[
На правах рукописи
БУРАК ПАВЕЛ ИВАНОВИЧ
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЙ ПРИВАРКИ
ЛЕНТ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ ДЕТАЛЕЙ
Специальность 05.20.03 – Технологии и средства технического
обслуживания в сельском хозяйстве
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Москва 2012 1
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина» (ФГБОУ ВПО МГАУ).
Научный консультант доктор технических наук, профессор Пучин Евгений Александрович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Казанцев Сергей Павлович доктор технических наук, профессор Фархшатов Марс Нуруллович доктор технических наук, профессор Сидыганов Юрий Николаевич
Ведущая организация: Государственное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка»
(ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии)
Защита состоится 21 мая 2012 года в 13 часов на заседании диссертационного совета Д. 220.044.01 ФГБОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина» по адресу: 127550, г. Москва, ул. Лиственничная аллея, д. 16-а, корпус 3, конференц-зал.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО МГАУ.
Автореферат разослан «» 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор А. Г. Левшин
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Одним из главных составляющих звеньев технического обслуживания и ремонта машин является восстановление изношенных деталей. К числу прогрессивных и ресурсосберегающих способов восстановления можно отнести электроконтактную приварку лент, разработанную в 1954– 1955 годах в ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии.
Этот способ, основанный на методе шовной сварки, выгодно отличается от электродуговых малым нагревом детали, отсутствием выгорания легирующих элементов, закалкой покрытия непосредственно в процессе приварки и экологичностью процесса. Ленты удобны, доступны и недороги. Промышленностью выпускается самая широкая номенклатура лент различного химического состава. Однако на эксплуатационные свойства покрытия из лент существенное влияние оказывают технологические режимы электроконтактной приварки, структурная неоднородность металлопокрытия, высокие остаточные напряжения, отсутствие простых, применимых в условиях сельскохозяйственных ремонтных предприятий методов интенсификации приварки лент, которые позволяют решать вопросы управления качеством формируемого покрытия и детали в целом.
Цель работы: на основе теоретических и экспериментальных исследований повысить качественные показатели восстановленных деталей интенсификацией электроконтактной приварки лент и разработать новое технологическое оборудование.
Объект исследования: технологические процессы восстановления деталей сельскохозяйственной техники электроконтактной приваркой лент.
Предмет исследования: новые способы интенсификации электроконтактной приварки лент, позволяющие повысить количественные показатели физико-механических и эксплуатационных свойств восстановленных деталей.
Научная новизна заключается в теоретическом обосновании и разработке комплексного подхода к применению промежуточных слоев, холодного газодинамического напыления для интенсификации электроконтактной приварки лент, в технологических процессах восстановления деталей с целью повышения их долговечности.
Практическая ценность работы:
разработаны методы интенсификации электроконтактной приварки лент, применение которых позволяет повысить долговечность и сохраняемость деталей сельскохозяйственной техники (патенты РФ на изобретения № 2412791, № 2440222, № 2440223);
методом холодного газодинамического напыления созданы новые биметаллические ленты с функциональным слоем, обеспечивающим высокие механические характеристики и сохранение свойств соединения при нагреве, ограниченную взаимодиффузию элементов (патент РФ на изобретение № 2385207);
разработаны технологические рекомендации, позволяющие управлять качеством зоны соединения покрытия с деталью и самого покрытия при восстановлении деталей, а также типовые технологические процессы, которые обеспечивают увеличение ресурса деталей в 1,5–2,25 раза;
созданы и внедрены новые типы сварочных головок и удерживающих устройств обрабатываемых деталей: сварочная (наплавочная) головка с повышенной жесткостью конструкции (патенты РФ на изобретение № 2397051 и на полезную модель № 100937) для восстановления и упрочнения цилиндрических деталей электроконтактной приваркой; сварочная головка с механизмом смещения роликового электрода (патент РФ на полезную модель № 103772) для обеспечения электроконтактной приварки с заданным перекрытием сварочных площадок; устройство (патенты РФ на полезные модели № 70478 и № 100010) для удержания и обработки плоских деталей точечной контактной сваркой.
Реализация результатов исследования. Технологические процессы восстановления распределительных валов и других цилиндрических деталей автотракторных двигателей внедрены в филиале 7-го автобусного парка ГУП «Мосгортранс», ООО «Механика» (Москва); втулок уплотнительного устройства консольных и грунтовых насосов в ООО «Фирма Крот» (Москва); цилиндрических деталей оборудования молочной промышленности в ООО «АСТ Колхоз Клинский» (Московская область); роторов дробилок спеков в ФГУП «Алексинский опытный механический завод» (Тульская область); при проектировании технологических процессов восстановления деталей путевых машин в ЗАО «ТЕРМОТРОН-ЗАВОД» (город Брянск). Материалы исследований внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО МГАУ при подготовке специалистов по специальности 110301 «Технология технического обслуживания и ремонта машин в АПК».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на:
научно-практических конференциях, в том числе международных, проводимых в ФГБОУ ВПО МГАУ в 2005–2011 гг.;
международных научно-технических конференциях, проводимых в ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии (Москва) в 2005–2011 гг.;
12 и 13-й международных научно-практических конференциях «Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня» (Санкт-Петербург, НПФ «Плазмацентр», 13–16 апреля 2010 г. и 12–15 апреля 2011 г.);
V международной научно-практической конференции «Научноинформационное обеспечение инновационного развития АПК» (пос. Правдинский, Московская область, ФГНУ «Росинформагротех», 10–11 июня 2010 г.);
11-й международной научно-технической конференции «Инженерия поверхности и реновация изделий», посвященной 50-летию института сверхтвердых материалов имени В. Н. Бакуля НАН Украины (Ялта, Ассоциация технологов-машиностроителей Украины, 23–27 мая 2011 г.).
Публикации. Основные научные результаты, изложенные в диссертации, опубликованы в 86 работах, в том числе: одной монографии, 40 публикациях в изданиях, рекомендованных ВАК, пяти патентах РФ на изобретение и четырех патентах на полезную модель, одном свидетельстве о государственной регистрации программы для ЭВМ; двух методических рекомендациях; двух зарегистрированных отчетах о научно-исследовательских работах, 25 статьях по материалам международных и всероссийских конференций, 9 статьях в электронных изданиях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Изложена на страницах компьютерного текста, включая 83 рисунков, 33 таблицы, библиографию из 358 наименований и 23 приложения.
На защиту выносятся:
способы интенсификации электроконтактной приварки ленты (патенты РФ на изобретение № 2412791, № 2440222 и № 2440223);
математические модели:
оценки выбора оптимального режима электроконтактной приварки лент с использованием промежуточных слоев из металлических порошков и аморфных лент;
определения коэффициентов перекрытия сварочных площадок по диаметру и между витками;
прочности соединения покрытия с основой и глубины зоны термического влияния от коэффициентов перекрытия сварочных площадок по диаметру и между витками;
тепловых процессов при электроконтактной приварке ленты с использованием промежуточного слоя;
влияния импульсов тока электроконтактной приварки на равномерность нагрева частиц промежуточного слоя;
определения расхода охлаждающей жидкости;
новый способ электроконтактной приварки биметаллической ленты (патент РФ на изобретение № 2385207);
экспериментальная оценка структуры, свойств и качества сформированных металлопокрытий и восстановленных деталей;
новые типы сварочных головок и удерживающих устройств обрабатываемых деталей (патенты РФ на изобретение № 2397051 и на полезные модели № 100937, № 103772, № 70478, № 100010).
