Технология повышения долговечности узлов трения при ремонте сельскохозяйственной техники с использованием модифицированных полимерных композиций

На правах рукописи

ГВОЗДЕВ Александр Анатольевич

ТЕХНОЛОГИЯ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ

УЗЛОВ ТРЕНИЯ ПРИ РЕМОНТЕ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДИФИЦИРОВАННЫХ

ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

Специальность: 05.20.03 – Технологии и средства технического

обслуживания в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 2010 2

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении Высшего профессионального образования «Ивановская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.К.Беляева» (ФГОУ ВПО ИГСХА)

Научный консультант: доктор технических наук, профессор БАУСОВ Алексей Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор ПУЧИН Евгений Александрович доктор технических наук, профессор ЛИ Роман Иннакентьевич доктор технических наук, профессор НОСИХИН Павел Иванович

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Московский государственный Университет природообустройства» (МГУП)

Защита диссертации состоится «» _2011 г. в часов на заседании диссертационного совета ДМ 006.034.01 при Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка» (ГНУ ГОСНИТИ) по адресу: 109428, г.Москва, 1-й Институтский проезд, д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ГОСНИТИ.

Автореферат разослан «_»_2010 г. и размещен на сайте ВАК http://vak.ed.gov.ru (referat [email protected]).

Ученый секретарь диссертационного совета Р.Ю.СОЛОВЬЕВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Надежность машинно-тракторного и автомобильного парков агропромышленного комплекса Российской Федерации во многом определяется работоспособностью узлов трения современных конструкций дизельных двигателей, гидротрансмиссии, ходовой части, агрегатов масляной и гидросистем и т.д., в составе которых имеются многочисленные примеры высоконагруженных подшипников скольжения (ПС) типа «втулка» с ограниченным ресурсом, лимитирующим эксплуатационные возможности всего технического объекта. Повышение работоспособности узлов трения сельскохозяйственной техники является первостепенной задачей машиностроительного и ремонтного производств.

Одним из важных направлений повышения эффективности использования материальных и трудовых ресурсов является широкое применение полимерных материалов и композиций на их основе, исследование и совершенствование технологических процессов подготовки и нанесения антифрикционных износостойких покрытий. По данным ГОСНИТИ полимеры позволяют снизить трудоемкость ремонта машин на 20-30 %, себестоимость работ на 15-20 %, сократить расход черных и цветных металлов на 40-50 %.

Технологические службы предприятий, ремонтирующих и изготавливающих сельскохозяйственную технику и перерабатывающее оборудование АПК, с целью повышения долговечности изделий и экономии материалов заинтересованы в разработке новых технологических процессов, позволяющих эффективно восстанавливать изношенные и изготавливать новые детали с высоким ресурсом.

Использование в парах трения антифрикционных полимерных композиций позволяет получать несколько иные закономерности изнашивания – лучшие в триботехническом отношении. Нанесение тонкого полимерного покрытия на металлические поверхности влечет за собой изменение в определенной степени характера машиностроительного производства и технологии последующего ремонта, делая их более совершенными, эффективными, экономически выгодными.

В тоже время надо отметить, что непрерывный рост нагрузок, скоростей и температуры, усложнение условий эксплуатации узлов трения требуют постоянного улучшения свойств антифрикционных материалов (покрытий). Наряду с износостойкостью создаваемые покрытия должны обладать и высокой адгезией к подложке. Тем не менее, многолетний опыт применения полимерных композиций говорит о том, что положительные свойства полимерных покрытий ограничены недостаточно высокой адгезионной прочностью с основой (металлической деталью), резко сокращающей ресурс узла трения и машины в целом. Кроме того, в последнее время особое внимание уделяется исследованиям в области водородного изнашивания металлов, так как трение в присутствии водородосодержащего материала (масло, топливо, вода, полимеры) приводит к выделению водорода и локализации его в приповерхностном слое детали. Это ведет к диспергированию, а при пересыщении металла водородом (молизации атомарного водорода) – к разрушению поверхности с последующим переносом отделившихся частиц на менее прочную структуру.

В связи с вышесказанным необходима разработка методов по совершенствованию технологии формирования покрытий, в том числе электроискровой обработки на этапе подготовки металлической поверхности, а также создание полимерных покрытий, инициирующих режим избирательного переноса материалов при трении путем физической и химической модификации полимерной матрицы с участием наполнителей в виде наноразмерных порошков.

Цель работы. Повышение долговечности узлов трения скольжения машин при ремонте и изготовлении путем применения новых антифрикционных износостойких полимерных композиций на основе наполненных реактопластов с высокими триботехническими характеристиками и эффективных технологий их нанесения.

Задачи исследований:

Теоретически обосновать необходимый уровень адгезионной прочности покрытий 1.

путем электроискровой подготовки металлической поверхности.

2. Теоретически обосновать применение термореактивных смол, наполненных наноразмерными порошками (НРП) металлов и минералов, и сформированных в поле центробежных сил, для нанесения долговечных антифрикционных покрытий.

3. Теоретически обосновать возможность автокомпенсации износа и уменьшение вероятности водородного изнашивания стальной поверхности контртела путем формирования «сервовитных» пленок из состава полимерной композиции в результате избирательного переноса материалов при трении.

4. Исследовать влияние способов и режимов нанесения полимерных композиций на физико-механические и триботехнические характеристики получаемых покрытий.

5. Оптимизировать режимы нанесения и составы полимерных композиций с участием в качестве наполнителей НРП и химически-активных веществ (ХАВ) по критериям «адгезионная прочность», «прирабатываемость», «нагрузочная способность», «износостойкость», «задиростойкость», «механические потери и тепловыделение при трении».

6. Выполнить стендовые и эксплуатационные испытания.

7. Разработать усовершенствованные технологические процессы восстановления и изготовления деталей узлов трения скольжения путем нанесения полимерных композиций триботехнического назначения.

8. Внедрить результаты исследований в производство и определить их технико экономическую эффективность.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются технологические процессы ремонта изношенных и изготовления новых деталей узлов трения скольжения сельскохозяйственной техники с использованием металлополимерных композиций, в частности, восстанавливаемые и изготавливаемые детали типа «втулка», «шестерня» (с посадкой скольжения по валу или оси) из состава конструкции двигателей внутреннего сгорания, узлов трансмиссии, ходовой части, масляных насосов, гидроцилиндров и др.

Предметом исследования являются количественные показатели физико механических, триботехнических и эксплуатационных свойств деталей узлов трения, восстановленных (изготовленных) с применением антифрикционных износостойких полимерных композиций.

Методы исследования. Экспериментальные исследования проведены с применением теории планирования экспериментов, использованием методов математического и физического моделирования, современных приборов и оборудования, теории вероятностей и математической статистики с обработкой результатов на ПК.

Научная новизна. Теоретически обоснован необходимый уровень адгезионной прочности покрытий путем электроискровой обработки по слою бронзовых гранул на этапе подготовки металлической поверхности.

Исследовано влияние режимов поля центробежных сил на физико-механические, триботехнические и эксплуатационные характеристики получаемых покрытий.

Оптимизированы режимы нанесения и составы полимерных композиций с участием в качестве наполнителей НРП и ХАВ по основным технологическим, триботехническим и эксплуатационным критериям.

Теоретически обоснована эффективность избирательного переноса материалов при трении с целью автокомпенсации износа и уменьшения вероятности водородного изнашивания стальной поверхности контртела путем модификации термореактивных смол химически-активными добавками.

Практическая значимость работы. Разработаны составы и рекомендованы оптимальные технологические параметры процесса нанесения на детали типа «втулка», «шестерня» узлов трения скольжения антифрикционных износостойких покрытий на основе полимерных композиций, имеющих лучшие триботехнические характеристики и эксплуатационные показатели в сравнении с серийными подшипниковыми сплавами.

На основании выполненных исследований разработан комплексный подход к решению проблем адгезионной прочности, автокомпенсации износа и уменьшения водородного износа, характерных для металлополимерных пар трения.

Термореактивная полимерная матрица открыла для этого широкие возможности.

Для повышения долговечности покрытий, основанной в не малой степени на их адгезионной прочности с материалом детали, наряду с физической и химической модификацией композиции рекомендован ряд эффективных подготовительных операций, к числу которых отнесено электроискровое напекание пористого каркаса бронзовых гранул (локальное или сплошное) на поверхности изделия.

С целью предотвращения (снижения) водородного изнашивания (охрупчивания) сопряженной металлической поверхности применены технологически доступные и несложные в своей реализации явления избирательного переноса при трении и направленной поляризации контактирующих поверхностей.

Разработанные технологические процессы нанесения полимерных композиций на подшипники скольжения типа «втулка», «вкладыш», «шестерня», применимые как в ремонтном, так и в машиностроительном производствах, позволяют повысить ресурс узлов трения в 1,8...2,5 раза.

На защиту выносятся:

- результаты экспериментальных исследований по повышению адгезионной прочности и деформационной стойкости формируемых покрытий;

- результаты по совершенствованию процесса нанесения покрытий;

- результаты оптимизации составов полимерных композиций с участием НРП и ХАВ;

- результаты экспериментальных исследований физико-механических, триботехнических и эксплуатационных свойств деталей узлов трения, в том числе и в экстремальных условиях, восстановленных полимерными композициями в поле центробежных сил;

- новые способы и устройства для восстановления и изготовления подшипников скольжения с использованием композиционных материалов, защищенные патентами Российской Федерации;

- результаты лабораторных исследований, стендовых и эксплуатационных испытаний;

- рекомендации по применению предлагаемых разработок в ремонтном и машиностроительном производствах;

- обоснование технико-экономической эффективности разработанных технологических процессов в производственных условиях.

Реализация результатов исследований. Разработанные технологические процессы приняты к внедрению на ряде ремонтно-технических предприятий (с передачей соответствующей документации). В лабораториях ИГСХА организован и выпускает продукцию производственный участок по ремонту и изготовлению деталей узлов трения машин с использованием полимерных композиций. Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе ИГСХА по курсам «Надежность и ремонт машин», «Технология ремонта машин», «Прогрессивные технологии восстановления деталей», «Триботехнические основы техники».

Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований представлены, обсуждены и одобрены на различных научных конференциях, совещаниях, семинарах, в том числе на:

- научно-практических конференциях профессорско преподавательского состава, научных работников Ивановского СХИ, ФГОУ ВПО «Ивановская ГСХА им.ак.Д.К.Беляева», Ивановского НИИСХ, 1989...2010 гг.;

- зональной научно-практической конференции специалистов сельского хозяйства «Актуальные проблемы науки в сельскохозяйственном производстве», г.Иваново, 1995 г.;

международной научно-практической конференции «Научные проблемы и перспективы развития ремонта, обслуживания машин и восстановления деталей», г.Москва, ГНУ ГОСНИТИ, 2003 г.;

- 12-ой Международной научно-технической конференции «Информационная среда ВУЗа», г.Иваново, ФГОУ ВПО ИГАСА, 2005 г.;

- 57-й Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе», ФГОУ ВПО «Костромская ГСХА», 2006 г.;

международной научно-технической конференции: секция «Совершенствование технологии ремонта и повышение ресурса отремонтированной техники», г.Санкт Петербург – Пушкин, ФГОУ ВПО С-ПГАУ, 2007 г.;

- международной научно-технической конференции «Научные проблемы развития ремонта, технического обслуживания машин, восстановления и упрочнения деталей», г.Москва, ГНУ ГОСНИТИ,2009г;

- региональной научно-технической конференции «Материаловедение и надежность триботехнических систем»,г.Иваново, ГОУВПО ИГХТУ, 2009 г.;

- технических советах ряда предприятий – Ивановское, Лежневское, Палехское, Родниковское, Шуйское, Тейковское РТП и МТС Ивановской области, Некрасовское РТП Ярославской области, АО «РИАТ» г.Иваново, АО «КОМЭКС» г.Шуя, АО «КРАНЭКС» г.Иваново, АО «Ивановоагропромтранс», ОАО «Иваново-Лада», ПО «РУСМОЛКОМ», АО «Ивэнергоремонт», ООО «РусАвто-Иваново», Группа компаний «АВТОКОМПЛЕКТСЕРВИС», ООО «АгроТехСервис», ООО «Производственное предприятие АЭРОТЕРМ», ООО «ГИДРАВЛИК» г.Иваново, Департамента сельского хозяйства и продовольствия Ивановской области в 1990... гг.;

- заседаниях кафедр «Эксплуатация и ремонт машин», «Надежность и ремонт машин», «Технический сервис» ИСХИ, ИГСХА, 1988...2010 гг.

