних матеріал, що здатен працювати у важконавантажених вузлах тертя в широкому інтервалі температур. Полімерні покриття отримували шляхом нанесення розчину фенілону на поверхню субстрату з наступним випаровуванням розчинника. В якості підложки використо-вувала циліндричні металеві поверхні, зокрема сталеві втулки марок Ст3, 20, 45.
Досліджено вплив технологічних параметрів формування на адгезійну здатність та зносостійкість розроблених покриттів. Встановлено оптимальний склад композиційного покриття. Виявлено залежність між товщиною отриманого фенілонового покриття та технологічними параметрами нанесення розчину фенілону на поверхню субстрату.
В результаті досліджень встановлено, що не залежно від режиму роботи найбільше зношування покриттів на основі фенілону відбувалося при кутах 45-60°, та починаючи з кута атаки в 45° змінювався механізм зношування з мікрорізання на вибиття полімеру посередині досліджуваного зразку.