технологические процессы восстановления деталей электроконтактной приваркой лент с использованием промежуточных слоев и холодного газодинамического напыления и рекомендации по применению предлагаемых разработок в ремонтном производстве с оценкой их технико-экономической эффективности.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Глава 1. Состояние вопроса, постановка цели и задач исследований В первой главе рассмотрены причины отказов деталей при работе сельскохозяйственной техники. Основная часть отказов (до 80…90 %) происходит в результате различных видов изнашивания (абразивного, водородного, кавитационно-эррозионного, коррозионно-механического, усталостного, схватывания) деталей. Это объясняется особыми условиями работы деталей: высокие скорости скольжения при большом количестве рабочих циклов, знакопеременные нагрузки при значительных давлениях рабочих жидкостей, особые негативные условия эксплуатации во время посевных и уборочных кампаний, в результате чего наблюдаются характерные виды износа для каждой группы одноименных деталей.
Вопросам развития технологий ремонта, восстановления и упрочнения деталей сельскохозяйственной техники и повышения их долговечности посвящены труды ученых К. А. Ачкасова, В. И. Балабанова, А. Н. Батищева, А. М. Баусова, Ф. Х. Бурумкулова, И. Г. Голубева, М. Н. Ерохина, Б. П. Загородских, С. П. Казанцева, В. В. Козырева, В. М. Кряжкова, В. В. Курчаткина, В. П. Лялякина, С. С. Некрасова, Е. А. Пучина, В. В. Стрельцова, Ю. Н. Сидыганова, Н. Ф. Тельнова, В. И. Черноиванова и ряда других. В трудах известных ученых отмечается, что восстановление и упрочнение деталей является серьезной, далеко не реализованной научной проблемой, решающей важные народнохозяйственные задачи.
Наиболее эффективными методами получения покрытий при восстановлении деталей являются наплавка, напыление, осаждение и напекание, из которых выделяются электроконтактные способы наварки (приварки): импульсный электроконтактный нагрев, электроконтактное напекание металлических порошков, электроконтактная наварка (наплавка) проволоки и электроконтактная приварки лент. Данными способами проводились фундаментальные и прикладные исследования учеными из различных областей науки Д. В. Амелиным, А. В. Беречикидзе, Н. Н. Дорожкиным, В. А. Дубровским, Н. Ф. Казаковым, Э. С. Каракозовым, Ю. В. Клименко, Р. А. Латыповым, М. З. Нафиковым, А. В. Поляченко, Р. Н. Сайфуллиным, М. Н. Фархшатовым и другими учеными.
Способ электроконтактной приварки металлических лент, называвшийся ранее контактным электроимпульсным покрытием, был разработан в ГНУ ГОСНИТИ Росельхозакадемии коллективом исследователей под руководством А. В. Поляченко. Дальнейшие исследования в данном направлении проводились в Московском государственном агроинженерном университете имени В. П. Горячкина, Челябинском государственном агроинженерном университете, Башкирском государственном аграрном университете, Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии и в других вузах.
Способ электроконтактной приварки лент имеет следующие недостатки:
при приварке лент на оптимальных режимах часто не удается исключить дефекты в виде трещин, выкрашиваний приваренного слоя;
в зоне контакта ленты с деталью практически отсутствует пластическая деформация присадочного металла, являющаяся обязательным условием качественного соединения металлов в твердой фазе;
фазовые и структурные превращения, происходящие на поверхностях деталей при электроконтактной приварке, сопровождаются значительными объемными изменениями материала, что приводит к возникновению остаточных напряжений;
и другие недостатки.
Для предотвращения данных дефектов используются способы локализации тепловыделения: сокращение длительности импульса тока при одновременном увеличении генерирующего им количества тепла в контакте «привариваемая лента – восстанавливаемая деталь» (эффект локализации тепловыделения достигается сокращением времени теплообмена); увеличение переходного сопротивления «привариваемая лента – восстанавливаемая деталь» образованием на поверхности ленты и в некоторых случаях на восстанавливаемой поверхности детали рельефа с глубиной канавок 0,05…0,1 мм. Эти способы обладают одним или несколькими преимуществами, однако они не позволяют предупредить дефекты в комплексе.
Решить поставленную задачу возможно путем применения промежуточных слоев, которые при электроконтактной приварке могут выполнять следующие функции:
снижать химическую неоднородность в зоне соединения;
снижать остаточные напряжения и устранять влияние различия в значениях коэффициента линейного теплового расширения свариваемых материалов;
предотвращать их пластическую деформацию;
существенно снижать основные параметры режима электроконтактной приварки (сварочное давление, сила тока и время импульса) при одновременном обеспечении высокой прочности соединений, что имеет наиболее важное значение.
В результате проведенного анализа сформулированы основные задачи исследований:
анализ способов интенсификации электроконтактной приварки лент и использование промежуточных слоев в технологических процессах восстановления деталей и их влияние на свойства получаемых покрытий;
разработка математических моделей оценки качества металлопокрытий, сформированных электроконтактной приваркой лент с использованием промежуточных слоев;
теоретические исследования нагрева соединяемых металлов, влияния импульсов тока электроконтактной приварки на равномерность нагрева частиц промежуточного слоя и расхода охлаждающей жидкости;
разработка способов равномерного нанесения и закрепления промежуточного слоя на привариваемую поверхность ленты и методик определения прочности покрытия с основой, определения остаточных напряжений и повышения износостойкости покрытия;
экспериментальная оценка структуры, физико-механических и эксплуатационных свойств, остаточных напряжений в проектируемых металлопокрытиях;
разработка технологических процессов восстановления деталей электроконтактной приваркой лент с использованием промежуточных слоев и холодного газодинамического напыления и рекомендаций по применению предлагаемых разработок в ремонтном производстве с оценкой их техникоэкономической эффективности.
Глава 2. Теоретические исследования интенсификации электроконтактной приварки лент с использованием промежуточных слоев Во второй главе показано, что при электроконтактной приварке процесс формирования покрытия и соединения его с основой осуществляется без расплавления соединяемых материалов, то есть в твердой фазе. Проанализированы основные гипотезы и современные представления о механизме образования соединения в твердой фазе и показана принципиальная возможность объяснения основных закономерностей образования соединения между покрытием и основой с позиции трехстадийности процесса формирования соединения в твердом состоянии. Отмечено, что рассмотренные теоретические и методические подходы к объяснению механизма образования соединения без расплавления соединяемых материалов позволяют прогнозировать пути управления качеством формируемого покрытия и соединения его с деталью.
Несмотря на очевидные успехи в развитии электроконтактной приварки, еще имеется множество нерешенных вопросов, которые сложно, а в ряде случаев и невозможно решить в рамках традиционных схем и подходов. Это относится к случаям соединения материалов, когда воздействие температур выше 0,9Тпл. и сварочных давлений свыше 0,8 предела текучести т приводит к необратимым изменениям исходных свойств соединяемых материалов или их разрушению. Поэтому основным направлением исследований в области разработки технологий является поиск методов интенсификации процесса электроконтактной приварки, которые позволили бы получать высококачественные соединения при температурах (0,7…0,9)Тпл и давлениях, исключающих макроскопическую деформацию приконтактных областей.
Для разработки методов интенсификации предложено использовать кинетическую схему, с помощью которой можно выбирать технологические воздействия, которые интенсифицируют те или иные физико-химические процессы в контактной зоне на каждой стадии.
Образование физического контакта на первой стадии можно интенсифицировать циклическим изменением сварочного давления, введением ультразвуковых колебаний в зону соединения, наложением крутильных колебаний и другими способами.
Любое воздействие (физическое или химическое), обеспечивающее разрыв и последующее восстановление связей поверхностных атомов, интенсифицирует процессы на второй стадии.