Технологические процессы, установки и образцы деталей с покрытиями экспонировались на 6-м Московском международном салоне инноваций и инвестиций 2006г. – автор работы награжден дипломом и бронзовой медалью;

Ивановском инновационном салоне 2004 г. (диплом и золотая медаль), Межрегиональном экономическом форуме «Золотое кольцо-2007», 56-м Всемирном Салоне инноваций, научных исследований и новых технологий «INNOVA/ENERGY-2007» Брюссель-Бельгия (диплом и серебряная медаль).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 58 печатных работ, в том числе статей в изданиях, рекомендованных ВАК, 4 патента на изобретения и полезные модели, 4 учебных пособия.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет страниц машинописного текста, в том числе 309 страниц основного текста, 100 рисунков, 13 таблиц, библиографию из 257 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, изложена общая характеристика диссертационной работы, определена цель исследований, выбраны методы исследований, раскрыта научная новизна и практическая значимость работы, структура диссертации, сформулированы научные положения и результаты, выносимые на защиту.

В первой главе диссертации «Современное состояние вопроса, постановка цели и задачи исследований» сделан аналитический обзор опубликованных материалов по теме диссертации, дана оценка современному состоянию этого вопроса и сформулированы основные задачи исследований.

Актуальными вопросами повышения качества и долговечности машин, увеличения их ресурса занималось значительное число ученых НИИ, ВУЗов, КБ, ОНИЛ (ГОСНИТИ, ВНИИТУВИД «Ремдеталь», МГАУ, ИМАШ им.А.А.Благонравова, МАДИ, СПГАУ, ЧГАУ и др.). Большой вклад в развитие технологий ремонта, восстановления и упрочнения деталей и соединений внесли: М.В.Авдеев, К.А.Ачкасов, А.Н.Батищев, В.Н.Бугаев, Ф.Х.Бурумкулов, Е.Л.Воловик, Л.В.Дехтеринский, М.Н.Ерохин, В.В.Ефремов, В.М.Кряжков, В.В.Курчаткин, П.П.Лезин, Е.А.Лисунов, В.П.Лялякин, В.М.Михлин, С.С.Некрасов, Г.К.Потапов, А.В.Поляченко, Е.А.Пучин, М.Я.Рассказов, А.Э.Северный, В.В.Стрельцов, Н.Ф.Тельнов, И.Е.Ульман, В.И.Цыпцын, С.С.Черепанов, М.И.Черновол, В.И.Черноиванов, Л.К.Челпан, В.А.Шадричев и другие ученые.

Поиск технологических решений повышения качества СХТ, сбережения материальных, энергетических, трудовых и других ресурсов, а также улучшения экологической обстановки, указывает на необходимость установления закономерностей физических и химических процессов при трении и изнашивании подвижных соединений. Известные научно-технические разработки в области трибологии – науки о трении и процессах его сопровождающих – позволили достичь значительных результатов.

Первостепенное значение для развития отечественных знаний в этой области имеют работы: С.Б.Айнбиндера, В.Г.Бабель, В.А.Белого, В.В.Березникова, Д.Н.Гаркунова, Б.В.Дерягина, Ю.Н.Дроздова, А.Ю.Ишлинского, Б.И.Костецкого, И.В.Крагельского, М.Е.Кричевского, А.С.Кужарова, Л.И.Куксеновой, Р.И.Ли, П.И.Носихина, Ю.Н.Петрова, А.А.Полякова, А.Н.Раевского, П.А.Ребиндера, Л.М.Рыбаковой, Ю.С.Симакова, А.М.Склярского, П.В.Сысоева, М.М.Тененбаума, М.М.Хрущева, А.В.Чичинадзе, Г.П.Шпенькова, С.Б.Юдина и др. Их труды позволили решить целый ряд первоочередных задач, стоящих перед экономикой страны, значительно обогатить и развить отечественную науку.

Следует также отметить и ряд известных работ зарубежных ученых, как Ф.П.Боудена, Р.Марчака, Д.Мура, Г.Польцера, Д.Тейбора, Г.Фляйшера, М.Хебды.

Анализ условий эксплуатации и причин выхода из строя многочисленных подшипников скольжения типа «втулка», «вкладыш» показал, что:

а) условия эксплуатации ПС отличаются многообразием нагрузочно-скоростных и температурных режимов в присутствии различных смазочных материалов;

б) основными причинами выхода из строя ПС являются схватывание, образование натиров на мягкой поверхности втулок и вкладышей, перенос материалов с одной поверхности трения на другую, абразивный износ, заедание;

в) до 90 % ПС, имея предельную нормируемую величину износа 0,3...0,5 мм, могут быть потенциально отремонтированы (изготовлены) с применением тонкослойных антифрикционных износостойких покрытий на основе полимерных материалов.

Изучение литературных источников, опыта отечественного и зарубежного производства показало, что известные технологии и способы ремонта и изготовления ПС:

обработка под ремонтный размер, пластическая деформация, литье, термодиффузионное насыщение и др. в ряде случаев сложны в технологическом исполнении, трудоемки, малопроизводительны, либо имеют определенный предел в своем использовании.

Композиционные материалы на современном этапе занимают одно из лидирующих мест в составе конструкций технических объектов. Речь идет о композициях на основе полимерных материалов, ориентированных на применение в узлах трения. В ряде случаев существующие способы нанесения полимерных материалов связаны с проблемами адгезии покрытия с металлом, потерями при нанесении, необходимостью разработки и применения сложного дорогостоящего оборудования, а триботехнический контакт полимера с металлической поверхностью зарождает в последней водородное охрупчивание и последующее форсированное разрушение.

В этой связи требуется разработка более универсальных, гибких, экономичных, доступных широкому производству технологий, способов, оборудования, оснастки, не требующих значительных капиталовложений, направленных на применение композиционных полимерных материалов с низким коэффициентом трения, высокой износостойкостью, несущей (нагрузочной) способностью, прочностью сцепления с подложкой, подавляющих (снижающих) вероятность водородного изнашивания.

Технологический процесс нанесения покрытий в поле центробежных сил на ПС типа «втулка», «вкладыш», «шестерня» с посадкой скольжения по валу или оси отличается простотой, отсутствием потерь полимерных композиций, минимальным припуском на механическую обработку, не требует сложного технологического оборудования, ему присуща высокая экономическая эффективность. Однако отсутствие научно обоснованных рекомендаций по применению термореактивных смол (эпоксидных, акриловых, полиэфирных и др.), наполненных наноразмерными порошками (металлов, минералов, термопластов) в сочетании с химически-активными веществами на этапе отверждения, и нанесенных на оптимально подготовленную металлическую поверхность, в виде антифрикционных покрытий при ремонте и изготовлении этим способом деталей узлов трения сдерживает широкое использование данного технологического процесса в производстве.

Нанесение полимерных композиций на ПС в поле центробежных сил позволяет получать покрытия, имеющие положительный градиент механических свойств по глубине, с увеличенной концентрацией поперечных цепей, повышенной твердости, с низким коэффициентом трения. Добиться высокой сплошности и однородности структуры металлополимерной композиции возможно путем замены микроскопического уровня частиц наполнителя на наноразмерные порошки, выступающие в роли своего рода «микроцентров» протекания химической реакции полимеризации, повышающие седиментационную устойчивость нанодисперсных систем в жидкой дисперсионной среде.

Подобное целенаправленное управление молекулярной и надмолекулярной структурами формируемых покрытий (совместное действие поля центробежных сил и применение наноразмерных порошков наполнителей) позволит проявиться синергетическому эффекту (взаимному усилению лучших свойств и характеристик).

В связи с этим необходимо всесторонне исследовать влияние режимов центробежного формования на поведение наполненных полимеров, физико-механические свойства и триботехнические характеристики сформированных покрытий, определить оптимальные составы композиций, адгезионную прочность, режимы термообработки и области применения их в условиях эксплуатации.

Неоспорим тот факт, что основой обеспечения высоких показателей надежности машин при их ремонте или производстве является повышение стабильности технологического процесса (ТП) и выпуск продукции с малой дисперсией качественных показателей. Стабильности ТП способствуют: выстроенная последовательность операций, учет «технологической наследственности», т.е. влияния предыдущих операций на последующие, операции (методы) стабилизации свойств получаемого конечного продукта (термообработка, пропитка, старение), заключительные (отделочные) операции и, конечно же, высокие показатели надежности самого технологического оборудования.

Непрерывный рост нагрузок, скоростей, усложнение условий эксплуатации требуют постоянного улучшения разнообразных свойств полимерных композиций. Наряду с высокой износостойкостью, антифрикционностью формируемые покрытия должны обладать высокой адгезией к металлической поверхности. Механическая обработка в виде накатки, точения «рваной резьбы», пескоструйная обработка, химико-термические и электрохимические методы не дают значительной прибавки прочности сцепления покрытия с основой, а в ряде случаев являются источником зарождения опасных внутренних раскалывающих напряжений, существенно снижающих долговечность полимерных покрытий. Эффективным способом достижения необходимого уровня адгезионной прочности покрытий является электроискровая обработка металлической поверхности медным электродом по слою бронзовых гранул. Формируемый в результате объемный пористый каркас позволяет надежно удерживать в своих лабиринтах полимерное связующее с наполнителем, тем самым сближая адгезионную и когезионную составляющие наносимых полимерных композиций.

Одним из эффективных и доступных на сегодняшний день способов уменьшения вероятности водородного изнашивания стальной (чугунной) поверхности контртела является формирование на ее рабочей поверхности «сервовитных» пленок в результате избирательного переноса материалов при трении. Предлагается реализовать подобное явление химическим легированием полимерной композиции на этапе ее приготовления – введением аминных комплексных соединений металлов (Cu, Sn, Pb и др.). Помимо эффекта автокомпенсации износа и защиты от насыщения водородом это придаст еще и более высокие антифрикционные свойства узлу трения.

Кроме этого, рядом исследователей установлен и тот факт, что при трении пластмассовой детали о стальную в зависимости от природы полимерного связующего и наполнителей, детали могут заряжаться: стальная отрицательно, а пластмассовая положительно или наоборот. Когда стальная деталь заряжается отрицательно, происходит + ее усиленное наводороживание (водород заряжен положительно в виде Н ) и интенсивное разрушение при трении. В этой связи предлагается для снижения вероятности водородного изнашивания необходимо изначально для приготовлении композиции подбирать полимерное связующее с электроотрицательными свойствами, а таковыми являются эпоксидные смолы. В этом случае стальная деталь в процессе трения будет заряжена положительно, а покрытие из полимерной композиции – отрицательно. Водород не будет проникать в стальную деталь.

Сочетание последних двух направлений, а именно, целенаправленный подбор полимерного связующего с электроотрицательными свойствами и легирование его ХАВ с целью формирования на поверхности трения металлоплакирующей пленки позволит проявиться синергетическому эффекту с целью автокомпенсации износа, снижения водородного износа, достижения более высоких антифрикционных характеристик ПС.

В этой связи, на основании выше изложенного была поставлена цель и сформулированы основные задачи исследований. Общая программа исследования представлена в виде мультиграфа (рисунок 1), наглядно показывающего характер взаимосвязи и последовательность выполнения отдельных этапов исследования.

Рисунок 1.- Мультиграф общей программы исследования:

СП – состояние проблемы;

ИЛ – изучение литературы;

ООП - опыт отечественного производства;

ИЗО – изучение зарубежного опыта;

ПНИ – предшествующие научные исследования;

ЦЗИ – цель и задачи исследований;

ОНДРИ – обоснование номенклатуры деталей и соединений, подлежащие ремонту и изготовлению;

ИУЭиПВС – исследование и анализ условий эксплуатации и причин выхода из строя;

ИХВИ – исследование характера и величины износа ПС;

АСТРИ – анализ существующих технологий ремонта и изготовления ПС;

ТОВМ – теоретическое обоснование выбора материалов;

ОВТРИ – обоснование выбора технологии ремонта и изготовления;

ОМЭТИ – общая методика экспериментально-теоретических исследований;

ТЕИ – теоретические исследования;

ОНТП – обоснование надежности технологического процесса;

ОАДП – обоснование уровня адгезионной прочности покрытий;

ОВИ-ИП – обоснование уменьшения водородного износа путем реализации избирательного переноса материалов;

ЭКИ – экспериментальные исследования;

ЛИ – лабораторные испытания;

ОПРИ – оптимизация процессов ремонта и изготовления;

УСИ – ускоренные стендовые испытания;

ПИ – производственные испытания;

ОЭЭТП – оценка экономической эффективности технологического процесса;

ТПиР – технологический процесс и разработка рекомендаций;

ОСП – организация серийного производства;

ВНвП – внедрение в производство;

ПРП – предложения ремонтному производству;

ПЗИ – предложения заводам-изготовителям;

ПСО – предложения смежным отраслям.

Во второй главе диссертации «Теоретические и экспериментальные основы повышения долговечности узлов трения машин с использованием модифицированных полимерных композиций» изложено теоретическое обоснование необходимого уровня адгезионной прочности антифрикционных износостойких покрытий на основе наполненных НРП трибореактопластов, сформированных в поле центробежных сил, в также приведено обоснование эффективности избирательного переноса материалов при трении с целью автокомпенсации износа и уменьшения вероятности водородного изнашивания металлополимерных пар.

На показатели надежности выпускаемых (ремонтируемых или изготавливаемых) изделий оказывают не только средние значения достигнутых качественных показателей ТП (точность обработки, прочность сцепления покрытий, качество поверхности, структура материала, износостойкость и др.), но и их стабильность.

