Контроль результатов восстановления валов турбокомпрессоров сельскохозяйственных машин
The result monitoring of the restoring of turbochargers shafts of agricultural machines

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

электроконтактное напекание, восстановление поверхности, вал турбокомпрессора, скорость изнашивания, твердость, electrocontact sintering, restoring of the surface, shaft of turbocompressor, wearout rate, hardness

АННОТАЦИЯ

Авторы: Барышников Сергей Александрович, Гриценко Александр Владимирович, Бурцев Александр Юрьевич, Шайкемелов Адиль Амандыкович, Рахимов Жанат Сагындыкович, Сажаев Олег Геннадьевич, Лукомский Константин Иванович

В настоящий момент существенными темпами развивается машиностроение, в частности, турбонаддув современных машин. Тяжелые условия работы автомобилей приводят к весомому числу отказов турбин, которые составляют до 15 % всех отказов двигателя. Вместе с тем валы турбокомпрессоров после отказа турбины могут быть подвержены восстановлению с сохранением первоначальных свойств. С учетом сказанного предлагается метод восстановления валов турбокомпрессоров и других валов путем электроконтактного напекания. В материалах статьи рассмотрены и проанализированы работы, направленные на поддержание надежности и восстановление деталей современных машин. Кроме того, рассмотрены методы восстановления деталей с подробным указанием преимуществ и недостатков. В методической части статьи предложен рациональный алгоритм и технология нанесения слоев порошка при восстановлении высоконагруженных деталей. Также разработана методика установления рациональных режимов при восстановлении деталей электроконтактным напеканием. Предложена методика повышение качества, нанесенного электроконтактного напекания (ЭКН), покрытия под воздействием последующего нагрева токами высокой частоты. Методика проведения работы включает в себя теоретические и экспериментальные исследования. Методом теоретического анализа возможных схем напекания была выбрана рациональная схема напекания узким роликом по винтовой линии, позволяющая восстанавливать детали различной длины с малыми энергетическими затратами и экономией материальных ресурсов. Предложена конструкция стенда для ЭКН, на которой проведены экспериментальные исследования. Экспериментально-теоретическим методом определена необходимая прочность сцепления слоя с изношенной поверхностью детали и прочность самого слоя, нанесенного электроконтактным напеканием. Методика проведения экспериментальных исследований позволила определить рациональные режимы и составы для ЭКН и подтвердить выдвинутые гипотезы о характере изменения прочности слоя, структурных превращениях в нанесенном покрытии и поверхностном слое детали под влиянием нагрева с использованием токов высокой частоты. Цель исследования: совершенствование метода электроконтактного напекания (ЭКН) и применение обработки токами высокой частоты (ТВЧ) восстанавливаемой поверхности для увеличения ее твердости. Для математической и статистической обработки результатов экспериментально-теоретических исследований использовались ЭВМ и современные методы обработки информации. Впервые обоснованы и определены режимы напекания смесей порошков с последующей термообработкой. Определенную новизну имеет и разработанная методика оценки качества сцепления нанесенного покрытия с основной деталью. На основе полученных результатов исследований разработан новый технологический процесс восстановления высоконагруженных деталей на примере вала ротора турбокомпрессора, позволяющий значительно снизить энергозатраты, повысить качество восстановления.

Abstract:

NAME: The result monitoring of the restoring of turbochargers shafts of agricultural machines
AUTOR: Baryshnikov Sergey Aleksandrovich, Gritsenko Aleksandr Vladimirovich, Burtsev Aleksandr Yuryevich, Shaikemelov Adil Amandykovich, Rakhimov Zhanat Sagyndykovich, Sazhaev Oleg Gennadievich, Lukomskiy Konstantin Ivanovich

At the moment, mechanical engineering is developing with significant rates, in particular, turbocharging of modern machines. Difficult operating conditions of cars lead to a significant number of turbine failures, which account for up to 15 % of all engine failures. At the same time, the turbocompressor shafts after the turbine failure can be subject to restoration while maintaining the original properties. Taking the foregoing into account, a method of restoring the shafts of turbocompressors and other shafts by electrocontact sintering is proposed. The materials of the article consider and analyze works aimed at maintaining the reliability and restoring of parts of modern machines. In addition, the methods of restoring parts with a detailed indication of the advantages and disadvantages are considered. The methodical part of the article proposes a rational algorithm and technology for applying powder layers when restoring highly loaded parts. Also, a methodology for establishing rational modes during the restoring of parts by electrocontact sintering has been developed. The method is proposed to increase the quality of applied electrocontact sintering (ECS) coating under the influence of subsequent heating with high-frequency currents. The method of work includes theoretical and experimental studies. By the method of theoretical analysis of possible sintering schemes, a rational scheme of sintering with a narrow roller along a screw line was chosen, which allows to restore parts of various lengths with low energy costs and saving material resources. It was proposed the design of a stand for ECS, on which experimental studies are carried out. Experimentally and theoretically, the required adhesion strength of the layer with the worn-out surface of the part and the strength of the layer itself applied by electrocontact sintering were determined. The methodology of experimental studies made it possible to determine rational modes and compositions for ECS and confirm the hypotheses put forward about the nature of the change in layer strength, structural transformations in the applied coating and the surface layer of the part under the influence of heating using high-frequency currents. The purpose of the study: improvement of the method of electrocontact sintering (ECS) and the use of high-frequency current (HFC) treatment of the surface being restored to increase its hardness. For mathematical and statistical processing of the results of experimental and theoretical studies, computers and modern information processing methods were used. For the first time, the modes of sintering powder mixtures with subsequent heat treatment were substantiated and determined. The developed procedure for assessing the quality of adhesion of the applied coating to the main part also has a certain novelty. Based on the obtained research results, a new technological process for the restoring of highly loaded parts was developed using the example of the turbocharger rotor shaft, which allows significantly to reduce energy consumption and improve the quality of restoring.