Наложение электростатических и магнитных полей, облучение материалов ионизирующими частицами высоких энергий и другие виды воздействия позволяют интенсифицировать массообмен и релаксацию напряжений на третьей стадии процесса взаимодействия соединяемых поверхностей.
Наиболее простым способом интенсификации процесса образования физического контакта при электроконтактной приварке является циклическое изменение сварочного давления. Для этого в пневматическую схему нагружения роликовых электродов дополнительно вводят соответствующее устройство, позволяющее создавать статический (P = const), симметричный (P1 P2 и t1 = t2), пульсационный (P1 P2 и t1 t2) и другие циклы нагружения роликовых электродов (Патент РФ на изобретение № 2412791).
Рассмотренные методы интенсификации процесса соединения поверхностей в твердой фазе обладают одним или несколькими преимуществами перед другими, но они не позволяют решить поставленную задачу в комплексе по ряду причин, а именно: при снижении температуры процесса или уменьшении времени выдержки возникает необходимость увеличения пластической деформации соединяемых поверхностей, что не всегда допустимо; снизив температуру процесса, невозможно получить соединение, равнопрочное исходному материалу, и т. п. Кроме того, эти методы требуют разработки технологий, создания высокоточного сварочного и специализированного оборудования и прецизионной оснастки, а также значительных маОхлаждающая P Роликовый териальных затрат.
Выход может быть найден благоэлектрод даря применению промежуточных слоев (рисунок 1) в технологических процес- Промежуточный сах восстановления деталей.
расплавляющимися и не расплавляюnд щимися. Основной недостаток расплавВосстанавливаемая ляемых промежуточных слоев – низкое качество соединений, соответствующее по прочности паяным. Эта технология Рисунок 1 – Схема электроконтактной схожа с процессом пайки, поэтому в рапромежуточного слоя боте она не рассматривалась. Далее был проведен анализ применения промежуточных слоев при соединении различных материалов способами сварки и их влияние на свойства формируемых соединений. Определены факторы, влияющие на качество формируемого покрытия электроконтактной приваркой лент с использованием промежуточных слоев.
Процессы, связанные с электроконтактной приваркой лент с использованием промежуточных слоев, могут быть охарактеризованы с помощью математических моделей. Такое моделирование положено в основу метода математического планирования экспериментов.
В качестве основных факторов, определяющих процесс электроконтактной приварки лент с использованием промежуточного слоя из металлических порошков, были выбраны мощность источника теплоты = и (кДж) ( – кпд процесса электроконтакной приварки, %; U – напряжение, В; J – сила тока, кА; tи – длительность импульса, с; Р усилие сжатия электродов, кН, скорость охлаждения, C/c. Параметры оптимизации: прочность покрытия с основой (МПа), величина деформации ленты после приварки (%), глубина зоны термического влияния Zзтв.
Обработка результатов эксперимента включала: кодирование факторов, составление план-матрицы эксперимента, реализацию плана эксперимента, проверку воспроизводимости опытов, проверку адекватности модели, оценку значимости коэффициентов регрессии. При построении матрицы планирования использовали полнофакторный эксперимент 23. Для каждой точки плана проверка производилась по критерию Кохнера.
Были получены уравнения для определения:
прочности покрытия с основой:
величины деформации ленты после электроконтактной приварки:
глубины зоны термического влияния:
Результаты расчетов,, Zзтв представим в виде зависимости прочности соединения покрытия с основой и глубины зоны термического влияния от величины деформации стальной ленты (рисунок 2). Видно, что увеличение деформации стальной ленты до, МПа 600 0, ния покрытия с основой при Zзтв не превышает 0,4…0,41 мм.
имея в виду, что оптимальной единения покрытия с основой равнопрочно одному из соеди- Рисунок 2 – Зависимость соединения покрытия няемых металлов, является с основой и Zзтв от стальной ленты при = 30…35 %, эти зависимости можно использовать при назна- промежуточного слоя из металлического порошка:
чении технологии восстановлеo – глубина зоны термического влияния;
ния деталей электроконтактной -- расчетные; – экспериментальные приваркой ленты с использованием промежуточного слоя из порошкового материала.
Многочисленные работы, раскрывающие существо технологического процесса восстановления изношенных деталей электроконтактной приваркой, не дают полной аналитической расчетной формулы для определения частоты вращения n и перемещения S роликовых электродов с заданными коэффициентами перекрытия сварочных точек между собой по диаметру вала и сварочных точек между приваренными витками. В связи с этим в работе были получены уравнения для определения коэффициентов:
перекрытия kпn сварочных площадок по диаметру:
где n – частота вращения, об/мин; D – диаметр восстанавливаемой поверхности, мм; п – время паузы, с; т – диаметр приваренной единичной точки при ее круглой форме или ширина валика приварки, мм перекрытия kПS сварочных площадок между витками приварки:
где S – продольная подача, мм/мин.
Максимальная прочность соединения покрытия с деталью при электроконтактной приварке лент с использованием промежуточного слоя будет обеспечиваться при значениях п = п 0,71.
Расчет п, п производился для режимов электроконтактной приварки лент с использованием промежуточных слоев. Расчетные значения п, п представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Расчетные значения коэффициентов п и п в зависимости от диаметра восстанавливаемой детали и режима электроконтактной приварки при рабочей ширине электродов b = 4 мм Диаметр Частота Продольная Мини- Длитель- Коэффициент Коэффициент Анализ данных таблицы 1 показывает, что расчетные значения п, п для диаметров восстанавливаемых деталей от 15 до 130 мм находятся в интервале от 0,07 до 0,68, что обеспечивает оптимальное значение перекрытия сварочных В качестве основных факторов, определяющих процесс электроконтактной приварки ленты с использованием промежуточного слоя из аморфных лент, использовали мощность источника теплоты Q; коэффициент перекрытия сварочных площадок по диаметру kпn; коэффициент перекрытия сварочных площадок между витками приварки, kпs. В качестве параметров оптимизации использовали прочность покрытия с основой (МПа) и глубину зоны термического влияния зтв (мкм).
В результате проведенных преобразований с использованием статистического моделирования получили уравнения для расчета:
прочности соединения покрытия с цилиндрической основой от тепловложений и коэффициентов перекрытия по диаметру и между витками:
протяженности зоны термического влияния от тепловложений и коэффициентов перекрытия по диаметру и между витками:
Проверка расчетных значений и зтв показала, что увеличение п и п до 1 приводит к уменьшению и Zзтв, причем соединения покрытия с основой п и п 0,71 равнопрочно основному металлу (стали 45), а Zзтв не превышает четов,, Zзтв была разработа- на компьютерная программа «Расчетно-экспериментальная оценка выбора оптимального режима электроконтактной При решении техноло- Рисунок 4 – Зависимость протяженности зоны гических задач электрокон- термического влияния от тепловложения тактной приварки лент с ис- и перекрытия сварочных площадок:
пользованием промежуточных – экспериментальные данные; --- расчетные данные слоев определяли количество теплоты, выделившейся в зоне соединения материалов, и распределение в ней температуры. При этом были приняты следующие допущения:
зона теплового возмущения сосредоточена в промежуточном слое;
промежуточный слой по всему объему претерпевает необратимую пластическую деформацию и мгновенно приобретает температуру привариваемой ленты;
между промежуточным слоем и соединяемыми элементами в результате электроконтактной приварки образуется идеальная связь (контакт);
начальная температура соединяемых элементов сохраняется к моменту образования сварного соединения.