Дисперсия качественных показателей ТП, т.е. его недостаточная стабильность, приводит к соответствующему рассеиванию сроков службы, ресурсов выпускаемых изделий. На рисунке 2 приведены характеристики рассеивания параметра качества (например, износостойкости, адгезионной прочности и др.) изделия при ремонте (изготовлении) его в условиях стабильного и нестабильного технологического процесса.

При одинаковых средних показателях качества (tср) в условиях нестабильного процесса возможен выпуск изделий со значительно более низкими показателями качества (t2mint1min), что особенно скажется на безотказности изделия и на его долговечности.

Рисунок 2.- Влияние стабильности технологического процесса на ресурс и показатели качества изделий:

1 – стабильный процесс;

2 – нестабильный процесс.

В этой связи повышение стабильности технологического процесса и выпуск продукции с малой дисперсией качественных показателей является основой обеспечения надежности машин при их ремонте и производстве.

Из всего многообразия контролируемых показателей качества, определяющих физико-механических, триботехнические свойства и эксплуатационные характеристики полимерных покрытий на основе изучения опыта отечественного и зарубежного производства, а также предыдущих научных исследований нами выбраны: прочность сцепления покрытия с основой, износостойкость, антифрикционность, теплостойкость, толщина и равномерность покрытия.

Адгезионная прочность покрытия является одним из важнейших показателей физико-механических свойств полимерных покрытий, определяющих долговечность восстановленной детали. Все другие показатели свойств полимерных покрытий не будут иметь смысла при низкой прочности сцепления.

Высокие триботехнические свойства (износостойкость, антифрикционность и др.) могут быть обусловлены оптимальным составом композиций и параметрами режима технологического процесса формования покрытий.

Одним из основных факторов, определяющих работоспособность полимерных покрытий, является адгезия материала покрытия к подложке при соответствующей подготовке поверхности изделия и ее устойчивость (стабильность) в эксплуатационных условиях. Кроме того, качество сцепления полимерных композиций с металлами зависит также от пленкообразующих (смачивающих) свойств жидких пластических масс и сил химического взаимодействия. Эти факторы всегда взаимосвязаны и, следовательно, зависят не только от адгезионной способности наносимого материала, но и от способа нанесения, шероховатости металлической поверхности и ее адсорбционной способности.

Проведенный анализ современных подходов в объяснении сил сцепления полимера с металлом все более широкое признание в настоящее время получают адсорбционная, молекулярно-кинетическая и диффузионная теории адгезии, при том, что существуют электронная, электрорелаксационная, хемосорбционная, термодинамическая.

Адсорбционная теория (Д.Скола) исходит из предположения, что адгезия является результатом межмолекулярного взаимодействия субстрата и полимера, в частности, адсорбции молекул полимера на поверхности металла, благодаря наличию сил Ван-дер Ваальса. Как известно, в общем случае энергия межмолекулярного взаимодействия имеет вид:

1 2 12 2 3 II 112 2 2 * 1 2 1 2, U U0 Uи U Д 6 * r 3 T 4 I1 I 2 (1) где – магнитный момент молекулы;

– поляризуемость;

I – потенциал ионизации;

r – расстояние между центрами диполей;

Т – абсолютная температура;

k – константа Больцмана.

Первое слагаемое в приведенном выше выражении (UO) представляет собой энергию ориентационного взаимодействия возникающего полярными молекулами. Второе (UИ) соответствует энергии индукционного взаимодействия между полярной и неполярной молекулами, в которой полярная молекула вызывает смещение электронов и образование наведенного диполя. Дисперсионное взаимодействие (UД) возникает как между полярными, так и неполярными молекулами.

Рассматривая адгезию полимеров к металлам, в ряду факторов, оказывающих влияние на условия формирования качественного адгезионного контакта Берлин А.А. и Басин В.Е. в первую очередь выделяют температурный режим. Роль этого фактора особенно велика в тех случаях, когда полимер представляет собой расплав и должен, обладая определенной подвижностью, заполнить многочисленные углубления на поверхности металла. Поэтому повышение температуры в момент формирования адгезионного контакта снижает вязкость расплава, улучшает условия смачивания и способствует достижению более высокой адгезионной прочности. Кроме того, при повышении температуры разрушаются надмолекулярные образования, препятствующие установлению более полного контакта в системе «полимер-металл» в условиях низких температур.

Согласно молекулярно-кинетической теории в зоне контакта полимера с подложкой идет непрерывный процесс образования и разрыва связей. В конечном итоге адгезионная прочность определяется разностью активации процесса разрушения и образования связей (U), а также зависит от соотношения общего числа сегментов, принимающих участие в образовании связей (nO) и среднего числа молекулярных связей, приходящихся на единицу площади контакта (n). Для оценки значения А предложена зависимость:

1 n U T A n, (2) где – константа, характеризующая размер кинетического сегмента.

Одно из характерных свойств полимеров – цепное строение макромолекул. Именно это обстоятельство, а также гибкость полимерных макромолекул и их способность совершать микроброуновское движение были учтены в диффузионной теории адгезии, развитой и обоснованной С.С.Воюцким. Согласно этой теории взаимодействие осуществляется за счет диффузии концов или сегментов макромолекул полимера через границу первоначального контакта с металлом. И поскольку адгезив (композиция на основе термореактивной смолы) наносится, как правило, в жидком состоянии, то его молекулы обладают большей подвижностью, чем молекулы субстрата, адгезионное взаимодействие обеспечивается в основном за счет диффузии макромолекул адгезива.

Долгое время считалось, что диффузионная теория справедлива только для случаев адгезии полимеров друг к другу, и диффузионный механизм образования адгезионных соединений не пригоден для объяснения адгезии полимеров к металлам, поскольку трудно допустить возможность диффузии концов или сегментов макромолекул полимера в кристаллические твердые тела, имеющие высокую плотность упаковки. Тем не менее, в настоящей работе предложено легировать полимерные композиции химически активными веществами, в результате чего, содержащиеся в добавках группы –ОН, -СООН и другие, в которых большую роль играют водородные связи, энергия взаимодействия достигает значительных величин.

В тех случаях, когда диффузионный механизм исключен (или незначителен), формирование контакта заключается в заполнении полимером микродефектов, углублений или специально нанесенного пористого каркаса на поверхности подложки, как это и предлагается в настоящей работе (рисунок 3). Способ и параметры технологического режима следует подобрать таким образом, чтобы полученная своего рода сетка сферических по форме спеченных металлических частиц, прочно приваренных к подложке позволила бы надежно удерживать в своих лабиринтах полимерное связующее и наполнитель с минимальными внутренними напряжениями, приближая адгезионную связь на границе раздела фаз «металл-полимер» к пределу прочности на сдвиг самой полимерной композиции.

а б (h=0,45...0,70 мм) Рисунок 3. – Предлагаемая принципиальная схема-модель (а) ЭИО поверхности детали медным электродом по слою сферических гранул бронзы и схема строения металлополимерного покрытия (б): 1 - основа (деталь);

2 - напеченный слой бронзовых гранул;

3 - полимерное связующее с наполнителем.

На кинетику и полноту этого микрореологического процесса влияют давление, температура и продолжительность. Учитывая эти факторы, а также факторы, определяющие разрушение адгезионного соединения, выведено обобщенное уравнение адгезионной прочности в виде:

Ptк e n U a / RT p АО U / RT K e, Ae (3) где Р - давление;

tк - продолжительность контакта;

- параметр вязкости;

U - энергия активации вязкого течения;

Тк - температура контакта;

V - скорость расслаивания;

Uа энергия активации адгезионного разрушения;

Тр - температура расслаивания.

Отсутствие единой точки зрения на адгезию полимеров к металлам объясняется сложностью и многообразием явлений на границе «полимер - твердое тело». В настоящее время нет общей теории адгезии, которая описывала бы не только природу адгезионного взаимодействия и механизм формирования адгезионных соединений, но и прочность соединений, их стабильность и устойчивость к различного рода внешним воздействиям.

На данном этапе развития науки об адгезионном взаимодействии полимеров и металлов прогресс определяется в основном экспериментальными исследованиями.

Таким образом, при создании композиционных металлополимерных материалов и нанесении покрытий необходимо найти тот вид связи, при котором можно было бы целенаправленно управлять процессом образования надежного соединения. В этой связи в работе предлагается сделать акцент на: а) модификацию полимерных композиций наноразмерными порошками металлов и минералов с добавкой химически-активных веществ;

б) формировании на металлической поверхности пористого пространственного каркаса из порошка бронзовых гранул;

в) обязательном предварительном нагреве подложки и полимерной композиции;

г) повышении давления в процессе формования покрытия (поле центробежных сил) при оптимальной продолжительности.

Степень соответствия требованиям материалов триботехнического назначения, в частности, подшипников скольжения, характеризуется совокупностью таких свойств как несущая (нагрузочная) способность, прирабатываемость, нечувствительность к загрязнению смазочного материала, сопротивление схватыванию, износостойкость, коррозионная стойкость, а также доступность и экономичность. Для ПС, эксплуатирующихся при больших нагрузках (20,0...30,0 МПа) и скоростях скольжения (2,5...5,0 м/с), применение полимеров ограничивается их малой теплопроводностью. Вот почему на первый план выдвигается применение тонких слоев (0,3...0,8 мм) покрытий, представляющих собой комбинацию полимера и наполнителей, нанесенных на металлическую основу. Это хорошо согласуется с предельной величиной износа ПС в эксплуатации, величиной, которую необходимо компенсировать при ремонте. Кроме высокой теплопроводности тонкие слои полимера способны выдерживать значительно большие удельные нагрузки при малом расходе композиции в расчете на изделие и низкой себестоимости.

Передовой отечественный и зарубежный опыт восстановления (изготовления) деталей с помощью полимеров показывает, что в качестве полимерной матрицы эффективно использование термореактивных смол, образующих при отверждении в объеме покрытия пространственно-сетчатую структуру, а именно, эпоксидных, акриловых, полиэфирных, фенолоформальдегидных. Это обусловлено их высокими адгезионными, физико-механическими и триботехническими свойствами в наполненном состоянии (по данным С.Б.Ратнера, В.К.Князева, Х.Ли и др.).

К числу перспективных направлений решения задач современной триботехники относится создание композиционных материалов, отвечающих условиям существования (реализации) внешнего трения, т.е. имеющих положительный градиент механических свойств покрытия по глубине:

d 0, (4) dz где d - разрушающее связи напряжение сдвига в направлении плоскости касания тел пары трения;

dz - координата, перпендикулярная плоскости касания тел.

Другими словами, при внешнем трении возникновение и разрушение связей d между трущимися телами локализуется в тонком поверхностном слое. Если 0, т.е.

dz связь прочнее вышележащих слоев, то разрушение будет происходить по более слабому месту - в глубине, ко не по поверхности соприкосновения. Деформативная зона при этом охватывает весь объем материала покрытия и можно говорить о существовании внутреннего трения.

Снизить коэффициент трения и повысить износостойкость покрытия можно путем увеличения жесткости полимерной матрицы и формирования плоскостей легкого скольжения за счет введения в полимерное связующее наполнителей, имеющих слоисто решетчатое строение. Предельная степень участия наполнителей в композиции может быть определена с помощью зависимости, предложенной на основании геометрической оценки объема наполнителя, превышение которого ведет к потере сплошности композита на металлической подложке:

Н 0,74d/(d + 2 ), (5) где Н - объемная доля наполнителя;

d - средний размер частицы наполнителя;

- толщина слоя связующего, необходимая для обволакивания частицы наполнителя.

Плотность сшивки полимера оказывает существенное влияние на характер его фрикционного взаимодействия с металлическим контртелом. При увеличении концентрации поперечных цепей в структуре связующего, по данным П.В.Сысоева, наблюдается линейное уменьшение коэффициента трения термореактивного полимера, находящего в стеклообразном состоянии. Данное явление можно объяснить тем, что уменьшается деформация микронеровностей поверхности покрытия и обусловленная ею площадь фактического контакта с контртелом.

Ряд авторов также отмечают, что взаимодействие термореактивных смол (в частности, эпоксидных) с поверхностью коллоидных частиц металлов приводит к образованию пространственных структур, в узлах которых расположены частицы металлов. При этом эпоксидные циклы раскрываются и образуются соединения с атомами поверхностного слоя частиц металла. Характерно, что часть эпоксидной смолы необратимо реагирует с поверхностью металла и не может быть извлечена даже растворителями. При этом свойства металлополимерной системы на основе эпоксидной смолы значительно зависят от концентрации металлического наполнителя: при увеличении ее образуется более густая пространственная сетка, что сопровождается повышением жесткости системы и возрастанием температуры размягчения.

