І. Д. Гнилиця, Я. А. Криль, І. В. Цап

МАТЕРІАЛИ

ДЛЯ НАПИЛЕННЯ

ТА НАПЛАВЛЕННЯ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ,

МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

Івано-франківський національний технічний

університет нафти і газу

Кафедра зносостійкості та відновлення деталей

І. Д. Гнилиця, Я. А. Криль, І. В. Цап

МАТЕРІАЛИ

ДЛЯ НАПИЛЕННЯ

ТА НАПЛАВЛЕННЯ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

Івано-Франківськ

2012

УДК 621.791.92.04

ББК 34.2

Г- 56

Рецензент:

Дрогомирецький Я. М. доктор технічних наук, професор кафедри

зносостійкості та відновлення деталей

Івано-Франківського національного

технічного університету нафти і газу

Рекомендовано методичною радою університету

(протокол № 17 від 18.04.2012 р.)

Гнилиця І. Д., Криль Я. А., Цап І. В.

Г- 56 Матеріали для напилення та наплавлення: конспект лекцій. – Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2012. – 57 с.

МВ 02070855-3750-2012

Конспект лекцій містить вимоги до структури, види та приклади марок зносостійких наплавлених матеріалів для роботи в різних умовах і при різних видах зношування. Розроблений відповідно до робочої програми навчальної дисципліни.

Призначений для підготовки бакалаврів за напрямом 6.050504 – «Зварювання».

УДК 621.791.92.04

ББК 34.2

МВ 02070855-3750-2012 © Гнилиця І. Д., Криль Я. А., Цап. І. В.

© ІФНТУНГ, 2012

УДК 621.791.92.04

ББК 34.2

Г- 56

Рецензент:

Дрогомирецький Я. М. доктор технічних наук, професор кафедри

зносостійкості та відновлення деталей

Івано-Франківського національного

технічного університету нафти і газу

Рекомендовано методичною радою університету

(протокол № _____ від ______ 2012 р.)

Гнилиця І. Д., Криль Я. А., Цап І. В.

Г- 56 Матеріали для напилення та наплавлення: конспект лекцій. – Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2012. – 57 с.

МВ 02070855- -2012

Конспект лекцій містить вимоги до структури, види та приклади марок зносостійких наплавлених матеріалів для роботи в різних умовах і при різних видах зношування. Розроблений відповідно до робочої програми навчальної дисципліни.

Призначений для підготовки бакалаврів за напрямом 6.050504 – «Зварювання».

УДК 621.791.92.04

ББК 34.2

МВ 02070855- -2012 © Гнилиця І. Д., Криль Я. А., Цап. І. В.

© ІФНТУНГ, 2012

Відповідальний за випуск,

завідувач кафедри зносостійкості

та відновлення деталей Я. А. Криль

Член експертно-рецензійної комісії університету І. В. Костриба

Нормоконтролер Г. Я. Онуфрик

Інженер І категорії НТБ Л. З. Костюк

ЗМІСТ

ВСТУП…………………………………………………………..

1 ЗАГАЛЬНІ ПИТАННЯ ЗАСТОСУВАННЯ МАТЕРІАЛІВ ПРИ ВІДНОВЛЕННІ ДЕТАЛЕЙ……………………………....

2 МАТРИЦЯ У СТРУКТУРІ НАПЛАВЛЕНОГО МАТЕРІАЛУ…………………………….....................................

3 ЗМІЦНЮЮЧІ ФАЗИ У СТРУКТУРІ НАПЛАВЛЕНОГО МАТЕРІАЛУ.…………………………………………………....

4 СТРУКТУРНІ ФАКТОРИ СТІЙКОСТІ НАПЛАВЛЕНОГО МАТЕРІАЛУ ПРИ АБРАЗИВНОМУ ЗНОШУВАННІ…...….

5 БУДОВА І ВЛАСТИВОСТІ НАПЛАВЛЕНИХ ШАРІВ…...

6 КЛАСИФІКАЦІЯ УМОВ РОБОТИ НАПЛАВЛЕНОГО МАТЕРІАЛУ………………………………………..…………...

7 КОМПАКТНІ МАТЕРІАЛИ ДЛЯ ВІДНОВЛЕННЯ ДЕТАЛЕЙ НАПЛАВЛЕННЯМ І НАВАРЮВАННЯМ……....

8 ПОРОШКОВІ ДРОТИ ДЛЯ НАПЛАВЛЕННЯ……………..

9 ПОРОШКОВІ СТРІЧКИ ДЛЯ НАПЛАВЛЕННЯ…………..

10 ПОРОШКОВІ МАТЕРІАЛИ ДЛЯ НАПЛАВЛЕННЯ…….

11 ГНУЧКІ ПОРОШКОВІ ДРОТИ І ПРУТКИ……………….

12 КОМПОЗИЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ ДЛЯ ВІДНОВЛЕННЯ….

13 ФЛЮСИ ДЛЯ ЗВАРЮВАННЯ ТА НАПЛАВЛЕННЯ…...

14 ПОЛІМЕРНІ МАТЕРІАЛИ ДЛЯ ВІДНОВЛЕННЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН……………………………..……………..

ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ………………………

4

5

9

12

14

17

20

26

30

33

37

41

44

48

53

55

ВСТУП

Матеріали разом з енергією і інформацією утворюють фундамент сучасної промисловості цивілізації. Ера бездумного мало контрольованого зростання використання матеріальних ресурсів назавжди пішла у минуле. В усіх сферах життєдіяльності спостерігається тенденція до економії матеріалів на всіх етапах життєвого циклу. Важливим резервом підвищення ефективності використання матеріальних ресурсів є відновлення зношених деталей.

Економічна доцільність відновлення деталей зумовлена можливістю повторного і неодноразового використання 65-75 % всіх деталей. Собівартість відновлення деталей не перевищує 75 % вартості деталей на нових. Максимальна економічна доцільність відновлення спостерігається у випадку складних високо технологічних деталей великої маси виготовлених з якісного конструкційного матеріалу.

Витрата матеріалу при відновленні є в 15-20 раз меншою ніж при виготовленні нових деталей. Разом з тим експлуатаційний ресурс відновлених деталей складає не більше 60-80 % ресурсу нових деталей що пов’язано з складністю отримання відновлених шарів з високими механічними характеристиками. Одним з основних напрямків подолання даного недоліку є застосування нових матеріалів з новими властивостями. Іншим шляхом вирішення даної проблеми є вдосконалення технологічних процесів. Тобто підвищення надійності деталей при їх відновленні досягається двома шляхами:

• вдосконалення технологій нанесення шарів матеріалу;

• застосування нових матеріалів,які забезпечують отримання відновлених шарів з підвищеними характеристиками.

1 Загальні питання застосування матеріалів при відновленні деталей Загальні поняття про трибоматеріалознавство

Трибоматеріалознавство складає специфічний розділ загального матеріалознавства - науки про промислові матеріали, їх будову і властивості і є проміжною ланкою між результатами трибологічних теоретичних досліджень і комплексом знань, що складають наукові основи гриботехнолопї і триботехніки.

Триботехнічні матеріали здебільшого діляться за складом на такі групи: метали та сплави, композиційні матеріали (композити) з металевими та полімерними матрицями, керамічні композити, мастильні матеріали та присадки, гібридні матеріали. Вони також діляться за призначенням і за специфічними умовами експлуатації. Більшість відомих триботехнічних матеріалів придатні для використання в якості покрить.

Основні дослідження триботехнічних металів і сплавів проводяться у напрямку розробки структурних критеріїв їх модифікації, сумісності з різними матеріалами фрикційних поверхонь у залежності від їх твердості і якості поверхні, сорту і способу подачі мастила, здатності м’якої фази утворювати пластичні плівки переносу, втомної міцності. Особлива увага приділяється процесам припрацювання і з’єднання, що виникають при порушенні несучої здатності мастильної плівки, а також при високотемпературному терті.

Композиційні матеріали з металевою матрицею включають всі типи, з яких в якості вихідного зв'язуючого елемента використовуються порошкоподібні, волокнисті і литі матеріали. За останні роки велике поширення отримали спечені з металевих порошків антифрикційні і фрикційні композити, які містять легуючі елементи і різноманітні функціональні домішки.

Сучасні матеріалознавчі дослідження цього класу матеріалів охоплюють перш за все питання впливу хімічного складу і мікроструктури поверхневих шарів, їх молекулярної активності, пластичності, здатності до зміцнення, виділення з матриці спеціальних продуктів, що утворюють "третє тіло", на механізм тертя та зношування.

Композиційні матеріали з полімерною матрицею відрізняються від матеріалів на металевій основі більш високою питомою міцністю, кращою здатністю до деформування і технологічністю, що в свою чергу дозволяє більш широко використовувати їх при створенні матеріалів. В якості матриці широко застосовуються синтетичні і природні органічні і неорганічні полімери і їх суміші, термопластичні і термореактивні матеріали. В якості армуючих елементів використовується практично вся різноманітність скляних, вугільних, керамічних, борних, металокерамічних, волокон, ниток, вусів, тканин. Фрикційні характеристики вдається регулювати у дуже широкому діапазоні за рахунок введення в композит ряду дисперсних речовин: графіту, сульфідів, оксидів металів, полімерів, м’яких металів і масел, поверхнево активних та інших речовин, які знижують тертя і підвищують зносостійкість.

Керамічні композиційні матеріали – новий клас триботехнічних матеріалів, які повинні підвищити несучу здатність вузлів і деталей тертя у жорстких швидкісних високотемпературних умовах. Для виготовлення деталей тертя все ширше використовуються матеріали на основі оксидів алюмінію, цирконію, берилію, нітридів і карбідів кремнію, нітридів титану і бору, кермети, скло та вуглекераміка,

До матеріалів триботехнічного призначення слід віднести метало-фторопластові напівфабрикати, в яких металева стрічка служить несучою конструкцією, бронзовий шар виконує роль проміжного зв’язуючого елемента і резервуару для антифрикційного шару з полімерів.

Триботехніка – це розділ трибології, що охоплює кінцеву стадію процесу створення вузлів, деталей і елементів тертя, акумулюючи в них нові досягнення трибоматеріалознавства і триботехніки.