Допущения сводят задачу к рассмотрению теплообмена стенки промежуточного слоя, приведенной в соприкосновение с соединяемыми элементами. В силу симметрии системы относительно средней линии соединяемых материалов при решении задачи о температурном поле достаточно рассматривать лишь одну его половину. Наличие идеального контакта между участвующими в теплообмене телами является признаком граничного условия четвертого рода.
Теплообмен в рассматриваемой системе описывался законом теплопроводности Фурье:
где – направление по нормали к поверхности соприкосновения тел; коэффициент температуропроводности.
После проведения математических преобразований получены уравнения температурного поля в промежуточном слое (тело 1) и привариваемой ленте (тело 2):
где – начальные температуры промежуточного слоя и привариваемой ленты, = и = коэффициенты аккумуляции тепла первого элемента, промежуточного слоя (второго элемента); x1 и x2 координаты, отсчитываемые от поверхности раздела в сторону зоны термического влияния и в сторону привариваемой ленты; a1 и а2 коэффициенты температуропроводности привариваемых элементов; время с момента приварки (время импульса); * – время цикла; X0 и X2 – толщина промежуточного слоя и привариваемой ленты; с1 и с2 – удельная теплоемкость материала промежуточного слоя и привариваемой ленты; 1 и 2 – коэффициенты теплопроводности материала промежуточного слоя и привариваемой ленты;
Результаты расчетов, выполненные по формулам температурного поля в промежуточном слое и привариваемой ленте, показали хорошее совпадение с экспериментальными данными, приведенными в работах Р. А. Латыпова и М.Н. Фархшатова.
С целью минимизации остаточных напряжений в металлопокрытии, стабильного пластического деформирования частиц промежуточного слоя, например из металлических порошков, необходимо добиваться их равномерного прогрева прежде всего продолжительностью импульса тока электроконтактной приварки.
При пропускании импульсов электрического тока на частицу действует два вида тепловых источников: внутренний тепловой источник, вызванный ее электросопротивлением Rч, и поверхностные тепловые источники на контактных сопротивлениях Rк.
Тепловая энергия, выделяемая при прохождении импульса тока в объеме частицы, составляет где j, t – плотность и продолжительность импульса тока приварки; S, h – площадь сечения и высота частицы; ч – удельное электросопротивление металла частицы.
С другой стороны, эта же тепловая энергия может быть определена, как где, – удельная масса и теплоемкость металла частицы; T1 – приращение температуры чач стицы ( Тепловая энергия, выделяемая на контактном сопротивлении «привариваемая лента – частица» или «основной металл – частица», составит где – электросопротивление единицы площади контакта поверхности частицы с поверхностью привариваемой ленты или основного металла.
Тепловая энергия может быть определена, как где – глубина прогрева частицы от действия поверхностного источника на контактном сопротивлении ( = 2, где а – коэффициент температуропроводности); ср, – средняя температура нагретого поверхностным источником объема частицы.
Вызванное источником повышение температуры Тк,2 в зоне контакта составит При выполнении условия температура частицы в зоне контакта составит Температура Тц в центре частицы Неравномерность нагрева частицы оценим коэффициентом kТ Введем коэффициент неравномерности тепловыделения нагреве, приводящем к неравенству источников начинают пересекаться.
При продолжительности нагрева = начинает выполняться условие =. Следствием этого является выравнивание температуры нагрева частицы и Т = 1.
Влияние продолжительности нагрева на неравномерность нагрева частицы при = 0,1 см2/с (порошки на основе сплавов железа) пояснено на рисунке 5.
Кривая 1 описывает зависимость Т от продолжительности нагрева t при условии <. При таких продолжительностях нагрева тепловой поток от контактного поверхностного теплового источника еще не успевает достигнуть центра частицы. Поэтому на этом участке зависимости Т не зависит от размера частицы h. С увеличением t происходит снижение Т из-за увеличения доли отводимой от поверхности частицы тепловой энергии.
Точки перегиба А и В соответствуют выполнению условия = для частиц размерами = 0,2 и = 0,3 мм соответственно. Для частиц размером = 0,1 мм точка перегиба соответствует значениям < 0,02 с, практически не используемым в технологии электроконтактной приварки, и на рисунке 5 не указана.
При условии > за счет резкого повышения температуры в центре частицы из-за пересечения и суммирования тепловых потоков от поверхностных источников имеет место резкое падение коэффициента kТ. При увеличении t коэффициент неравномерности нагрева Т 1.
На продолжительность нагрева t, приводящую к условию Т = 1, кроме размера частиц h, оказывает и коэффициент температуропроводности a (рисунок 6).
Так, для сплавов на основе железа ( = 0,10 см2/с) для частиц размером = 0,1 мм условие Т = 1 достигается при 0,02 c, для = 0,2 мм – уже при 0,08 … 0,1 с, а для частиц размером = 0,3 мм продолжительность нагрева оказывается > 0,2 с, что выходит за рамки рекомендуемых в большинстве случаях параметров режима электроконтактной приварки.
от продолжительности нагрева t:
Отсюда следует, что электроконтактная приварка стальных порошков с размерами частиц 0,2 мм в диапазоне = 0,02 … 0,1 с затрудняет получение качественного соединения либо по причине недостаточного нагрева сердцевиP ны частиц, либо из-за их оплавления.
проводности a при прочих равных условиях позволяет применять порошки большей фракОбласть пограничного рость охлаждения соединяемых материалов (рисунок 7). При малой скорости охлаждения может происходить перегрев покрытия, детали и электродов. Чрезмерная скорость охлаждения nэ может привести к повышению потребления тепла, необходимого для активации взаимодей- P ствия в зоне электроконтактной приварки и пе- Рисунок 7 – Схема охлаждения Для определения величины подачи охлаждающей жидкости воспользуемся уравнением теплового баланса:
где – коэффициент теплоотдачи ( =, где Nu – критерий Нуссельта, d – определяющий размер, – коэффициент теплопроводности жидкости); F – площадь теплопередающей поверхности; с – удельная теплоемкость теплоносителя; G – массовый расход теплоносителя (воды); tс – температура стенки детали; tж – температура жидкости; tк – температура воды конечная; tн – температура воды начальная; r – теплота парообразования при tс; (aG) – количество нагреваемой воды; (1 )G – количество испаряемой воды, при a < 1; а – доля неиспарившейся воды.
При подаче охлаждающей жидкости в процессе электроконтактной приварки на цилиндрическую деталь под напором сети, воспользовались частным случаем для определения, рекомендуемого для процесса теплоотдачи при поперечном обтекании детали, который характеризуется рядом особенностей, связанных с гидродинамикой движения жидкости вблизи поверхности детали, которая определяется числом Re:
где d – наружный диаметр детали; – средняя скорость потока, = / ; V – объем пропущенной жидкости; f – площадь сечения потока; v – кинематическая вязкость.
В работе установлено, что при электроконтактной приварке движение воды ламинарное с частичным отрывом пограничного слоя (рисунок 7), тогда:
где Nuжd – критерий Нуссельта; Prж и Prc – значения критерия Прандтля, характеризующего подобие физических свойств теплоносителя в процессе конвективного теплообмена – соответственно при температуре жидкости и стенки детали.
Тогда расход охлаждающей жидкости будет определяться:
Проверку уравнения расхода охлаждающей жидкости проводили для случаев электроконтактной приварки ленты из стали 50ХФА, толщиной 0,5 мм с использованием промежуточного слоя из металлического порошка Ni3-00-02, фракцией 5…40 мкм, и аморфной ленты Стемет 1311, толщиной 40 мкм к цилиндрическому образцу диаметром 50 мм при оптимальных режимах электроконтактной приварки. Установлено, что оптимальные значения расхода охлаждающей жидкости 1,7 кг/мин при использовании промежуточного слоя из металлического порошка Ni3-00-02 и 1,9 кг/мин – аморфной ленты Стемет 1311, на которых были получены высокие прочностные характеристики соединяемых материалов.