Частицы дисперсной фазы оседают под действием тяжести, однако этому препятствует тепловое движение частиц фазы, а также диффузионный эффект: при оседании частиц возникает разность их концентраций, обуславливающая диффузию частиц в противоположном направлении. Условием движения частицы является неравенство сил тяжести, трения и выталкивающей силы Архимеда:

FтяжFтр + Fвыт. (6) Для сферической частицы радиуса r и массой m, двигающейся с постоянной скоростью осаждения (седиментации) uсед, c учетом закона Стокса можно записать:

mg = 6ruсед + mg, (7) где p и pо – плотности дисперсной фазы и дисперсионной среды соответственно.

Из последнего уравнения можно выразить скорость седиментации:

mq p p uсед * (8) 6r p В ультрамикрогетерогенных системах через определенное время после их приготовления скорости диффузионного и седиментационного потоков выравниваются, т.е. наступает седиментационно-диффузионное равновесие. Это равновесие можно описать универсальным законом распределения Больцмана:

U v v0 e T, (9) где vo –концентрация частиц на исходном уровне;

v – концентрация частиц на высоте h с потенциальной энергией U. Последняя величина с учетом выталкивающей силы Архимеда определяется по уравнению:

p p U mgh (10) p Поставив выражение для потенциальной энергии из уравнения (10) в уравнение (9) и прологарифмировав его, получим выражение для описания седиментационно диффузионного равновесия:

v0 mgh( p p0 ) In (11) v pkT Способность дисперсных систем противостоять осаждающему действию силы тяжести называется седиментационной устойчивостью. Характеристикой седиментационной устойчивости является гипсометрическая высота h1/2, численно равная высоте, на протяжении которой число частиц убывает в 2 раза:

R * T * In h1/ VgN A ( p p0 ), (12) где V – объем частицы.

Из уравнения (12) следует, что гипсометрическая высота и, следовательно, седиментационная устойчивость дисперсных систем увеличиваются с повышением температуры, снижением радиуса частиц и разности плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды. Поэтому ультрамикрогетерогенные системы значительно более седиментационно устойчивы, чем микрогетерогенные и тем более чем грубодисперсные.

Одним из эффективных и технологически доступных методов увеличения концентрации поперечных цепей, повышения твердости, создания высокого уровня давлений и достижения хорошей упаковки молекул полимерного связующего является нанесение и формование покрытий в поле центробежных сил. Под действием центробежных сил (в горизонтальной плоскости) вязкотекучая масса равномерно распределяется на оформляющей полости детали плотным слоем, принимая при окончательном отверждении и охлаждении требуемую конфигурацию. Центробежная сила и есть та дополнительная сила тяжести, которую развивают частицы полимерного связующего и наполнителя, при этом меру отношения центробежной силы к силе тяжести принято оценивать критерием Фруда:

F ц (13) g, где – угловая скорость, с-1;

r – радиус вращения материала, м;

g – ускорение свободного падения, м/с2.

Рисунок 4.- Схема к расчету параметров нанесения покрытия в поле центробежных сил.

Обращаясь к рисунку 4, выведем уравнение для определения давления, возникающего при нанесении в любом интересующем сечении покрытия. Масса элементарного кольцевого сечения толщиной d и единичной ширины может быть записана в виде:

m 2 * d (14) g При вращении формы с деталью с окружной скоростью в рассматриваемом кольцевом сечении будет развиваться центробежная сила:

F 2 2 2 d (15) g Тогда величина удельного давления в произвольной точке сечения покрытия, удаленной на расстояние от оси вращения, может быть представлена в следующем виде:

2 2 ( 3 r 3 ) Q * d 3g p g r (16) Закон распределения давления по толщине кольцеобразной заготовки близок к линейному, а величина давления в любом сечении является функцией второй степени от окружной скорости формы. Полагая равенство = R, и, выражая окружную скорость формы с деталью через частоту вращения n, мин-1, определим давление в наружном слое:

(R 3 r 3 ) p 3.73 *10 n2 (17) R Задаваясь давлением, можно решить и обратную задачу – определить необходимую частоту вращения для получения качественных покрытий:

R n 3.73 *10 6( R 3 r 3 ) (18) Полимерное связующее с наполнителем, находящееся в поле центробежных сил, в определенной степени подчиняется основным положениям теории сжатых пленок.

Поскольку поведение термореактивной смолы при 150...180 0С, а именно при таких температурах предполагается наносить покрытия, подобно жидкости с относительно малой вязкостью, то это обстоятельство облегчает продвижение частиц наполнителя под влиянием центробежных сил от верхних слоев покрытия к периферийным, вплоть до соприкосновения с подложкой (деталью). На отдельных участках наполнитель способен точечно выдавить (оттеснить) полимерное связующее, ослабив тем самым силы адгезионного взаимодействия системы «полимер-металл». При очень малых значениях толщины полимерных пленок (h), соизмеримых с молекулярным уровнем, по данным Д.Мура, исходная вязкость 0 резко возрастает до величины / согласно уравнению:

k, о 1+ o, h (19) где µо - начальная вязкость полимера при большой толщине пленки;

kо - константа.

Это уравнение показывает, что, при h 0 и продолжительность сближения частиц наполнителя с поверхностью детали значительно возрастает. Однако быстрое увеличение вязкости согласно уравнению (19) при h 0 не проявляется в заметной мере на практике, так как достаточно малого значения h трудно достичь вследствие большой шероховатости поверхности, подготовленной к нанесению покрытия.

Во время осадки частицы наполнителя в жидкой полимерной среде на шероховатую поверхность детали под действием центробежных сил имеет место вытекание связующего через зазор между частицей и выступами поверхности (Qз), а также по каналам между выступами (Qк). Скорость осадки частиц наполнителя, зависящая от обоих этих потоков, прямо пропорциональна окружной скорости формования покрытия (ф ), насыпной плотности частиц наполнителя (т) и обратно пропорциональна площади проекции частиц (А), плотности среды (ср) и может быть выражена как:

dh VФ m (Q3 QK ) A ср dt (20) Случай, когда h 0, играет более важную роль на практике, при этом компонента потока Qз мала и ею вообще можно пренебречь. Тогда, в результате оттока полимерного связующего по впадинам, наступает момент максимального сближения частицы наполнителя с выступами шероховатой поверхности детали (h 0) с последующим раз рушением пленки полимерного связующего. При относительно равномерном распределении частиц наполнителя в полимерном связующем (что будет предусмотрено технологией приготовления состава композиции) происходит повсеместное разрушение пленки смолы и уменьшение адгезии покрытия с подложкой. Градиент механических свойств материала покрытия по глубине имеет отрицательные значения. Как показывает опыт предшествующих исследований подобное происходит с полимерным связующим, содержащим частицы наполнителя микроскопического уровня. В случае использования наноразмерных порошков (НРП) положительный градиент механических свойств покрытия сохраняется в широком диапазоне окружных скоростей,т.к. вступает в силу уравнение (19).

Чтобы эффект внешнего трения осуществлялся непрерывно, и, чтобы была исключена возможность перехода внешнего трения во внутреннее, в работе предлагается применять ряд мер: во-первых, наносить на поверхности трения тонкие антифрикционные, износостойкие покрытия;

во-вторых, формование тонкослойных покрытий на основе наполненных реактопластов вести в поле центробежных сил;

в третьих, в качестве наполнителей применять порошки наноразмерного уровня.

Водородное изнашивание по масштабам проявления занимает одно из первых мест из всех видов изнашивания. Водород образуется в процессе трения как продукт разложения водяных паров, топлив, смазочных материалов, смазочно-охлаждающих жидкостей, а также при деструкции в зоне контакта полимеров. Водород легко диффундирует в глубь металла, способствует образованию зародышей трещин в результате молизации в дефектах решетки и, в конечном счете, вызывает разрушение поверхностного слоя детали. Когда атомы водорода молизуются, в дефектах возникает своеобразная ловушка, так как молекулы, обладая большими размерами, чем атомы, не могут выйти из дефекта, и давление благодаря поступлению новых атомов в дефект возрастает до больших значений. Возникшие напряжения, складываясь с напряжениями от трения, вызывают разрушение поверхностного слоя детали. Водородное изнашивание, как правило, сопровождает абразивное, коррозионно-механическое изнашивание, фреттинг - коррозию и др.

Наиболее эффективной защитой на сегодняшний день является избирательный перенос металлов при трении (эффект безызносности), открытый Д.Н.Гаркуновым и И.В.Крагельским при трении меди и бронзы в среде глицерина. Аналогичное явление наблюдалось в последствии В.А.Белым и сотрудниками при трении поликапроамида, наполненного закисью меди, и Н.В.Акуличем при трении эпоксифурановых композиций с медьсодержащими наполнителями. В последнем случае наибольший эффект проявлялся при смазке глицерином и незначительно в минеральном масле. В процессе взаимодействия трущихся поверхностей деталей, изготовленных из различных материалов (традиционно это «сталь-бронза»), в определенных условиях происходит растворение и самопроизвольный перенос некоторых металлов с одной поверхности трения на другую и выделение тонкой медной пленки не только на бронзовой, но и на стальной поверхности пары трения. Медная пленка нивелирует (закрывает, сглаживает) микронеровности трущихся поверхностей и воспринимает нагрузку, передаваемую на детали, в результате чего уменьшается динамичность взаимодействия и напряжения на вершинах микронеровностей, снижаются скорость изнашивания и коэффициент трения примерно в 10 раз. Образующаяся при избирательном переносе медная пленка снижает нагрузку до уровней, при которых образования водорода практически не происходит.

Кроме того, медная пленка является хорошей защитой от проникновения водорода в сталь.

Источниками меди, олова, цинка для формирования покрытий на стальных или чугунных деталях могут быть: металлоплакирующие присадки (растворенные в масле соли металлов);

реметаллизанты (ультрадисперсные частицы окислов металлов в масле);

технология ФАБО (финишная антифрикционная безабразивная обработка) – нанесение на поверхность деталей тонкого (сплошного или локального) слоя латуни, меди, бронзы под действием сил трения или электрофрикционного воздействия. При разработке принципиально новых композиций триботехнического назначения эффективными следует считать покрытия, в состав которых входят органические и комплексные соединения, обладающие существенно более высокими антифрикционными и противоизносными свойствами по сравнению с традиционными графитом, молибденом и др. Введение в состав полимерных композиций медь-олово наноразмерных порошков в сочетании с использованием в качестве отвердителей к термореактивным смолам аминных комплексов металлов позволит обогатить поверхность контртела пленкой мягких металлов, которая в дальнейшем не окисляется и препятствует проникновению водорода в сталь и чугун.

Высокие триботехнические свойства полимерных композиций, содержащих металлокомплексы, обусловлены участием этих комплексов в сложном процессе формирования металлоплакирующей пленки на поверхности трения за счет триботехнических превращений в зоне фрикционного контакта. В большинстве случаев помимо металлической пленки переноса на трущихся поверхностях образуется полимерный гелеобразный «буферный» слой, в состав которого входят исходные координационные соединения.

Как было сказано выше, при трении полимерной детали о стальную, в зависимости от природы и состава пластической массы, детали могут заряжаться: стальная отрицательно, полимерная – положительно, или наоборот. Когда стальная деталь заряжается отрицательно, происходит ее усиленное наводороживание (т.к. водород заряжен положительно) и последующее интенсивное разрушение при трении. В этой связи предлагается для снижения вероятности водородного изнашивания необходимо изначально для приготовлении композиции подбирать полимерное связующее с электроотрицательными свойствами, а таковыми являются эпоксидные, акриловые, полиэфирные, фенолоформальдегидные смолы. В этом случае стальная деталь в процессе трения будет заряжена положительно, а покрытие из полимерной композиции – отрицательно. Тем самым будет сформирован своего рода электростатический барьер против адсорбции, диффузии с последующей молизацией водорода в дислокациях приповерхностного слоя стальной детали и предотвращения развития большого числа зародышей трещин. Этот прием назван как метод направленной поляризации контактирующих поверхностей при трении.

В третьей главе диссертации «Программа и методики исследований»

представлена программа исследований и изложена методика системного подхода, включающего проведение на основе анализа условий эксплуатации (нагрузочно скоростных и температурных режимов, вида смазочного материала и др.) лабораторных триботехнических испытаний опытных и серийных конструкционных материалов;

многофакторные эксперименты по оптимизации составов композиций, технологических режимов нанесения, адгезионной прочности;

физико-механические исследования поверхностей трения;

стендовые и эксплуатационные испытания в условиях производства;

оценка технико-экономической эффективности внедрения технологических процессов и замены традиционных материалов экспериментальными композициями.

Для нанесения в поле центробежных сил тонкослойных антифрикционных покрытий на образцы и детали разработаны, изготовлены и применялись высокоскоростные установки-модули (Пат.№80205) (рисунок 5а), а также модернизированные станки моделей Р-105 (ТУ200-1/4-187-79) и 1А616 (рисунки 6 и 5б) с горизонтальной осью вращения, в состав которых также вошли тирристорные регуляторы вращения (n=0... мин-1), электронные цифровые тахометры «ТЕМП-4» (n=0...10000 мин-1), термокамеры с регулятором (t=250 0С), наборы термопар ТХК с записью на приборах серии КСП-2-005, пирометр электронный дистанционный и комплект универсальных оправок (Пат. № 95906), охватывающий по диаметру большую номенклатуру деталей типа «втулка», «кольцо», «шестерня». Отверждение полимерных композиций в динамике проводилось при вращении образцов со скоростью в диапазоне Vфор= 0,2...6,5 м/с при температурах tдин= 50...200 0С. Заканчивалось отверждение в статике в термическом шкафу СНОЛ 3,5;

3,5;

3,5/З-ИЗ (ТУ16-531.639-78) в диапазоне температур tcт= 50...150 0С.

