В данной статье рассмотрены процессы, влияющие на изменение интенсивности изнашивания алюминиевого сплава АМг6, исследован характер образования изношенной поверхности при прокатке, приведены такие способы уменьшения износа алюминиевых сплавов, как применение смазочной композиции с металлоплакирующей присадкой на медной основе «Валена», подвод в трибосопряжение ионизированного воздуха, а также использование этих способов в комплексе.
В качестве входных параметров были учтены тяжелые условия работы реверсивного прокатного стана 160 (частые пуски, остановки и реверсирование, отрицательно влияющие на состояние поверхностного слоя валков, а следовательно, и проката). Для экспериментов выбрали пару трения ролик из стали У8А – алюминиевый образец прямоугольной формы с контактной площадкой. Серия измерений была проведена на машине трения МТ10 (основные характеристики: частота вращения ролика 500 об/мин, рабочая нагрузка 594 Н, время испытаний под рабочей нагрузкой – 60 с).
Один из возможных методов снижения интенсивности изнашивания сопряженных пар – введение в зону трения металлоплакирующей присадки на основе меди – «Валена» ТУ0251736843105, создающей на основе самоорганизации наночастиц защитные медные пленки уменьшающие износ трибосопряжений.
В схеме установки образца в машине трения (рис. 1) ролик погружен в ванну с композицией базового масла и присадки «Валена».
Рис. 1 Схема установки образца в машине трения
В процессе работы поверхность ролика покрывалась материалом образца (налипание алюминия), в масле появлялись продукты износа (преобладал, как правило, адгезионный износ). На поверхности пятна контакта имелись глубокие задиры, поверхность ролика покрывалась материалом образца.
Основной задачей эксперимента было снижение износа и температуры в зоне контакта. Эффективным способом борьбы с образованием изношенной поверхности является образование на них окисных защитных пленок, препятствующих схватыванию обрабатываемого и инструментального материалов. Например, при резании ювенильные поверхности образуются в процессе разрушения обрабатываемого материала, при прокатке – в процессе разрушения окисной пленки валками прокатного стана.
Результаты эксперимента – значение линейного износа
(Uл , мм) и вид композиции приведены в табл.1 и соответствуют концентрации присадки «Валена» 2,5%.
Сравнительные характеристики по термостойкости для сплава АМг6 дают возможность определить значение и характер изменения температуры при различных композициях. Наряду с композицией базового масла с металлоплакирующей присадкой «Валена» была испытана композиция со смазкой для прокатки Blasfom.
Наивысшая температурная стойкость установлена для материала АМг6 в композиции базового масла и металлоплакирующей присадки «Валена» составила 46°С по сравнению с 79°С для Blasfom на 60 секунде с начала процесса трения при повышенной нагрузке. В ходе эксперимента удалось достигнуть отсутствия налипания алюминия, т.к медная пленка, образовавшаяся на поверхности ролика, препятствовала интенсивному изнашиванию образца.
В результате проведения эксперимента были отобраны пробы базового масла до и после испытания, которые были подвергнуты спектральному анализу на оптическом эмиссионном спектрометре Spectroil M с целью определения химического состава частиц алюминиевых сплавов, поступающих в масло при износе пар трения. Spectroil M позволяет количественно определить присутствие элементов, находящихся в виде небольших частиц суспензии, или растворенных в минеральных или синтетических нефтяных продуктах.
Анализ результатов данных о пробах масла показал, что фактическая концентрация элементов Si, Na незначительна, концентрация элементов Pb, Cu, Ni, Fe не превышает 18 ррм. Содержание элемента меди в пробах отработанного масла не превысило 585 ррм для композиции базового масла с добавлением присадки «Валена» в стандартной пробе до истирания и не превысило 463 ррм в пробе отработанного масла для алюминиевого сплава АМг6.
Выводы:
Сравнительные исследования смазочных композиций показали, что оптимальной по износостойкости и температуростойкости для АМг6 является композиция базового масла с добавлением металлоплакирующей присадки на медной основе «Валена» в рекомендуемой концентрации от 2.5…5% в зависимости от условий работы материала.
Для композиции с металлоплакирующей присадкой «Валена» в сравнении со смазкой для прокатки Blasfom получена значительная разница температуры нагрева рабочей поверхности.
Спектральный анализ позволяет оценить по отработанному маслу элементный состав пробы и сделать выводы о характере изнашивания и возможных путях его снижения за счет добавления различных компонентов в зону сопряжения деталей узла.
Бодарева Анастасия Вячеславовна
Кафедра «Технологии обработки металлов» (МТ13)
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Литература:
- Д.Н. Гаркунов, Э.Л. Мельников, В.С. Гаврилюк. Триботехника. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана,2008.308 с.;
- Д.Н. Гаркунов. Триботехника. Износ и безызносность. Учебник для вузов. М.: Издательство МСХА,2001.614 с.
- Елисаветин М.А., Сатель Э.А. Технологические способы повышения долговечности машин. М.: Машиностроение, 1979.438с.
- Высокие технологии в машиностроении. Сборник научных трудов НТУ «ХПИ». – Харьков, Вып. 1(4). – 2001.
- А.Ф. Аксенов, Износостойкость авиационных топливногидравлических агрегатов. М.: Транспорт,1986.240 с.
- Возможности и перспективы применения газообразного охлаждения при обработке резанием, А.С. Татаринов, В.Д. Петрова / ISSN 02363941. Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. 1995. №4.
"