Одним из факторов, влияющим на прочность деталей после восстановления и упрочнения, являются напряжения, не исчезающие после снятия внешней нагрузки. Основной причиной возникновения остаточных напряжений в покрытиях, образованных электроконтактной приваркой, является высокотемпературный нагрев и высокая скорость охлаждения.
Исследования остаточных (накопленных) напряжений проводили по разработанной методике на образцах, полученных электроконтактной приваркой ленты, изготовленной из стали 50ХФА, толщиной 0,5 мм с использованием промежуточного слоя из порошка ПГ-СР2, нанесенного на приваренную поверхность ленты толщиной 5…50 мкм и без него к валам из стали 45 диаметром 50 мм. Образцы получали при оптимальных параметрах режима электроконтактной приварки ленты, после чего их шлифовали до чистоты поверхности Ra = 0,8.
Для рентгеновской съемки использовали портативный дифрактометр серии ДРП-3, который обеспечивает возможность определения остаточных и действующих напряжений в деталях и конструкциях различного назначения при их изготовлении, эксплуатации и ремонте.
Съемку спектра и расчет образцов осуществляли по методу «sin2».
Накопленные в каждой исследуемой точке покрытия напряжения определяли по уравнению:
где Е – модуль упругости материала покрытия; – коэффициент Пуассона;
где n – число съемок угла наклона Брегговской плоскости: х = sin2, у = ().
На рисунке 8 представлено распределение, МПа накопленных напряже- ний в каждой из исследованных точек и по длине приваренного слоя. Из рисунка 8 видПокрытие из стали 50 ХФА но, что в покрытии из стали 50ФХА и порошка ПГ-СР2, остаточные напряжения, накоплен- ные в процессе воздей- ствия термомеханического цикла и последующей обработки шлифованием в размер напряжения, приблизительно на покрытии, полученном электроконтактной приваркой стали 50ХФА. Предложенный подход позволяет оценить величину остаточных напряжений на поверхности покрытия без его разрушения.
Глава 3. Общие методики исследований В третьей главе описаны основное оборудование, материалы и методические приемы, принятые при выполнении работы.
Исходными материалами для проведения исследований служили валы из стали 20 (ГОСТ 1050–74), стали 45 (ГОСТ 1050–74) и чугуна СЧ 15 (ГОСТ 1412–79) диаметром 14…50 мм, так как указанные материалы нашли широкое применение в промышленности для изготовления деталей машин и механизмов. В качестве покрытия использовали стальные ленты из стали 50ХФА (ГОСТ 2283–79) и 12Х18Н10 (ГОСТ 4985–79) толщиной 0,5…0,6 мм, рекомендуемые для электроконтактной приварки при восстановлении деталей.
В качестве промежуточного слоя использовали промежуточные слои из металлических порошков ПГ-СР2 (ГОСТ 21448–75), ПГЖ 14 (ГОСТ 9849–74), СЧ 15 (ГОСТ 1412–85), Ni3-00-02 и С–01–01 (ТУ 1793-021-40707672-00/02) гранулометрическим составом 4…50 мм и фольги в виде аморфных лент Стемет 1108, 1202, 1301, 1311 (ТУ 1842-004-13293050–96) толщиной 20…60 мкм.
Порошки ПГ-СР2 (ГОСТ 21448–75), ПГЖ 14 (ГОСТ 9849–74), СЧ 15 (ГОСТ 1412–85) широко используются в технологических процессах с использованием способов газотермического напыления. Порошки Ni3-00-02 и С–01–01 выпускает Обнинский центр порошкового напыления для холодного газодинамического напыления.
МИФИ-АМЕТО выпускает широкий спектр аморфных лент «Стемет» в виде тонкой пластичной ленты для пайки изделий из меди, алюминия, титана и сплавов на их основе, нержавеющих сталей, жаропрочных никелевых сплавов, циркония и другие.
Для проведения экспериментальных исследований валы обрабатывали на токарном станке до чистоты, соответствующей 3 или 4 классу.
Заготовки из ленты нарезали по ширине восстанавливаемого участка образца. Длину привариваемой металлической ленты определяли по формуле:
= (3,14 ) + 1, где L – длина восстанавливаемого участка, мм; D – диаметр образца, мм. При этом зазор в месте стыка ленты не превышал 0,2 мм.
Далее заготовки из лент подвергали газодинамической обработке порошком К-00-04-16 фракцией 150…250 мкм (ТУ 3988-004-40707672–2002) на установке для газодинамического напыления «ДИМЕТ 405» с двух сторон, создавая большую площадь контактной поверхности по сравнению с гладкой за счет получения шероховатости, которая препятствует развитию касательных напряжений и повышению прочности при дальнейшем формировании покрытия электроконтактной приваркой (Патент РФ на изобретение № 2440222).
Подготовка промежуточного слоя из металлических порошков для электроконтактной приварки имеет свои особенности из-за сложности и трудоемкости операции нанесения равномерного слоя порошка на одну из соединяемых поверхностей основы или ленты. Для этого в работе был проведен анализ возможных способов (гальваническое нанесение, напыление, применение сетки, использование спиртового раствора поливинилбутираля, клея и другие) закрепления порошка на привариваемой поверхности ленты.
Рассмотренные способы позволили разработать и использовать новые подходы в работе при закреплении промежуточного слоя из металлических порошков на поверхности одного из соединяемых материалов.
В первом случае для закрепления промежуточного слоя из металлических порошков использовали технический вазелин, который равномерно распределяли по поверхности ленты валиком. При этом учитывали, что нанесенный слой технического вазелина должен обеспечить удержание монослоя порошкового материала (рисунок 9 а).
Во втором случае был разработан способ электроконтактной приварки биметаллической ленты (Патент РФ на изобретение № 2385207). Привариваемую сторону металлической ленты подвергают обработке, формируя на ее поверхности микрорельеф высотой в пределах размера частиц порошка, используемого для нанесения монослоя (5,0…50 мкм). На обработанную поверхность ленты наносят монослой толщиной 5,0…50 мм металлического порошкового материала в не расплавленном состоянии, тем самым получая биметаллическую ленту с ее последующей электроконтактной приваркой (рисунок 9 б).
Заготовка из ленты в исходном состоянии Лента, обработанная техническим вазелином Лента, с нанесенным порошком Рисунок 9 – Закрепление металлического порошка на поверхности ленты:
а – с помощью технического вазелина; б – холодным газодинамическим напылением Электроконтактную приварку лент с использованием промежуточного слоя выполняли на установках «011-1-02» и «011-1-10» «Ремдеталь».
Прочность полученных в работе соединений электроконтактной приваркой определяли с помощью специально разработанных методик испытаний на срез кольцевого валика, фиксированных площадок и на сопротивление ударному срезу.
Предварительную оценку качества проектируемых покрытий проводили макроструктурным анализом на микроскопе МБВ-2 при увеличении 30 на поверхности макрошлифов, вырезанных и приготовленных из этих покрытий.
Исследование микроструктуры проводили на микроскопах «Neofot-21», «MetamPl», «МИМ-8» и «Axiovert 40 MAT». Изучение морфологии ударной вязкости проводили на микроанализаторе CAMEBAX, а съемку шлифов осуществляли при ускоряющем напряжении электронов 15 кВ и токе 10-9 А.