а б Рисунок 5.-Установка-модуль для нанесения полимерных покрытий на подшипники скольжения в поле центробежных сил (а) и установка на базе станка 1А616 для нанесения покрытий на крупногабаритные детали (б).

Рисунок 6.- Принципиальная схема установки для нанесения полимерных композиций на базе станка Р-105: 1 - двигатель постоянного тока;

2 - муфта соединительная;

3 - подшипниковый блок;

4 - тахометр электронный цифровой;

5 -патрон;

6 - термокамера;

7 детали для нанесения покрытий;

8 - термопары;

9 - центр вращающийся;

10 и 11 - элементы оправки;

12 - регулятор частоты вращения;

13 - терморегулятор;

14 - пульт управления;

15 основание.

Механическая обработка образцов и деталей проводилась резцами с пластинами ВК и ТК на станках 1К62 и 1А616.

Концентрацию наполнителей, добавляемых в полимерные композиции, а также степень впитываемости масла (m) опытными покрытиями определяли взвешиванием на аналитических весах марки ВЛР-200г (ГОСТ 24104-80) с ценой деления 5.10-5г.

На этапе подготовки металлической поверхности образцов и деталей применялась установка «ЭЛИТРОН-22Б» с высокочастотной приставкой «БИГ-1» для электроискровой обработки медным электродом по слою бронзовых гранул (БрОЦС, БрАЖНМЦ и др.) с целью нанесения пористого пространственного каркаса толщиной 250...450 мкм сплошностью 55...95 % и надежного удержания в сформированных лабиринтах полимерного связующего (заявка № 2007140024).

Исследование микроструктуры опытных металлополимерных покрытий и физико химических изменений поверхностей трения осуществляли методом световой микроскопии на микроскопах МИМ-7 (-8М), С-11 и «Неофот-21», исследование топографии поверхности образцов (контактным и бесконтактным методом) - на сканирующем зондовом микроскопе «SOLVER NEXT» (Голландия-Россия) с регистрацией результатов на фотоматериалах и электронных носителях, а также на бездифракционном рентгеноспектральном анализаторе «БАРС-3». Определение содержания водорода в образцах выполняли на установке Института химии растворов РАН вакуумно-десорбционным методом при нагревании до 400 0С и остаточном давлении 2,6.10-4 Па. Температура выбрана на основании предварительных исследований, которые показали, что в таких условиях из металлического образца практически полностью удаляется диффузионно-подвижный водород и не выделяется «биографический» водород, образующийся в стали в процессе ее выплавки. С целью обнаружения наличия сервовитных пленок (меди, олова, свинца, цинка) проводили рентгенофазовый анализ структуры поверхностного слоя образцов на основе съемки рентгенограмм при помощи дифрактометра ДРОН-3,0. Предел прочности покрытий на сдвиг (сдв,МПа) определяли на разрывной машине РМ-0,5 по общепринятой методике. Деформационную стойкость определяли на модернизированном гидропрессе ОКС-1672 с образцовым манометром, микрокаторной головкой (0,2 мкм), нагревателем, термопарой и КСП-4 (ГОСТ7164-88) при температуре 100 0С. Шероховатость поверхностей пар трения до и после испытаний определяли профилографом-профилометром модели ВЭИ-201 завода «Калибр». Твердость – прибором ТПП-2 (Виккерс).

а б Рисунок 7.- Схема установки и нагружения образцов «вал-втулка» (а) на машине трения 2070 СМТ-1 (б).

Сравнительные триботехнические испытания материалов в виде подшипников скольжения проводили на машинах трения 2070 СМТ-1, МИ-1М модернизированных автором работы (Пат. №71435), в соответствии с ГОСТ 23.224-86 по схеме «вал втулка», позволяющей достичь максимального приближения к реальным моделям сопряжений, используемым в технике (рисунок 7).

Испытания серийных и опытных материалов вели в равных условиях по общепринятым методикам: обкатка (приработка) пар трения;

установившийся режим «пассивный эксперимент» (рV=соnst);

исследование нагрузочной способности и задиростойкости со ступенчатым увеличением нагрузки «активный эксперимент»

(р=2,0;

3,0;

4,0...26,0 МПа) при постоянных фиксированных значениях скорости скольжения (Vск= 0,68;

1,36;

2,04;

2,72 м/с) при 3...5-ти кратной повторности опытов с использованием современных марок минеральных масел: моторных М-10Г2К, М-10ДМ SAE 10W40 и трансмиссионных ТМ-4 (-5) SAE 80W90 (75W90).

При испытании на износостойкость опытных и серийных подшипниковых материалов концентрация абразивных кварцевых частиц округлой формы размером 20...60 мкм в моторном масле М-10Г2К, отработавшем свой ресурс, во всех опытах была принята равной 0,2 % по массе, исходя из рекомендаций ГНУ ГОСНИТИ, НПО НАТИ, НАМИ, а также ГОСТ 23.224-86. По окончании каждого опыта (испытания одной пары трения) масло заменялось. Материал роликов (контртела) – сталь 18ХГТ с твердостью НRС55...59 и исходной шероховатостью поверхности Rа=0,32 мкм. В связи с тем, что метод взвешивания образцов из композиционных материалов на аналитических весах не позволяет определить износ покрытий с достаточной степенью точности (по причине пористости материалов и маслопоглощения) его оценивали методом микрометража: вала – скобой индикаторной СИ-50 (ГОСТ 11098-85), втулок – нутромером НИ-50 (ГОСТ 9244 86), комплектуемых микрокаторными головками 1ИПМ (ГОСТ 14712-89) с ценой дел.1 мкм.

В категории экстремальных условий смоделированы: а – эксплуатация узлов трения на маслах, исчерпавших свой ресурс (отработка из двигателей);

б - попадание и смешивание с моторным маслом М-10Г2К технических жидкостей, обладающих неудовлетворительной смазывающей способностью (дизельного топлива, воды);

в – полное прекращение подачи смазочного материала (М-10Г2К) в зону трения в установившемся режиме при р = 5,0 МПа и Vск = 1,36 м/с.

Стендовые испытания масляных насосов и гидроцилиндров проводились на стендах КИ-4815М-03 (ТУ70.0001.075-89), КИ-5278 (ТУ80.0023.086-82) согласно рекомендациям ГОСНИТИ. Эксплуатационные испытания деталей с опытными покрытиями проведены в хозяйствах и на предприятиях Ивановской области.

В четвертой главе диссертации «Результаты исследований и их анализ»

приведены результаты исследования характера и величины износа тяжело нагруженных ПС типа «втулка» ремонтного фонда ряда специализированных предприятий, позволившие установить, что у втулок с однонаправленной нагрузкой со стороны валы (прямые пары трения) в процессе эксплуатации формируются овальность и незначительная конусность, выраженные в четком пятне контакта (рисунок 8). У втулок шестерен с посадкой скольжения по валу или оси износ по окружности распределяется более равномерно, но присутствуют конусность и корсетность.

а б в Рисунок 8.- Характерные формы проявления износа рабочей поверхности подшипников скольжения: а - следы абразивного износа;

б,в – картина абразивного износа дополнена образованием натиров, чернот, схватывания.

Распределение величины износа ПС подчиняется в основном двум теоретическим законам – ЗНР и ЗРВ при средних значениях износа пар трения «металл-металл»

0,102...0,460 мм для разных групп деталей. Количество деталей, требующих ремонта или восстановления, находится в пределах 65...90 %. Столь высокий процент выходящих из строя деталей узлов трения скольжения при сравнительно малой величине износа позволяет обоснованно подойти к выбору материалов и технологии нанесения антифрикционных износостойких покрытий.

В работе предложен, испытан и внедрен способ (рисунок 3а,б), заключающийся в том, что на предварительно очищенную и механически обработанную внутреннюю поверхность подшипника скольжения (втулки из стали, чугуна, цветных металлов и сплавов) электроискровой обработкой (ЭИО на установках «Элитрон», «Вестрон») медным (латунным, бронзовым) электродом диаметром 4...5 мм при частоте 200...450 Гц, 0,5...0,8 мин/см2 по слою силе тока 3...5 А, амплитуде 50...100 мкм в течение гранулированного порошка бронзы (частицы 100...220 мкм сферической формы) напекается пористое покрытие толщиной 250...450 мкм, после чего наносят при вращении (в поле центробежных сил) полимерный материал (термореактивную композицию).

Параметры режимов ЭИО подобраны таким образом, что полученная своего рода сетка сферических (шарообразных) по форме напеченных металлических частиц, прочно приваренных к подложке со сплошностью 55...95 %, позволяет надежно удерживать в своих лабиринтах полимерное связующее с минимальными внутренними напряжениями, приближая адгезионную связь на границе раздела фаз «металл-полимер» к пределу прочности на сдвиг самой полимерной композиции. Экспериментальным путем установлено, что предлагаемый способ предварительного электроискрового напекания слоя бронзовых гранул позволяет:

- увеличить прочность полимерных покрытий на сдвиг в 2,8...3,5 раза (рисунки 9 11), а именно, с 10...15 МПа ЭИО медным электродом без слоя гранул до 35...38 МПа ЭИО медным электродом по слою бронзовых гранул размером 40...80 мкм и 48...50 МПа ЭИО медным электродом по слою бронзовых гранул размером 100..220 мкм;

1) 2) 3) Рисунок 9. - Зависимости предела прочности покрытий на сдвиг от варианта подготовки металлической поверхности методом ЭИО, температуры детали в момент нанесения и продолжительности термообработки: 1 – ЭИО медным электродом (МЭ) без гранул;

2 – ЭИО МЭ по гранулам 40...80 мкм;

3 – ЭИО МЭ по гранулам 100...220 мкм.

а б в Рисунок 10.- Фрагмент нанесенного покрытия (а – поперечный разрез микроскоп С-11, увеличение 56х) и конкретных деталей с покрытиями в виде объемного пористого каркаса (б – втулки;

в – шестерни).

Рисунок 11.- Результирующая зависимость предела прочности полимерных покрытий на сдвиг (сдв, МПа) от варианта подготовки металлической поверхности:1 – ЭИО МЭ без гранул;

2 – ЭИО медным электродом по гранулам 40...80 мкм;

3 – ЭИО медным электродом по гранулам 100...220 мкм.

- сократить удельное время ЭИО поверхности в 3...6 раз, а именно, с 3,0...3,5 мин/см2 медным электродом без слоя гранул до 1,0...1,2 мин/см2 медным электродом по слою гранул размером 40...80 мкм и до 0,5...0,8 мин/см2 медным электродом по слою гранул 100...220 мкм, чем достигается повышение производительности труда на рабочем месте.

- получить при равных энергетических и временных показателях значительное увеличение толщины пористого каркаса для надежного удержания полимерного покрытия (рисунок 12);

Рисунок 12.- Зависимость толщины покрытий (h, мкм) от варианта подготовки Толщина покрытия,мкм металлической поверхности (позиции – на рисунке 11).

- улучшить теплоотвод из зоны трения подшипников скольжения в процессе эксплуатации, а именно, антифрикционная 50 полимерная композиция на основе термореактивной смолы с 1 2 плазменнорасширенным графитом и диоксидом титана, испытанная в равных условиях нагрузки, скорости и подачи смазочного материала (машина трения 2070 СМТ-1, р=10,0 МПа, Vск=1,5 м/с, масло М-10Г2К), позволила выявить различие в инициировании тепла при трении образцов с разной степенью предварительной подготовки металлической основы. Через 60 мин триботехнических испытаний температура в зоне трения образцов с ЭИО медным электродом без слоя гранул составила 58 0С, образцов с ЭИО медным электродом по слою гранул размером 40...80 мкм – 44 0С и с ЭИО медным электродом по слою гранул 100...220 мкм – 42 0С.

Предварительно проведенная серия однофакторных экспериментов позволила определить влияние отдельных параметров режима нанесения материалов и сделать градацию факторов на основные и второстепенные. Так, в частности, зависимость момента трения (рисунок 13) и температуры в зоне контакта покрытий по стали 18ХГТ говорит о том, что покрытия с наполнителем дисперсностью 50...300 мкм (1), сформированные в статике отличаются рыхлой структурой, высокими моментами трения и температурой в зоне контакта при общей тенденции роста обоих параметров с увеличением удельной нагрузки на узел. Минимальные значения момента и температуры отмечены у покрытий с той же дисперсностью наполнителей, сформированных при 0,5...1,0 м/с. Дальнейший рост скоростного режима ведет к увеличению и момента и температуры, снижению адгезионной прочности покрытий (будет показано далее) из-за неоднородности структуры покрытия по толщине, скопления достаточно крупных частиц наполнителя в глубине покрытий, оттеснения полимерного связующего от подложки (детали) и наполнитель, оказавшись «на дне» покрытия не участвует в процессе трения.

