Підвищення довговічності валів відцентрових насосів комбінованими методами

Abstract

В статті проведений аналіз літературних джерел, який показав, що в останні роки появились нові технологічні методи зміцнення поверхневих шарів шийок валів відцентрових насосів. Вони основані на використані екологічно безпечного методу електроіскрового легування (ЕІЛ) (цементація, нанесення комбінованих покрить з дисульфідом молібдену (МоS2), покрить складу Al-C-B) і без проведення порівняльних випробувань на зносостійкість важко віддати перевагу тому, чи іншому методу. Дослідженнями на машині тертя СМЦ-2 встановлено, що ваговий знос круглих зразків зі шліфованої сталі 40Х, контактуючих в умовах змащення турбінним маслом Т-22 з бабітовими вкладишами підшипників ковзання (ПК) по схемі «диск-вкладиш», в 1,15 рази більший чим зі сталі 30Х13 і, відповідно в 2,50 і 4,41 рази ніж сталі 40Х після цементації методом ЕІЛ (ЦЕІЛ) + безабразивна ультразвукова фінішна обробка (БУФО) і ЕІЛ (Мо+S) + БУФО. В свою чергу лінійний знос круглих зразків шліфованої сталі 40Х більший чим сталі 30Х13 в 1,09 рази і, відповідно в 2,83 і 5,85 рази ніж сталі 40Х після ЦЕІЛ + БУФО і ЕІЛ (Мо+S) + БУФО. При цьому був визнаний найменший коефіцієнт тертя 0,025 і 0,030, який належить покриттям з МоS2, сформованим, відповідно на зразках зі сталі 30Х13 і 40Х і обробленим БУФО. Аналіз характеру зміни лінійного зносу круглих зразків зі сталі 40Х і 30Х13, як зміцнених, так і не зміцнених, показав, що у всіх зразків спочатку відбувається більш інтенсивне зношування, яке після 2-х годин стирання сповільнюється, стає більш стабільним і в першому наближенні нагадує експоненціальну залежність. Найкращою зносостійкістю володіють зразки зміцнені в послідовності ЕІЛ (Мо+S) + БУФО, знос яких після 8 год іспитів складає 0,9 і 1,1 мкм, відповідно зі сталі 30Х13 і 40Х. Ваговий і лінійний знос зразків зі сталі 40Х без зміцнення більший в порівнянні з незміцненими зразками зі сталі 30Х13, які випробувались у парі з контртілом з твердого сплаву ВК8 в умовах рясного змащення індустріальним мастилом І40А, відповідно на 21,7 і 14,2 %; в порівнянні з зразками зі сталі 40Х з покриттям, нанесеним методом ЕІЛ складу (Al-C-B) з наступною БУФО, відповідно на 77,8 і 84,7 %; і зі сталі 30Х13 з аналогічною обробкою ЕІЛ (Al-C-B) + БУФО, відповідно на 98,0 і 71,8 %.The article analyzes the literature, which showed that in recent years there have been new technological methods of strengthening the surface layers of the centrifugal pumps shafts necks. They are based on the use of environmentally friendly method of electrospark alloying (ESA) (cementation, application of combined coatings with molybdenum disulfide (MoS2), coatings of Al-C-B) and without comparative tests for wear resistance is difficult to prefer one method or another. Studies on the friction machine СМЦ -2 found that the weight wear of round specimens of polished steel 40X, in contact with lubrication of turbine oil T-22 with babbitt inserts of the sliding bearing according to the scheme "disk-insert", 1.15 times greater than steel 30X13 and, respectively, 2.50 and 4.41 times than 40X steel after cementation by ESA (CESA) + non-abrasive ultrasonic finishing (NAUF) and ESA (Mo + S) + NAUF. In turn, the linear wear of polished steel 40X round samples is greater than steel 30X13 1.09 times and, respectively, 2.83 and 5.85 times than steel 40X after CESA + NAUF and ESA (Mo + S) + NAUF. The lowest coefficient of friction was recognized as 0.025 and 0.030, which belongs to the coating of MoS2, formed, respectively, on samples of steel 30X13 and 40X and treated with NAUF. Analysis of the linear wear change nature of steel 40X and 30X13 round samples, both hardened and not hardened, showed that all samples first have more intense wear, which after 2 hours of abrasion slows down, becomes more stable and at first glance resembles exponential dependence. Samples reinforced in the sequence ESA (Mo + S) + NAUF have the best wear resistance, the wear of which after 8 h of tests is 0.9 and 1.1 μm, respectively, of steel 30X13 and 40X. Weight and linear wear of 40X steel specimens without hardening is higher compared to non-reinforced 30X13 steel specimens tested in pair with BK8 counterbody under conditions of abundant lubrication with I40A industrial oil, by 21.7 and 14.2%, respectively; in comparison with samples of 40X steel with a coating applied by the method of ESA composition (Al-C-B) followed by NAUF, respectively, 77.8 and 84.7%; and 30X13 steel with similar treatment of ESA (Al-C-B) + NAUF, 98.0 and 71.8%, respectively.