Концентрацию элементов химического состава покрытия, зоны соединения и зоны термического влияния в основном металле на определенной длине и площади определяли на сканирующем электронном микроскопе JSM-6610LV фирмы «JEOL», имеющем систему энергодисперсионного микроанализа INCAEnergyFeatureXT и волнодисперсионный спектрометр INCAWave 500 для определения качественного и количественного состава исследуемых объектов.
Точность определения состава элементов в каждой измеряемой точке составляла 0,01 % вес. Также микрорентгеноспектральный анализ проводили на микроскопе «CAMSCAN MARK4» с микроанализатором «LINKANALITICAL» на специально приготовленных шлифах.
Твердость приваренного слоя на исследуемых образцах измерялась по методу Виккерса на приборе ТП-7-1 при нагрузке 49 Н. Замеры микротвердости проводили на приборе ПМТ-3М с фотоэлектрическим окуляром микрометром ФОМ-2-16 квадратной алмазной пирамидкой с углом при ее вершине 1360 и микротвердомере «Duramin 2» при нагрузке HV 0,5 Н и времени нагружения 10 с.
Величину осадки ленты с использованием различных типов промежуточных слоев после электроконтактной приварки определяли с помощью профилогрофа английской фирмы TAYLOR-HOBSON, модель TALYSURF 4 с приставкой к нему для контроля волнистости (модель TALIMIN). Запись профиля вмятины производили с увеличением 50 цена деления составляла 0,04 мм. Горизонтальный масштаб детали соответствовал ( 10). Радиус при вершине ощупывающего наконечника был равен 0,1 мм. Точность прибора – 0,25 мкм.
Шероховатость поверхностей определяли с помощью профилометра модели 170623 (ТУ 2.034.5748542.02-04), позволяющего измерять профиль и параметры шероховатости по системе средней линии (ГОСТ 25142–82) в соответствии с диапазонами значений, предусмотренными ГОСТ 2789–73.
Ударную вязкость образцов в исходном состоянии и после электроконтактной приварки испытывали при комнатной температуре на маятниковом копре 2130МК–03 при максимальной энергии удара маятника 300 Дж. Усталостные испытания проводили на машине МУИ-6000.
Коррозионную стойкость материалов определяли следующими способами: изучение кривых изменения потенциала во времени, полученных при проведении экспресс-анализа; длительные коррозионные испытания; по методу потери массы; климатические испытания в камере тепла и влаги КТВЭ-04-002 и камере холода и тепла КХТ 0,4-004 согласно ГОСТ 20.57.406–81.
Испытания на износостойкость покрытий, нанесенных на цилиндрические детали, проводили на машинах трения ИИ 5018 (ТУ 25-7701 00061-90) по схеме «ролик – колодка» и на плоские детали на МТУ-01 (ТУ 4271-001Глава 4. Свойства покрытий, полученных электроконтактной приваркой лент с использованием промежуточных слоев Предварительный выбор режимов электроконтактной приварки ленты с использованием промежуточного слоя осуществляли на основании рекомендаций, разработанных ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии для электроконтактной приварки металлического слоя. Согласно которым, для детали диаметром 50 мм выбрали следующий интервал режимов: J = 5,3…6,8 кА, tи = 0,04…0,08 с, tп = 0,08…0,12 с, P = 1,5 кН, охл = 1,6 л/мин (рисунок 10).
При значениях J = 5,3…5,8 кА и фиксированном значении tи выделяется достаточное количество теплоты, необходимое для образования высокопрочного соединения покрытия из стальной ленты и металлических порошков. Данные результаты достигаются при образовании покрытия, состоящего из металлической ленты с использованием промежуточного слоя из аморфных лент, но при J = 6,3…6,8 кА при фиксированных значениях tи. Увеличение J при фиксированных значениях tи приводит к интенсивному увеличению соединения покрытия с основой.
Следует отметить, что при электроконтактной приварке ленты с использованием промежуточных слоев из порошков на режимах: J = 5,3 кА и tи = 0,04…0,06 с и аморфных лент (J = 5,3…5,8 кА и tи = 0,04…0,08 с) разрушение соединения происходит по плоскости разъема покрытия с деталью. Такой характер разрушения указывает на то, что электроконтактная приварка не произошла, а произошло «прилипание» покрытия к основе. Также при электроконтактной приварке ленты с использованием промежуточных слоев из порошков на режимах: J = 6,3…6,8 кА и tи = 0,06…0,08 с происходит подплавление центральной части зоны контакта, приводящее к выплескам жидкой фазы из зоны соединения, что снижает качество получаемого покрытия. Аналогичные результаты были получены при соединении покрытия из нержавеющей стали 12Х18Н10Т и рассматриваемых металлических порошков, а также аморфных лент со сталью 45.
Прочность соединения покрытия с основой в интервале Р = 1,0…2,5 кН имеет экстремальный характер с максимумом, причем максимальная прочность соединения покрытия из стали 50ХФА с использованием промежуточного слоя из металлического порошка Ni3-00-02, а также из стали 50ХФА и аморфной ленты Стемет 1311 со сталью 45 установлена при Р = 1,5 кН (рисунок 11).
Рисунок 10 – Зависимости прочности соединения сталь 45 – покрытие из стали 50ХФА и промежуточсталь 45 – покрытие из стали 50ХФА ного слоя из металлических порошков (+ – Ni3-00-02, о – ПГ-СР 2, – – ПГЖ 14, - – СЧ 15, ж – С-01-01);
сталь 45 – покрытие из стали 50ХФА и промежуточстали 50ХФА и промежуточного слоя Длительность паузы в интервале tп = 0,08…0,12 с существенного влияния не оказали на прочностные характеристики покрытия из стали 50ХФА и рассматриваемых металлических порошков и аморфных лент со сталью 45.
При исследовании влияния шероховатости поверхности детали из стали 45 на качество соединения с покрытием из стали 50ХФА с использованием промежуточного слоя из металлического порошка ПГ-СР 2 установлено (рисунок 12), что наибольшее значение прочности соединения покрытия из стали 50ХФА с использованием порошка ПГ-СР 2 со сталью 45 наблюдается при пескоструйной обработке (h = 14 мкм), токарной обработке (h = 35 мкм) и шлифовании (h = 0,1 мкм). Это обусловлено, по-видимому, более развитой поверхностью взаимодействия покрытия с основой по сравнению с другими видами обработки поверхности.
Влияние фракционного состава порошка и величины промежуточного слоя на прочность соединения покрытия с основным металлом представлено на рисунке 13. Видно, что увеличение размера частиц порошка от 5 мкм до 60 мкм не оказывает существенного влияния на прочность соединения покрытия с основным металлом, что, по-видимому, обусловлено благоприятными условиями, возникающими в зоне соединения, для совместного деформирования поверхностных слоев соединяемых материалов и порошка.
, Рисунок 12 – Влияние подготовки Рисунок 13 – Влияние фракционного состава поверхности на прочность соединения: порошка на прочность соединения: покрытие покрытие из стали 50ХФА – сталь 45 из стали 50ХФА – сталь 45 с использованием с использованием промежуточного слоя из порошка ПГ-СР2 (J = 5,8 кА, Р = 1,5 кН, tи = 0,04 с): 1 – 5…15 мкм; 2 – 15…25 мкм;
3 – токарная обработка; 4 – шлифование;
В работе установлено, что независимо от количества слоев привариваемого покрытия из ленты и промежуточного слоя на деталь разрушение при испытаниях происходит по материалу ленты или основному металлу, что свидетельствует о высоких прочностных свойствах покрытий, сформированных электроконтактной приваркой. Результаты испытаний свидетельствуют об образовании прочной металлургической связи на границе «покрытие – основной металл».