Иная картина наблюдается при использовании в качестве наполнителей наноразмерных порошков (2) – в широком диапазоне окружных скоростей формования покрытий структура остается однородной, нет опасности оттеснения в глубинных слоях полимерного связующего от металлической подложки, растет плотность упаковки молекул полимера, снижается коэффициент трения, наночастицы наполнителя с высокой поверхностной энергией участвуют в контакте с шейкой вала, создавая плоскости легкого скольжения, выполняя физико-химическую модификацию стальной поверхности. Также установлено, что микроскопический уровень частиц наполнителя увеличивает деформационную стойкость покрытий в 1,48…2,06 раза, наноразмерный уровень значительно больше – в 3,65…7,75 раза.

Рисунок 13.- Зависимость момента трения полимерных композиций по стали 18ХГТ от окружной скорости формования покрытий, удельной нагрузки на узел (Vск=1,36 м/с, масло М-10Г2К) и размеров частиц наполнителя:

1 - частицы 50...300 мкм;

2 – наноразмерные частицы 0,01...0,05 мкм.

В результате статистической обработки экспериментальных данных проведенных многофакторных экспериментов получены математические модели:

Умик = 28,79 – 36,36 Vфор – 0,034 Q + 14,6 Vфор2, (21) Унан = 23,48 – 44,17 Vфор _ 0,021Q + 5,77 Vфор2, (22) адекватно описывающие влияние исследованных факторов на интенсивность изнашивания опытных покрытий с наполнителями разной дисперсности. Анализ полученных уравнений регрессии в обоих случаях говорит о большем влиянии на интенсивность изнашивания скоростного режима и меньшем влиянии количества наполнителя. Участие в уравнениях обоих факторов подтверждает мысль о том, что при выборе скоростного режима формования покрытий с участием того или иного наполнителя, необходимо учитывать дисперсность и регламентировать его массовое количество в общем составе композиции. Причем, для достижения высокой износостойкости полимерных покрытий требуется меньшее количество наполнителя в виде наноразмерного порошка, чем того же материала с микроскопической дисперсностью.

Рисунок 14.- Зависимость интенсивности изнашивания покрытий от окружной скорости их формования (Vф, м/с), количества наполнителя (Q, г) и размера частиц наполнителя:

1 – 50...300 мкм;

2 – 0,01...0,05 мкм.

В ходе работы над темой исследована впитываемость масла покрытиями на основе наполненных реактопластов, т.к. полимерные материалы и тем более композиции на их основе, имея определенную пористость обладают маслопоглощающей способностью.

Наибольший прирост массы приобрели покрытия, содержащие графит, кокс, стекловолокно и др.минералы, незначительную прибавку в массе имели покрытия с металлическими наполнителями. Дисперсность наполнителей также оказывает влияние изучаемый параметр, а именно, в случае наполнения частицами 50...300 мкм наблюдается больше неоднородностей в структуре, что увеличивает маслопоглощение (рисунок 15а). Наноразмерные наполнители стабилизируют структуру (рисунок 15б) и маслопоглощение несколько снижается. Отмечено, что процесс пропитки идет активно первые 20...50 часов с последующим замедлением. На скорость влияет температура масла, открытость пор и каналов. Также получены зависимости влияния окружной скорости формования покрытий на впитываемость масла для микроразмерных (23) и наноразмерных (24) наполнителей. Характер этих зависимостей – обратный и нелинейный:

m мик = 1,896 +7,482/ Vфор, (23) mнан = 1,517 + 6,954/ Vфор, (24) а б Рисунок 15.- Структуры опытных покрытий в зависимости от размера частиц наполнителя: а – частицы 50...300 мкм;

б – частицы 0,01...0,05 мкм.

В результате триботехнических испытаний получен предел нагрузочной способности опытных покрытий в сравнении с серийными материалами и сплавами. Так у бронзового сплава, имеющего малые значения момента трения и температуры на начальном этапе испытания, предел по удельной нагрузке наступает в диапазоне 16...18 МПа. Намного раньше он наступает для антифрикционного сплава алюминия – 8...10 МПа, что характеризуется резким возрастанием записываемых параметров. Для металлофторопластовой ленты (МФЛ) зависимость носит в целом линейный характер, что говорит о больших заложенных возможностях материала противостоять воздействию внешних нагрузок. Тем не менее, велик разброс значений предельной нагрузки, зафиксированных при достижении Мтр300 Н.см – 10;

14;

18 МПа в сопровождении высокого нагрева контактирующих поверхностей.

Значительно лучше выдерживают внешние нагрузки в условиях граничного трения в присутствии моторного масла опытные композиции на основе наполненных трибореактопластов, сформированных в покрытия в поле центробежных сил. В случае применения в полимерном связующем частиц наполнителя размером 50...300 мкм нагрузочная способность превышает предел серийных подшипниковых материалов и находится на уровне 22,0...25,0 МПа. Полимерные композиции с наноразмерными порошками наполнителя продолжают устойчиво эксплуатироваться и при удельных нагрузках 28,0...30,0 МПа, не допуская задиров, отслаивания. Температура в зоне трения опытных материалов длительное время не превышает 55...62 0С, что говорит о хорошем теплоотводе покрытий, высоких антифрикционных свойствах в виду присутствия плоскостей легкого скольжения вала по покрытию в сочетании с жестким каркасом полимерной матицы. Аналогично поведение опытных материалов в присутствии трансмиссионного масла.

Пары трения «металл-металл» в присутствии маслоабразивной смеси отличаются высокой скоростью (интенсивность) изнашивания, причем износ активно распространяется как в сторону антифрикционного сплава (алюминий, бронза), так и в сторону вала (высококачественная термообработанная сталь). Близкими по своим характеристикам оказались углепрессволокниты ДУПЭН и УПФ-90Ш. Как и большинству полимерных композиций им свойственно «бережное» отношение к контртелу в виде минимальной величины износа в присутствии абразивных частиц, но скорость изнашивания самих покрытий из этих материалов и пар трения в целом достаточно большая. МФЛ, обладая высокими триботехническими характеристиками, в 2,5...3,5 раза по износостойкости превосходит «классические» подшипниковые сплавы на основе цветных металлов, тем не менее при износе пропиточного слоя (суспензия фторопласта и МоS2) соединение превращается в пару трения «металл-металл» с форсированным износом и тепловыделением. Значительно лучшими противоизносными свойствами обладают опытные композиции (МПК-227, -205, -233), обусловленные их оптимальным составом и параметрами режима нанесения покрытий. Профилографические исследования (рисунок 16а) и микрофотографии (рисунок 16б) позволили подтвердить способность опытных композиций минимально изнашивать шейку вала.

а б Рисунок 16.- Профилограммы (а) и микрофотографии (56Х) поверхностей (б) роликов (сталь 18ХГТ НRC55-59) после изнашивания в маслоабразивной среде в контакте с серийными и опытными покрытиями.

Износ в первых случаях (рисунок 16а) намного больше по своему абсолютному значению, по характеру и качественным изменениям – поверхность вала несет на себе глубокие концентрически расположенные борозды, риски, царапины, как результат «жесткого» контакта «металл-металл» и защемления абразивных частиц между твердыми поверхностями. Поверхности вала, контактирующие с полимерными композициями (рисунок 16б) свободны от резких перепадов и скачков микронеровностей, величина износа минимальна, след износа выглядит как легкая матовость.

В ходе проведенных исследований установлено также влияние на температуру узла трения с полимерным покрытием удельной нагрузки р, скорости скольжения Vск и первоначальной шероховатости шейки стального вала Rа. Для оценки влияния указанных факторов и математического описания процесса трения использована модель первого порядка. После исключения статистически незначимого коэффициента (b123) и проверки на адекватность (Fрасч.=2,75 Fтабл. =3,02) уравнение регрессии приняло вид:

У = 75,4 + 10,5Х1 + 21,7Х2 – 8,21Х3 + 14,3Х1Х2 – 3,97Х2Х3 ( 25 ) На основании полученных результатов и анализа уравнения (25) можно сделать следующие выводы:

а) с увеличением удельной нагрузки и скорости скольжения температура в зоне трения возрастает, причем наибольшее влияние оказывает скорость скольжения при выбранных уровнях варьирования;

б) с уменьшением шероховатости поверхности вала (ролика) снижается температура в зоне трения, но влияние этого фактора менее значительно, чем нагрузки и скорости скольжения;

в) наряду с линейными эффектами значимыми оказались также и эффекты взаимодействия Х1Х2 и Х2Х3, причем эти взаимодействия противоположны по своему эффекту (имеют противоположные знаки). Для снижения температуры в зоне трения необходимо стремиться при увеличенных удельных нагрузках снижать скорость скольжения. Уменьшение шероховатости поверхности вала позволяет несколько повысить скорость скольжения.

Уравнение (25) в натуральных значениях факторов примет вид:

У = 117,2 + 6,73р + 28,92Vcк – 19,7Rа + 10,43рVcк – 22,6VcкRа ( 26 ) С целью снижения вероятности водородного изнашивания, повышения долговечности трибосопряжений на основе явления избирательного переноса материалов при трении в настоящей работе исследованы антифрикционные полимерные композиции на основе электроотрицательных термореактивных смол с наноразмерными порошками (Cu, Sn, Мо, С) наполнителей в среде углеводородных масел, а также принципиально новые композиции, отвержденные аминными комплексами металлов. В процессе трения при химико-термическом распаде этих комплексов происходит легирование трущихся поверхностей медью, оловом, молибденом с образованием легкоподвижных сервовитных пленок, что положительно сказывается на триботехнических характеристиках.

Добавление к полимерной матрице а) медного комплекса салицилальметоксианилина, б) хлористого молибденила, в) четырехвалентного олова себациновой кислоты и г) аминовинилиминатного комплекса позволяет существенно снизить коэффициент трения, интенсивность изнашивания, водородное насыщение стальной поверхности и достичь эффекта «безызносности» с автокомпенсацией износа пар трения. В результате достигнуто уменьшение водородного насыщения в структуру стальной поверхности в 1,46...3,9 раза, снижение коэффициента трения в 1,58...2,48 раза.

Большой интерес для эксплуатации в условиях полного прекращения подачи смазочного материала в зону трения представляют разработанные антифрикционные полимерные композиции с участием наноразмерных порошков таких наполнителей как:

графит плазменнорасширенный, двуокись титана, сера коллоидная, двуокись кремния, хлорокись меди, окись хрома и др. Высокие триботехнические свойства предлагаемых покрытий обусловлены соответствующей подготовкой поверхности деталей, оптимальным составом наносимых композиций и параметрами режима технологического процесса формования покрытий в поле центробежных сил.

В работе также исследовано влияние процессов старения покрытий на показатели работоспособности ПС, поведение опытных материалов и покрытий в случаях попадания и смешения с маслом жидкостей, обладающих неудовлетворительной смазывающей способностью, даны рекомендации по выбору режимов механической обработки покрытий и учету других особенностей технологического процесса.

В пятой главе диссертации «Практические рекомендации по технологии ремонта и изготовления подшипников скольжения с использованием модифицированных полимерных композиций» по результатам теоретических и экспериментальных исследований разработаны, апробированы и предлагаются следующие технологические процессы, способы, приемы:

-способ предварительной подготовки металлической поверхности путем электроискровой обработки медным электродом по слою бронзовых гранул;

-технология нанесения в поле центробежных сил качественных антифрикционных износостойких покрытий на основе трибореактопластов на подшипники скольжения;

химического легирования полимерных композиций аминными -способ металлокомплексами;

-способ избирательного переноса металлических материалов из состава полимерных композиций при трении;

-способ направленной поляризации контактирующих в процессе трения поверхностей;

-технологические процессы ремонта деталей типа «втулка» и «шестерня» с посадкой скольжения по валу или оси.

При всем многообразии деталей ремонтного фонда выделены общие элементы и разработана единая структурная схема последовательности технологических операций по ремонту (изготовлению) деталей узлов трения с применением модифицированных полимерных композиций. После удаления загрязнений, дефектации (входного контроля) и термообработки (прокалки при 250...300 С) деталей поступающего ремонтного фонда проводится расточка внутреннего диаметра на станках токарной группы для удаления следов неравномерного износа и придания правильной геометрической формы с учетом припуска под нанесение пористого слоя, электроискровое напекание на установках серий «Элитрон», «Вестрон» (при I = 3...5 А, f = 200...450 Гц, = 0,5...0,8 мин/см2) медным (латунным, бронзовым) электродом d = 4...5 мм по слою бронзовых гранул дисперсностью 100...220 мкм пористого слоя (каркаса) толщиной 250...300 мкм, установка изделия в оправку, предварительный их нагрев до 120...150 0С, нанесение приготовленной (дозированной) порции полимерной композиции, термообработка при вращении (Vфор=1,5...2,8 м/с, Тдин=150...180 0С, tдин= 0,5...0,6 ч) и в статике (tст=100±10 0С, Тст=1,5...2,0 ч), механическая обработка, контроль качества покрытий.

