Метод реконструкции и диагностики локально изношенных поверхностей деталей

1. Метод реконструкции и диагностики локально изношенных поверхностей деталей Метод относится к технологии восстановления деталей машин и может быть использовано преимущественно для восстановления корпусных деталей, изготовленных из пластичных материалов. Разработанный новый комплексный метод восстановления и диагностики локально изношенных подшипников скольжения обеспечивает получение необходимых геометрических параметров трибоузла наряду с приобретением рабочими поверхностями лучших, качественно новых триботехнических свойств по сравнению с узлами, полученными традиционными технологиями с последующей их оценкой.

2. Патент RU № 2228247 С1, Способ восстановления локально изношенной поверхности детали Размещаютограничитель деформации 1,обеспечиваяприлегание егобазовойповерхности3. УсилиямиР с помощью индентора6деформированием формируют в изношенной части 5 углубления 7, засчёт которых материал поднимаются до упора в базовую поверхность 3. Поднятые до базовой поверхности 3 участки изношенной части инеизношенная часть 4 образуют восстановленную поверхность номинального профиля, не требующую дальнейшей механической обработки. Ограничение в подъеме упомянутых участков приведет к их деформациям с образованием напряжений сжатия в поверхностном слое. После деформирования углубления 7 заполняютантифрикционным материалом 9 на основе эпоксидных смол.

3. Восстановленная поверхность копирует равновесную микроструктуру прилегающей поверхности ограничителя деформации, что позволяет исключить приработку. Подшипник приобретает композиционную структуру с качественно новыми свойствами и обладает повышенной износостойкостью. При повышении температуры из-за трения на восстановленной поверхности 1 возникает микрорельеф 2 за счёт вспучивания антифрикционного материала имеющего увеличенный по сравнению с основным материалом коэффициент температурного расширения, что обеспечивает отсутствие прямого контакта трущихся поверхностей. В процессе трения вспученный антифрикционный материал выполняющий функцию твёрдой смазки изнашивается и образуется плёнка переноса существенно снижающая коэффициент трения и обеспечивающая дополнительную защиту трибоузла при критических нагрузках.

4. Патент RU № 2308706 С1, Способопределения коэффициента трения покоя поверхностного слоя материала Способ реализуется в устройстве, состоящем из укрепленного на основании 1 предметного столика 2, на котором с возможностью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной плоскости установлен держатель образца 3 с образцом 4; кронштейна 5 с жестко закрепленным в нем приводом линейного перемещения, выполненного в виде микрометрического винта 6; стойки 7 с закрепленной на ней с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости балки 8. На балке 8 при помощи ползуна 9 с возможностью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной плоскости укреплена траверса, выполненная в виде стержня 10 с закрепленной на противоположных концах ее гибкой связи 11. Крестообразная балка состоит из двух взаимно перпендикулярных стержней 12 и 13, подвешена на гибкой связи 11, пропущенной через полый стержень 12, равный своей длиной и параллельный стержню 10 траверсы. На противоположных концах стержня 13 расположены измерительный щуп 14 с грузом 15 и противовес 16 измерительного щупа. Способ осуществляют следующим образом. Образец 4 устанавливают на поверхность держателя образца 3, который устанавливают так, что он одной стороной упирается в шток привода линейного перемещения 6 (микрометрический винт) и фиксируют начальное показание о по шкале микрометрического винта 6. Перемещая противовес 16 измерительного щупа 14, приводят крестообразную балку в равновесие относительно оси, проходящей через точки ее подвеса на гибких связях 11. Перемещая балку 3 по стойке 7, приводят измерительный щуп 14 в соприкосновение с образцом 4 в выбранной точке. Затем нагружают измерительный щуп 14 грузом 15 и, плавно вращая головку микрометрического винта 6 по часовой стрелке, перемещают держатель образца 3 вместе с образцом 4 в горизонтальной плоскости. В результате действия силы трения Р измерительный щуп 14 перемещается вместе с образцом 4, а гибкие связи 11, на которых подвешен измерительный щуп 14, отклоняются от вертикального положения до тех пор, пока горизонтальные составляющие сил реакции нитей не превысят значение силы трения покоя между поверхностями образца 4 и измерительного щупа 14 и не произойдет сдвиг образца 4 и измерительного щупа 14 относительно друг друга. В этот момент прекращают перемещение держателя образца 3, фиксируют конечное значение и определяют величину линейного перемещения, по которому рассчитывается коэффициент трения покоя. С помощью представленного способа можно оценить триботехнические характеристики восстановленного узла и сравнить их с характеристиками аналогичного изделия полученного традиционными технологиями.

5. Предлагаемый способ определения коэффициента трения покоя поверхностного слоя позволяет осуществлять контроль восстановленной поверхности на локальных участках и сравнивать характеристики различных материалов. Триботехнические испытания сплавов АК-9,БрС30 и ЦАМ10-5 подтвердили результаты измерения коэффициента трения предложенным способом и показали существенное увеличение износостойкости восстановленных деталей по сравнению с аналогичными образцами полученными традиционными технологиями. Интенсивность изнашивания снижается на 40%

6. На основе предложенной математической модели был разработан алгоритм для оптимизации процесса деформирования по силовому параметру, что обеспечивает восстановление изношенной детали с минимальными энергозатратами, где vi – скорость относительного перемещения соседних блоков, fi – площадь поверхности скольжения между двумя блоками, q – удельное усилие на поверхности f0, fj – площадь контакта между материалом и инструментом (где возникают силы трения), vj – величина разрыва скорости на площади fj,  - коэффициент пластического трения, v0 – скорость поступательного движения инструмента, 1 и 2 - главные нормальные напряжения, k - предел текучести при сдвиге, Vиз – объём изношенного материала, vij- объём ячейки матрицы Мij описывающей изношенную поверхность, i и j – номера ячеек, р – расстояние (шаг) между локальными точками деформирования, Vij – восстановленный объём в точке локальной деформации, Рij – деформирующее усилие в точке локальной деформации, Р – суммарное усилие, h – глубина внедрения в точке локальной деформации, m и n – предельные значения шага, r и s – предельные значения глубины внедрения.

7. Метод реконструкции может быть использован при ремонте подшипников распределительного вала двигателей моделей ЗМЗ-4025, ЗМЗ-4026, ЗМЗ-4061, 331, 3317, 3313, 412МЭ и им аналогичным, которые выполнены в литом корпусе головки или блока цилиндров. Для восстановления головки блока цилиндров двигателя 331 предлагается приспособление с кондукторным валом. Установка кондукторного вала 1 относительно восстанавливаемой детали обеспечивается опорами 3 и 4, которые крепятся резьбовыми пальцами 14 и гайками 15. Для компенсации усилия деформирования предусмотрена дополнительная опора 12. Возвращение индентора в исходное положение после снятия нагрузки обеспечивает возвратная пружина 19. Контроль перемещений обеспечивается лимбом 5, линейкой 6 с винтом 9, который фиксируется болтом 11 через прихват 10 с контргайкой 8 и барабанчиком 7. Подача антифрикционного полимера к углублениям осуществляется через три специальных канала 18.

8. Предлагаемый метод реконструкции и диагностики локально изношенных деталей • обеспечивает формирование поверхности с равновесной микроструктурой не требующей приработки с качественно новыми триботехническими свойствами обеспечивающими повышенный ресурс восстановленной детали. Процесс восстановления • является безотходным, • не требует значительных энергозатрат, • не требует дорогостоящего оборудования, • не требует последующей термической, механической обработки.