При исследовании микротвердости изучали изменение микротвердости образцов, полученных электроконтактной приваркой лент с использованием промежуточных слоев, на участке от зоны соединения до края покрытия и до границы основного металла.
На рисунке 14 представлены результаты замеров микротвердости образцов, полученных электроконтактной приваркой лент 50ХФА к стали 45 с использованием промежуточных слоев из металлических порошков.
Микротвердость, Н 0,5, Н/мм Было выявлено, что изменение микротвердости для лент 50ХФА и 12Х18Н10Т не зависимо от типа применяемого промежуточного слоя идентичны и подчиняются одному закону. Для всех случаев характерны следующие закономерности:
наибольшая микротвердость слоя соответствует краю покрытия и вблизи зоны соединения, обусловленная термомеханическим воздействием электроконтактной приварки на данные области;
минимальная микротвердость соответствует середине привариваемого покрытия из слоя ленты;
переход от максимальной микротвердости к минимальной плавный, резких перепадов величины микротвердостей не наблюдается;
с увеличением расстояния от поверхности в глубь металла микротвердость плавно снижается до исходных значений основного металла.
Исследования микроструктуры и закономерности изменения микротвердости по толщине приваренного покрытия с использованием промежуточных слоев показали, что в поверхностном слое, сформированном из стали 50ХФА, формируется однородная мелкодисперсная структура мартенсита (рисунок 15 а, б), в зоне соединения – мартенситно-троститная и за зоной термического влияния – феррито-перлитная структура (рисунок 15 а, б). Покрытие из ленты 12Х18Н10Т имело структуру: аустенит и карбиды хрома (рисунок 15 в, г).
Металлографическими исследованиями установлено, что в одно-, дву-, трехслойном покрытии и в зоне соединения, полученных с применением промежуточных слоев, полностью отсутствуют дефекты в виде трещин, пор и несплошностей между соединяемыми материалами (рисунок 15, г).
Рисунок 15 – Микроструктура соединений: а – сталь 50ХФА – Ni 3–00–02 – сталь 45;
б – сталь 50ХФА – Стемет 1311 – сталь 45 (шероховатость поверхности h = 250 мкм);
в – сталь 12Х18Н10Т – Стемет 1301 – чугун СЧ 15; г – сталь 12Х18Н10Т – сталь 12Х18Н10Т На основании проведенного анализа можно заключить, что оптимальным материалом для использования его в качестве промежуточного слоя при электроконтактной приварке стальных лент к стальной и чугунной основе являются металлические порошки ПГ-СР2, Ni-00-02 и аморфные ленты Стемет 1301, 1311 на никелевой основе.
Практически при одинаковой прочности соединения покрытия с основой имеют место существенно меньшая (приблизительно в 30…80 %) протяженность (глубина) зоны соединения и сравнительно меньшая (приблизительно на 20…36 %) глубина зоны термического влияния. Кроме того, микротвердость зоны соединения, полученного при электроконтактной приварке с использованием порошков ПГЖ 14 и СЧ 15, имеет достаточно высокие значения (HRC 56…59), что существенно снижает пластичность и вязкость зоны соединения.
При использовании в качестве промежуточного слоя материалов на железной основе существует большая вероятность окисления железа, входящего в его состав и приводящего к появлению дефектов в зоне соединения. Также промежуточные слои, основным компонентом которых является медь (Стемет 1108, 1202), могут вызывать охрупчивание зоны соединения, что недопустимо для восстановленных деталей, работающих при высоких температурах.
Металлографические исследования подтверждаются результатами рентгеноструктурным анализом, которые показывают, что зона соединения покрытия из ленты 50ХФА с использованием промежуточного слоя из металлического порошка Ni3-00-00 c основой из стали 45 представляет собой твердый раствор Si, Cr, Mn, Ni, O, Al в железе (Fe). Зона соединения покрытия из стали 50ХФА с использованием промежуточного слоя из аморфной ленты Стемет 1301 с основой из стали 45 представляет собой твердый раствор Si, Cr, Mn, Ni в железе (Fe). Аналогичные результаты были получены при исследовании других рентгеноструктурного анализа можно сделать следующие выводы:
в рассматриваемых соединениях обнаружены химические элех менты покрытия и основы;
изменение концентрации элементов покрытия из стали 50ХФА и основы из стали 45 проРисунок 16 – Рентгеноструктурный анализ зоны исходит в зоне соединения и на расстоянии 50 мкм от нее в зависталь симости от вида применяемого промежуточного слоя;
в зоне соединения с использованием промежуточных слоев из металлических порошков С-01-01, Ni3-00-02 возможно наличие AlO как остатков от газодинамической обработки привариваемых поверхностей.
Рентгеноспектральный анализ показал, что переход элементов промежуточного слоя в покрытие и основной металл весьма значителен, однако при прочих равных условиях он зависит от марок привариваемой ленты, основы и их химического состава. Причины, объясняющие это явление:
1. Небольшое количество металла, участвующего в соединении, так как при электроконтактной приварке тепло локализуется в малых объемах.
2. Скоротечность процесса электроконтактной приварки. Коэффициент перехода химических элементов для всех исследуемых материалов оказался достаточно высоким – от 0,6 для большинства основных элементов. Увеличение процентного содержания элементов промежуточного слоя в покрытии, зоне соединения и в основном металле должно положительно сказаться на улучшении механических характеристик привариваемого слоя.
Испытания на ударную вязкость образцов показали (рисунок 17), что ударная вязкость образцов после электроконтактной приварки снижается приблизительно на 13,1 % – покрытие из стали 50ХФА без использования промежуточного слоя и от 6…11 % – с использованием промежуточных слоев из металлических порошков ПГ-СР2, Ni3-00-02 и аморфной ленты Стемет 1311.
Снижение ударной вязкости образцов с покрытием происходит, по-видимому, в результате термического воздействия процесса электроконтактной приварки на основной металл. Следует отме- КС, тить, что при разрушении образцов МДж/м 3,3 него не наблюдалось.
пытаний показали (рисунок 18 а, б), 2,9 2, что циклическая прочность образ- 2, цов с покрытием из стали 50ХФА, 2, полученных электроконтактной межуточного слоя при оптималь- Рисунок 17 – Ударная вязкость образцов:
ных параметрах режима, составляет 1 – сталь 45; 2 – с покрытием из стали N = 185 МПа, что приблизительно на 6,0 % ниже циклической прочнои Ni3-00-02; 5 с покрытием из стали сти образцов из стали 45 в исходном состоянии (N = 197 МПа).
Некоторое снижение циклической прочности полученных образцов в сравнении с образцами из стали 45 происходит в результате образования усталостных трещин в зоне термического влияния при воздействии циклических нагрузок. При усталостном разрушении отслаивания покрытия не наблюдалось.
Рисунок 18 – Испытания на усталостную прочность: а – фрактограммы излома образца после усталостных испытаний;
б – результаты испытаний Анализ анодных поляризационных кривых растворения соединения «сталь 45 – покрытие из стали 50ХФА», полученного электроконтактной приваркой с использованием промежуточного слоя из порошка ПГ-СР2, при оптимальном сочетании параметров режима показал, что коррозионная стойкость зоны соединения не хуже, чем коррозионная стойкость одного из соединяемых металлов. Длительные коррозионные испытания показали, что наибольшее влияние на соединения оказывают коррозионные процессы, протекающие в течение первых пяти суток нахождения образцов в камере тепла и влаги. Затем скорость протекания коррозионных процессов стабилизируется.
При исследовании коррозионной стойкости образцов в неподвижном растворе NaCl в течение 60 суток (таблица 2) было установлено, что наименьшей скоростью коррозии обладает образец, полученный электроконтактной приваркой ленты 12Х18Н10Т с использованием промежуточного слоя из аморфной ленты Стемет 1311.