Для получения антифрикционных износостойких покрытий в работе предлагается ряд оптимальных составов композиций (поданы заявки на патенты), к числу которых отнесены:

1. компаунд К-115...............................100 г. 4. компаунд К-115...............................100 г.

- закись железа……………………….6-12 г. - двуокись титана………………………3-5 г.

- окись магния………………………….1-3 г. - графит коллоидный………………….2-4 г.

- плазменнорасширенный графит.....4-8 г. - окись железа……………………… 12-16 г.

- аминовинилиминатный - медный комплекс комплекс ……………………………0,4-0,9 г. салицилальметоксианилина…… 0,8-1,2 г.

УП-0633М...............................................20 г. УП-0633М..............................................20 г.

2. компаунд К-115...............................100 г. 5. компаунд К-115…………………… 100 г.

- хлорокись меди……………………… 2-5 г. - шунгит…………………………… 0,5-0,8 г.

- сера коллоидная…………………… 1-6 г. - серпентинит…………………… 0,1-0,3 г.

- двуокись кремния…………………… 3-9 г. - сера коллоидная…………………. 2-5 г.

- четырехвалентное олово себациновой - окись цинка………………………….1.5-3 г.

кислоты…………………………… 0,4-0,8 г. УП-0633М…………………………………20 г.

УП-0633М...............................................20 г.

3. компаунд К-115...............................100 г. 6. компаунд К-115………………… ….100 г.

- плазменнорасширенный графит… 2-8 г. - серпентинит……………………… 0.1-0.5 г.

- треххлористая сурьма………… 0.3-0.5 г. - каолин…………………………………. 2-6 г.

- окись хрома……………………… 1,8-4.4 г. - двуокись титана…………. ………...4-10 г.

- хлористый молибденил…………0.2-0.7 г. - графит коллоидный………………… 1-6 г.

УП-0633М...............................................20 г. УП-0633М…………………………………20 г.

Технология позволяет получать антифрикционные износостойкие покрытия толщиной до 2,0 мм. Рекомендуемая для ПС рабочая толщина покрытий составляет 0,3...0,5 мм (до 0,8 мм), при этом удельный расход композиции составляет 0,25...0, г/см2, что относит предлагаемую технологию к разряду экономически выгодных. Данный процесс рекомендован производству применительно к подшипникам скольжения типа «втулка», «вкладыш» и «шестерня» с посадкой скольжения по валу или оси взамен:

а) цельно выточенных втулок из бронзового или алюминиевого литья;

б) процессов с применением дорогостоящего тонколистового бронзового проката в виде свертных втулок;

в) сложных процессов получения би- и триметаллических покрытий втулок, вкладышей.

В шестой главе диссертации «Результаты эксплуатационных испытаний и экономическая эффективность внедрения технологии в производство» представлены результаты эксплуатационных испытаний, где получены следующие величины средней скорости (интенсивности) изнашивания опытных партий деталей с покрытиями: втулок шестерен масляных насосов НМШ – 0,014.10-3 мм/мото-ч;

втулок гидронасосов НШ – 0,032.10-3 мм/ч;

втулок распределительных валов двигателей А-41, А-01, Д-440, Д-21А, Д 120;

СМД-17;

Д-240 – 0,024.10-3 мм/мото-ч;

втулок вертикального шарнира рамы тракторов Т-150К – 0,115.10-3 мм/мото-ч;

втулок шестерен делителя мощности КП автомобилей КамАЗ – 4,59.10-3 мкм/км;

втулок шестерен КП МТЗ-80/82 – 2,34.10- 0,87.10- мкм/мото-ч;

втулок шестерен узла реверса тракторов Т-25А, Т-30А – мкм/мото-ч;

втулок опорных катков экскаваторов ЭО-2626 – 0,134.10-3 мм/мото-ч;

втулок шестерен механизма включения редуктора ВОМ тракторов Т-150К – 0,017.10-3 мм/мото-ч;

втулок передних крышек гидроцилиндров Ц-90...Ц-125 – 0,058.10-3 мм/мото-ч, втулок промежуточных шестерен ГРМ ДВС (А-41, Д-440, Д-240 – 0,026.10-3 мм/мото-ч.

Эксплуатационные испытания позволили подтвердить увеличение ресурса деталей с опытными покрытиями в 1,8...2,5 раза. Разработанные технологические процессы приняты к внедрению на Шуйском РТП, Палехском РТП, АО «Сосневоагропромтранс», ОАО «Ивэнергоремонт», ООО ПКФ «Сервис-Экскаватор» и ООО «Агрорем» (РТП) г.Родники Ивановской области.

Годовой экономический эффект от замены каждой тысячи изделий из серийных антифрикционных материалов (бронзы, сплавов алюминия) на стальные втулки с полимерными покрытиями для ремонтных предприятий Ивановской области составит 1, млн.руб., в том числе: от замены бронзы БрОЦС 5-5-5 – 460,4 тыс.руб;

сплава алюминия АМО7-3 – 270,9 тыс.руб;

металлофторопластовой ленты МФЛ – 708,2 тыс.руб. С учетом повышения износостойкости и, как следствие, долговечности узлов трения за счет применения полимерных композиций суммарный годовой экономический эффект от внедрения технологии на ремонтных предприятиях составит 1,57 млн.руб.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 1. Анализ условий эксплуатации узлов трения скольжения сельскохозяйственной техники говорит о том, что они отличаются многообразием нагрузочных (90...95 % - при р 8,0...10,0 МПа), скоростных (до 90 % - при Vск 3,0...3,5 м/с) и температурных режимов в присутствии различных смазочных материалов (70...72 % - масла, 20...25 % консистентные смазки).

2. Исследование характера и величины износа ПС ремонтного фонда ряда предприятий показало, что основными причинами выхода их из строя являются:

абразивный износ, схватывание, заедание с образованием натиров, при этом до 65...90 % по разным категориям деталей типа «втулка» при износе 0,3...0,5 мм могут быть потенциально отремонтированы (изготовлены) путем нанесения антифрикционных износостойких тонкослойных покрытий на основе полимеров.

3. Анализ существующих технологий ремонта радиальных ПС показал, что в ряде случаев они отличаются сложностью технологических режимов, трудоемки, малопроизводительны, либо имеют предел своего использования.

4. Обосновано применение трибореактопластов, образующих при отверждении в объеме покрытий пространственно-сетчатую структуру. Исходя из высоких адгезионных, физико-механических и триботехнических характеристик в наполненном состоянии, разработанные модифицированные композиции формируют плоскости легкого скольжения, минимально изнашивают вал, имеют высокую теплопроводность.

5. В работе предложен, испытан и внедрен способ повышения адгезионной прочности полимерных покрытий на этапе подготовки металлической поверхности путем ЭИО медным электродом диаметром 4...5 мм при частоте 200...450 Гц, напряжении 10... В, силе тока 3...5 А, амплитуде 50...100 мкм в течение удельного времени обработки 0,5...0,8 мин/см2 по слою гранулированного порошка бронзы (частицы 100...220 мкм сферической формы) напекается пористый слой толщиной 250...450 мкм сплошностью 55...95 %, позволяющий увеличить прочность покрытий на сдвиг в 2,8...3,5 раза, сократить удельное время ЭИО поверхности в 3...6 раз, улучшить теплоотвод из зоны трения ПС на 25...27 %.

6. Нанесение и формование антифрикционных покрытий следует проводить в поле центробежных сил в разработанном комплекте оправок с горизонтальной осью вращения с одновременной термообработкой, что в значительной мере увеличивает плотность сшивки полимера и концентрацию поперечных цепей в нем, снижает коэффициент трения, повышает нагрузочную способность ПС.

7. В результате проведения поисковых экспериментов, математического моделирования и серии многофакторных экспериментов оптимизированы параметры технологического процесса, определяющие триботехнические и прочностные характеристики покрытий. Рекомендовано в составе опытных антифрикционных покрытий на основе термореактивных смол заменить порошки наполнителей с микроскопической дисперсностью на наноразмерные порошки, что позволит получать качественные однородные покрытия в широком диапазоне окружных скоростей (Vфор=0,68...4,1 м/с) без опасности оттеснения в глубинных слоях полимерного связующего от металлической подложки с предварительным подогревом детали до 120...150 0С, продолжительности термообработки в динамике 0,5...0,6 ч при 180 0С и далее охлаждение партии деталей вместе с термошкафом. Сформированные покрытия обладают положительным градиентом механических свойств по глубине, низким коэффициентом трения, высокой адгезионной прочностью и износостойкостью в сравнении с серийными антифрикционными сплавами.

8. Исследована маслопоглощающая способность покрытий на основе наполненных реактопластов, при этом наибольший пророст массы имели покрытия с минеральными наполнителями и незначительный – с металлическими. Установлено влияние на данный параметр дисперсности частиц наполнителя: при 50...300 мкм наблюдается больше неоднородностей в структуре, что увеличивает маслопоглощение;

наноразмерные порошки стабилизируют структуру с меньшим маслопоглощением, которое идет первые 20...50 часов. Получены зависимости влияния окружной скорости формования покрытий на впитываемость масла для микроразмерных и наноразмерных наполнителей, их характер обратный и нелинейный. Также установлено, что микроскопический уровень частиц наполнителя увеличивает деформационную стойкость покрытий в 1,48…2,06 раза, наноразмерный уровень значительно больше – в 3,65…7,75 раза.

9. Разработанные составы модифицированных полимерных композиций отличаются высокой нагрузочной способностью: на моторном масле до 28...30 МПа, на трансмиссионном – до 25...28 МПа при скорости скольжения до 3,5 м/с и могут быть использованы взамен цельно выточенных втулок из бронзового или алюминиевого литья, дорогостоящего тонколистового бронзового проката, при этом минимальный удельный расход композиций (0,25...0,35 г/см2) относит разработанную технологию в разряду экономически выгодных.

10. Выведенная математическая модель влияния внешних факторов на температуру в узле трения говорит о том, что с увеличением удельной нагрузки и скорости скольжения температура в зоне трения возрастает, при чем наибольшее влияние оказывает скорость скольжения. С уменьшением шероховатости поверхности вала снижается температура в зоне трения, но влияние этого фактора менее значительно, чем нагрузки и скорости. Для снижения теплонапряженности в узлах трения с полимерными покрытиями необходимо стремиться при увеличенных нагрузках снижать скорость скольжения, а уменьшение шероховатости вала позволяет несколько повысить скорость скольжения.

11. С целью снижения вероятности водородного изнашивания, повышения долговечности трибосопряжений в работе рекомендуется шире использовать явление избирательного переноса материалов при трении и направленной поляризации контактирующих поверхностей, формируя покрытия на основе электроотрицательных термореактивных смол (на примере эпоксидных). В качестве отвердителей использовать аминные комплексы металлов, позволяющие в сочетании с наноразмерными наполнителями уменьшить наводороживание стальной поверхности в 1,46...3,9 раза, снизить коэффициент трения в 1,58...2,48 раза.

12. Получена сравнительная оценка поведения опытных покрытий и серийных материалов в экстремальных условиях (несовершенный режим смазывания, повышенная концентрация продуктов износа и абразивных частиц, прекращение подачи смазочного материала). Во всех случаях предлагаемые покрытия показали наибольшую в сравнении с серийными материалами работоспособность, отсутствие задиров, схватывания, заедания.

13. Результаты стендовых и эксплуатационных испытаний деталей с опытными покрытиями в узлах трения сельскохозяйственной, дорожно-строительной техники и автотранспорта показали, что их применение позволит увеличить долговечность узлов трения в 1,8...2,5 раза, а по критерию износостойкость – в 1,8...3,5 раза.

14. По результатам исследований разработаны технологические процессы и рекомендации, принятые к внедрению на 6 предприятиях Ивановской области, используемые в учебном процессе при подготовке инженеров ряда ВУЗов, награжденные дипломами и медалями выставок и инновационных салонов.

15. Расчеты экономической эффективности замены традиционных материалов полимерными композициями подтверждают целесообразность широкого применения технологии как в ремонтном так и машиностроительных производствах. Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения технологии на предприятиях Ивановской области составит 1,57 млн.руб.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ:

в изданиях, рекомендованных ВАК, патентах на изобретения и полезные модели 1. Гвоздев А.А., Чернов Ю.И. Повышение адгезионной прочности полимерных покрытий//Ж.Техника в сельском хозяйстве,2009, №3.С.23-26.

2. Гвоздев А.А., Чернов Ю.И., Герасимов А.И. Повышение ресурса узлов трения при ремонте и изготовлении сельскохозяйственной техники с использованием полимерных композиций//Сб.науч.тр.Кубанского ГАУ, серия: АГРОИНЖЕНЕР.- Краснодар:КубГАУ,2008, №1,С.90-91.

