Аналіз та удосконалення технологій зміцнення поверхонь гідравлічних машин

Abstract

В гідравлічних машинах при зростанні потужності висуваються на перший план проблеми дослідження міцності елементів їх конструкцій при дії навантажень. На конструкції гідравлічних машин впливають їх поверхні, площа контакту та робоче середовище. Розглядаються новітні технології обробки поверхонь, до яких відносяться інженерні технології, які поділяються на технології модифікації поверхні конструкцій та технології зміни форми поверхні. Більшість деталей гідравлічних машин працюють при високих навантаженнях в умовах різноманітних видів впливу, при яких максимальна напруга виникає у поверхневих шарах металу, де зосереджені основні концентратори. Завдяки розробці більш досконалих матеріалів та технологій зміцнення поверхонь можна при збереженні досить високої пластичності, в'язкості та тріщиностійкості покращити якість, надійність та довговічність гідравлічних машин. Розглянуті методи утворення поверхневих технологічних шарів конструкцій гідравлічних машин, які загалом поділяються на такі групи: механічні, гальванічні, фізичні, термічні, термомеханічні, хіміко-термічні. Формування покриттів на поверхні конструкцій складають технології зміцнення, такі як напилювання зносостійких з'єднань і осадження твердих опадів з парів: лазерне напилювання, детонаційне напилювання, катодно-іонне бомбардування, плазмове напилювання порошкових матеріалів, пряме електронно-променеве випаровування, електродугове наплавлення. Нові конструкції машин використовують методи нанесення багатошарових, багатофункціональних покриттів. У цих варіантах комбінованих (гібридних) технологій критерієм вибору є порівняння витрат на відновлення конструкцій гідравлічних машин. Розглянуті практичні методи поверхневого зміцнення конструкцій, що використовуються на виробництві гідромашин у АТ "Українські енергетичні машини". Впровадження новітніх технологій зміцнення поверхонь у виробництво гідравлічних машин потребують вкладення значних додаткових коштів, тому у кожному випадку їх впровадження потрібні обґрунтовані економічні розрахунки.

In hydraulic machines, with increasing power, the problems of studying the strength of their structural elements under load are brought to the fore. The structures of hydraulic machines are influenced by their surfaces, contact area, and working environment. The latest surface treatment technologies are considered, which include engineering technologies, which are divided into technologies for modifying the surface of structures and technologies for changing the shape of the surface. Most parts of hydraulic machines operate at high loads under conditions of various types of influence, in which the maximum stress occurs in the surface layers of the metal, where the main concentrators are concentrated. Thanks to the development of more advanced materials and technologies for strengthening surfaces, it is possible to improve the quality, reliability, and durability of hydraulic machines while maintaining sufficiently high plasticity, toughness, and crack resistance. Methods for forming surface technological layers of hydraulic machine structures are discussed, which are generally divided into the following groups: mechanical, galvanic, physical, thermal, thermomechanical, and chemical thermal. The formation of coatings on the surface of structures consists of strengthening technologies, such as spraying of wear-resistant compounds and deposition of solid precipitates from vapors: laser spraying, detonation spraying, cathode-ion bombardment, plasma spraying of powder materials, direct electron-beam evaporation, electric arc welding. New machine designs use methods of applying multilayer, multifunctional coatings. In these variants of combined (hybrid) technologies, the selection criterion is a comparison of the costs of restoring the structures of hydraulic machines. Practical methods of surface strengthening of structures used in the production of hydraulic machines at JSC "Ukrenergomashyn" are considered. The introduction of the latest surface finishing technologies into the production of hydraulic machines requires significant additional investment, therefore, in each case of their implementation, justified economic calculations are required.