3. Гвоздев А.А., Гимаев И.Е. Расширение эксплуатационных возможностей металлополимерных композиций в узлах трения//Сб.науч.тр. ГНУ ГОСНИТИ, Т.101. М.:ГОСНИТИ,2008. С.181-182.

4. Гвоздев А.А. Экспериментально-теоретическое обоснование применения для подшипников скольжения наполненных реактопластов//Ж.Ремонт, восстановление, модернизация, 2004, № 3.

5. Гвоздев А.А. Пути повышения адгезионной прочности полимерных покрытий в узлах трения//Тез.докл.междунар.науч-практ. конф.-М.:ГОСНИТИ,2008.С.15.

6. Гвоздев А.А., Гимаев И.Е. Опыт применения антифрикционных износостойких полимерных композиций в узлах трения сельскохозяйственной техники и автотранспорта//Тез.докл.междунар.науч.-техн.конф. «Научные проблемы и перспективы развития, ремонта, обслуживания машин и восстановления деталей». М.:ГОСНИТИ,2003.С.154.

7. Гвоздев А.А., Гимаев И.Е. Пути повышения ресурса узлов трения при ремонте и изготовлении машин с использованием металлополимерных композиций//Тез.докл.междунар.науч.-техн.конф. «Научные проблемы развития ремонта, технического обслуживания машин, восстановления и упрочнения деталей». М.:ГОСНИТИ,2009.С.6.

8. Патент на полезную модель № 71435 от 10.03.2008 г. Пара трения «вращающаяся втулка - неподвижный вал» для триботехнических испытаний в составе машины трения 2070 СМТ-1/Гвоздев А.А., Гимаев И.Е. Заявка № 2007135498 от 24.09.2007г.//Бюллетень изобретений,2008,№ 7.

9. Патент на полезную модель № 80205 от 27.01.2009 г. Установка центробежного нанесения полимерных композиций на подшипники скольжения/Гвоздев А.А., Гимаев И.Е.

Заявка № 2008127596 от 07.07.2008г.//Бюллетень изобретений, 2009,№ 3.

10. Патент на полезную модель № 95906 от 10.07.2010 г. Универсальная оправка для нанесения полимерных композиций на подшипники скольжения/Гвоздев А.А., Гимаев И.Е. Заявка № 2010105289 от 15.02.2010г.//Бюллетень изобретений, 2010,№ 19.

11. Патент на изобретение (По заявке на изобретение получено положительное решение №2010105447 от 15.02.2010г.).Способ повышения адгезионной прочности полимерных покрытий в узлах трения машин и оборудования/Гвоздев А.А., Баусов А.М., Козинец М.В., Тюрин Д.Л.

12. Гимаев И.Е., Гвоздев А.А. Повышение ресурса узлов трения при ремонте и изготовлении машин с использованием металлополимерных композиций//Сб.науч.тр.ГНУ ГОСНИТИ,Т.105.-М.:ГОСНИТИ,2010.С.141-144.

в учебных пособиях для ВУЗов 13. Гвоздев А.А. Ремонт деталей и соединений сельскохозяйственной и дорожно строительной техники полимерными материалами. Учебное пособие для студентов. Иваново:ИГСХА,2009.-116с.

14. Гвоздев А.А. Разработка операционных технологических карт на восстановление деталей. Учеб.пособ. для студентов.-Иваново:ИГСХА, 2006.-76 с.

15. Гвоздев А.А., Козинец М.В. Ремонт насосов серии НШ и цилиндров гидросистем сельскохозяйственной и дорожно-строительной техники. Учебное пособие для студентов.-Иваново:ИГСХА,2007.- 35 с.

16. Гвоздев А.А. Организация и проектирование ремонта машин и оборудования на специализированных сервисных предприятиях (РТП, СХТ, МТС). Учебно-методическое пособие.-Иваново:ИГСХА,2006.- 44 с.

в материалах международных, всероссийских, межрегиональных конференций, выставок, салонов и других изданий 17. Гвоздев А.А., Кириллов Ю.И., Буйлов К.А. Опыт восстановления подшипниковых узлов гидронасоса НШ50У-2//Тез.докл.науч.-практ.конф. «Актуальные проблемы науки в с.х. производстве».- Иваново:ИСХИ,1989. С.20.

18. Гвоздев А.А. Технологический процесс напекания термопластичных композиций на детали типа «втулка» при вращении.- ИЛ №472-91.- Иваново:ЦНТИ,1991.-2 с.

19. Гвоздев А.А. Технологический процесс центробежного нанесения металлополимерных композиций.-ИЛ №506-91.- Иваново:ЦНТИ,1991.-2 с.

20. Гвоздев А.А. Ремонт втулок гидронасосов НШ центробежным нанесением покрытий// Межвуз.сб.науч.трудов «Совершенствование средств механизации и технологических процессов в сельском хозяйстве»,СПГАУ-ИГСХА,1992. С.41-42.

21. Гвоздев А.А. Эффективность технологий ремонта и восстановления деталей типа «втулка»//Тез.докл.науч.-практ.конф.-Иваново:ИГСХА,1993.- С.256.

22. Гвоздев А.А. Ремонт и восстановление деталей типа «втулка»

металлополимерными композициями//Межвуз.сб.науч.трудов СПГАУ-ИГСХА,1994. С.12-18.

23. Гвоздев А.А. Возможности увеличения ресурса деталей трансмиссии автомобилей.-ИЛ №103-94.- Иваново:ЦНТИ,1994.-4 с.

24. Гвоздев А.А. Устройство для центробежного литья термопластичных полимерных материалов с расширенными возможностями//Тез.докл.науч.-техн.семинара. Иваново:ИГСХА,1995.-С.52.

25. Гвоздев А.А. Влияние параметров центробежного нанесения реактопластов на триботехнические характеристики покрытий//Тез.науч.-практ.конф.-Иваново:ИГСХА,1995. С.267.

26. Гвоздев А.А. Повышение ресурса узлов трансмиссии автомобилей КамАЗ//Межвуз.сб.науч.тр.СПГАУ-ИГСХА,1996. С.40-42.

27. Гвоздев А.А. Исследование впитываемости масла покрытиями на основе наполненных трибореактопластов//Межвуз.сб.тр.СПГАУ-ИГСХА,1996. С.36-39.

28. Гвоздев А.А., Белов Н.И. Опыт применения полимерных материалов в узлах трения//Диплом 2-й степени выставки НТТМ.- Иваново:ИГТА,1997.

29. Гвоздев А.А., Мясоедов В.Е. Полимерные материалы – в узлах трения машин и оборудования.-ИЛ №14-97, Иваново:ЦНТИ,1997.-2 с.

30. Гвоздев А.А. Оптимизация технологии нанесения полимерных покрытий по критерию «адгезионная прочность»//Тез. докл. науч.-практ. конф. Иваново:ИГСХА,1999.С.42.

31. Гвоздев А.А. Опыт применения полимерных материалов при ремонте машин и оборудования//Тез.докл.науч.-практ.конф.-Иваново:ИГСХА,1999.С.43-44.

32. Гвоздев А.А. Исследование влияния параметров центробежного нанесения полимеров на триботехнические и прочностные свойства покрытий//Тез.докл.науч. практ.конф.-Иваново:ИГСХА,1999.С.45-46.

33. Гвоздев А.А., Мясоедов В.Е. Защита полимерными покрытиями//Ж.Сельский механизатор, 2000, № 8.С.24.

34. Гвоздев А.А., Дунаев В.И., Дунаев А.В. Опыт ремонта гидроцилиндров дорожно-строительной и сельскохозяйственной техники с использованием полимерных материалов. - ИЛ №10-051, Иваново: ЦНТИ, 2000.-2 с.

35. Гвоздев А.А. Обоснование применения для подшипников скольжения наполненных реактопластов//Межвуз.сб.науч.тр.СПГАУ-ИГСХА,2001.С.16-20.

Гвоздев А.А. Повышение адгезионной прочности полимерных 36.

покрытий//Сб.науч.тр.СПГАУ-ИГСХА,2001.С.26-28.

37. Гвоздев А.А. Сравнительная оценка поведения антифрикционных материалов в экстремальных условиях - старение и загрязнение масел//Межвуз.сб.науч.тр.СПГАУ ИГСХА,2001.С.21-25.

38. Гвоздев А.А., Сизов А.П., Гимаев И.Е. Пути повышения ресурса деталей узлов трансмиссии при ремонте и изготовлении автотракторной техники//Тез.докл.науч.практ.конф.-Иваново:ИГСХА,2002.С.135.

39. Гвоздев А.А. Установка для напекания шнурового капрона на детали типа «вал»

и «ось».-ИЛ №10-014-02, Иваново: ЦНТИ,2002.-2 с.

40. Гвоздев А.А., Сизов А.П., Гимаев И.Е. Новые технологии ремонта и изготовления узлов трения с использованием композиционных полимерных материалов//М.:Бюллетень РАСХН,2003.

41. Гвоздев А.А., Гимаев И.Е. Практические возможности применения полимеров при ремонте машин//Ж.Агрообозрение,2004,№11. С.8-9.

42. Гвоздев А.А., Орешков Е.Л. Практические возможности изготовления и ремонта узлов трения машин и оборудования полимерными композициями// Тез.докл. 12-ой Междунар. науч.-техн. конференции «Информационная среда ВУЗа». Иваново:ИГАСА,2005.С.335-337.

43. Гвоздев А.А. Подшипники скольжения с антифрикционными износостойкими полимерными покрытиями//Ж.Агрообозрение,2005,№3-4.С.19-20.

Гвоздев А.А., Гимаев И.Е. Ремонт деталей полимерными 44.

материалами//Ж.Сельский механизатор, 2006, № 6.С.40-41.

45. Гвоздев А.А., Баусов А.М. Технология ремонта и изготовления подшипников скольжения тракторов, автомобилей и СХМ с использованием полимерных композиций//Каталог, диплом и бронзовая медаль 6-го Московского международного салона инноваций и инвестиций, ВВЦ,2006.

46. Гвоздев А.А., Баусов А.М. Полимеры продлевают жизнь машин.//Ж.Малые производства,М.:Менеджер, 2006, №1. С.14-16.

Гвоздев А.А. Использование при ремонте машин полимерных 47.

материалов//Ж.Агрообозрение,2007,№ 6.С.12.

48. Гвоздев А.А., Гимаев И.Е. Расширение технологических возможностей металлополимерных композиций в узлах трения машин// Тез.докл.междунар.науч.практ.конф.-С-П.:СГПАУ,2007.

49. Гвоздев А.А., Баусов А.М. Технология ремонта и изготовления узлов трения автотракторной техники с использованием антифрикционных износостойких полимерных композиций//Диплом и серебряная медаль 56-го Всемирного Салона инноваций, научных исследований и новых технологий «INNOVA/ENERGY», Брюссель, Бельгия, 2007.

50. Гвоздев А.А., Баусов А.М. Ремонт и изготовление узлов трения автотракторной техники с использованием полимерных композиций//Экспонаты, постеры и баннеры межрегионального экономического форума «Золотое кольцо».- Иваново:2007.

51. Гвоздев А.А. Опыт и перспективы использования металлополимерных композиций в узлах трения машин и оборудования// Межвуз.сб.науч.тр. «Физика, химия и механика трибосистем».-Иваново:ИвГУ,2008. С.80 - 89.

Гвоздев А.А. Повышение адгезионной прочности полимерных 52.

покрытий//Ж.Техника и оборудование для села,2008,№7.С.34-36.

Гвоздев А.А., Козинец М.В., Красовская Е.А., Максимовская Т.Д.

53.

Совершенствование технологии ремонта деталей и соединений полимерными составами//Актуальные проблемы и перспективы развития АПК.Тез.докл.междунар.науч. практ.конф.-Иваново:ИГСХА,2009.С.111-112.

54. Гвоздев А.А. Опыт и перспективы использования металлополимерных композиций в узлах трения машин и оборудования//Ж.Машинно-технологическая станция, 2009,№2.С.25-32.

55. Гвоздев А.А. Пути повышения адгезионной прочности полимерных покрытий в узлах трения//Ж.Машинно-технологическая станция,2009,№3.С.25-28.

56. Гвоздев А.А., Красовская Е.А., Максимовская Т.Д. Адгезионная прочность полимерных покрытий – ключевой критерий их долговечности//Актуальные проблемы и перспективы развития АПК.Тез.докл.науч.-метод.конф.-Иваново:ИГСХА,2010.С.177-181.

57. Гвоздев А.А. Повышение ресурса узлов трения при ремонте и изготовлении машин с использованием антифрикционных износостойких металло- и минералополимерных композиций//Инновационные технологии в механизации сельского хозяйства.-Иваново:ИГСХА,2010.С.13-15.

58. Гвоздев А.А. Совершенствование технологии ремонта деталей и соединений полимерными композициями//Инновационные технологии в механизации сельского хозяйства.-Иваново:ИГСХА,2010.С.8-10.