Таблица 2 – Коррозионная стойкость образцов в неподвижном растворе NaCl В целях повышения трибологических свойств покрытий, получаемых электроконтактной приваркой ленты через аморфный ленточный промежуточный слой, методом холодного газодинамического напыления напылялись порошки следующих марок: С-01-11; А-80-13; N3-00-02.
Износостойкость покрытий определяли на установке ИМ-01 с использованием плоских образцов и на машине ИИ 5018 по схеме ролик–колодка.
Установлено, что наименьшим износом обладали образцы, полученные напылением порошка марки N3-00-02, при этом такие показатели, как температура масла и коэффициент трения также были минимальными.
Глава 5. Разработка практических рекомендаций Технологические процессы формирования покрытий электроконтактной приваркой имеют различные функциональные назначения, в том числе коррозионностойкие, антифрикционные, износостойкие и т. п. С учетом этого основное внимание уделено вопросам получения покрытий электроконтактной приваркой ленты с использованием промежуточных слоев и анализу их свойств, в том числе рассмотрены общие для всех способов электроконтактной приварки стадии, в частности, подготовка ленты, промежуточного слоя и восстанавливаемой поверхности и т. д. (рисунок 19).
Для восстановления и упрочнения деталей сельскохозяйственной техники электроконтактной приваркой в основном используют установки типа 011-1- «Ремдеталь» с различными типами устройств сварочных головок. Из-за недостаточной жесткости сварочной (наплавочной) головки и узлов ее крепления, практически, невозможно обеспечить стабильное качество восстановленной или упрочненной детали. Для устранения этого недостатка разработана сварочная (наплавочная) головка (Патент РФ на полезную модель № 34424). Жесткость конструкции и качество восстанавливаемой или упрочняемой поверхности в процессе приварки достигается за счет усиления клещевин и существенного уменьшения размеров роликовых электродов. Для закрепления сварочной головки практически на любом вращателе и для восстановления и упрочнения цилиндрических деталей диаметром 20…200 мм, валов, практически всех была смонтирована на ос- Предварительная водом сжатия роликовых Электроконтактная приварка электродов и сварочным трансформатором (Патент поверхности РФ на полезную модель № Дополнительная обработка работанных сварочных го- Выходной контроль ловок осуществили на установке 011-1-02 «Рем- приварки ленты с использованием промежуточного слоя деталь», при восстановлении коленчатых и распределительных валов и других деталей.
Для повышения жесткости конструкции сварочной головки, которая используется на установке 011-1-10 «Ремдеталь» при восстановлении и упрочнении внутренних и наружных поверхностей деталей, разработана универсальная сварочная головка с механизмом фиксации поворотных блоков за счет секторных выступов (рисунок 20), расположенных на осях электродных головок и втулках поворотных блоков с возможностью взаимодействия при повороте последних в крайние положения (Патент РФ на изобретение № 2397051).
Рисунок 20 – Механизм фиксации электродных головок:
а – рабочее положение (1 ось крепления электродной головки; 2 крепежные сектора основания роликовых электродов); б – положение при перемещении электродных головок;
в – модернизированная сварочная головка установки 011-1-10 «Ремдеталь»
Для обеспечения электроконтактной приварки с заданным перекрытием сварочных точек разработано устройство для смещения роликового электрода в сварочных головках установки 011-1-10 «Ремдеталь» (патент РФ на полезную модель № 103772). Для расширения номенклатуры восстанавливаемых деталей электроконтактной приваркой ленты с использованием промежуточного слоя были разработаны устройства для установки типа МТ-2827, позволяющие удерживать и производить обработку плоских поверхностей детали точечной электроконтактной приваркой (Патенты РФ на полезные модели № 70478 и № 100010).
Для изучения износов деталей машин, сельскохозяйственной техники и апробирования разрабатываемых технологий восстановления изношенных поверхностей были заключены договора о научном сотрудничестве с ООО «Механика» (Москва), ООО «Обнинский центр порошкового напыления»
(Обнинск, Калужская область), ООО «ЛазерТехнологииМатериалыПроизводство» (Москва).
Опытно-промышленное опробование и внедрение разработанных технологий проводили на распределительных валах автотракторных двигателей RABA-MAN, СМД-60, А-50, А-41, Д-10 в филиале 7-го автобусного парка ГУП «Мосгортранс», ООО «Механика» (Москва); втулках уплотнительных устройств консольных и грунтовых насосов в ООО «Фирма Крот» (Москва);
плунжер гомогенизатора и детали насосов для перекачки коррозионноактивных жидкостей в ООО «АСТ Колхоз Клинский» (Московская область) и в других предприятиях.
Результаты настоящей диссертационной работы использовались при проектировании технологических процессов восстановления деталей путевых машин в ЗАО «ТЕРМОТРОН-ЗАВОД» (город Брянск) и приняты к использованию в учебном процессе ФГБОУ ВПО МГАУ при подготовке специалистов по специальности 110301 «Технология технического обслуживания и ремонта машин в АПК».
Экономическую эффективность электроконтактной приварки оценивали по стоимости восстановления поверхности = 1 дм2 условной цилиндрической детали. За базовый (действующий) вариант был прият технологический процесс восстановления условной цилиндрической детали методом электроконтактной приварки стальной ленты с последующим шлифованием, а по новому (проектируемому) варианту технологический процесс восстановления условной цилиндрической детали методом электроконтактной приварки стальной ленты с использованием промежуточных слоев с последующим шлифованием. В качестве привариваемого материала использовали сочетание:
металлического порошка, прикрепленного к привариваемой поверхности ленты с помощью технического вазелина;
металлического порошка, прикрепленного к привариваемой поверхности ленты газодинамическим напылением;
аморфной и стальной ленты.
Расчет сравнительного экономического эффекта от использования проектируемых технологических процессов показал, что при годовой программе восстановления 500 распределительных валов дополнительная прибыль составит 3740…3968 тыс. р., а при годовой программе восстановления 250 подшипниковых опор 1926,8…2162,8 тыс. р. в зависимости от типа применяемого промежуточного слоя и операций подготовки соединяемых материалов.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
1. Установлено, что основными направлениями повышения долговечности деталей сельскохозяйственной техники и оборудования АПК являются методы наплавки, напыления, осаждения и напекания, из которых наиболее перспективными можно считать электроконтактные способы, позволяющие повысить в 1015 раз прочность покрытия в сравнении со способами газотермического напыления на деталях, изготовленных из нержавеющих и углеродистых сталей, чугуна, увеличить износостойкость от 4 до 20 и повысить ресурс в 23 раза, получить покрытие толщиной от 0, до 1,5 мм.2. Способу электроконтактной приварки лент присущи недостатки: дефекты в виде трещин, выкрашиваний, структурные превращения в зоне термического влияния, остаточные напряжения, межкристаллитная коррозия и другие. Для повышения качества покрытий в работе впервые предложено интенсифицировать процесс электроконтактной приварки лент за счет использования в технологических процессах восстановления деталей промежуточных слоев, которые снижают химическую неоднородность в зоне соединения, остаточные напряжения, основные параметры режима электроконтактной приварки (сварочное давление, сила тока и время импульса) при одновременном обеспечении высокой прочности соединений.
3. Проанализированы основные закономерности образования соединения между покрытием и основой при электроконтактной приварке с использованием промежуточных слоев с позиции трехстадийности процесса твердофазной сварки. На основании принятой гипотезы математическим моделированием:
произведена оптимизация режимов электроконтактной приварки и получены зависимости прочности и зоны термического влияния Zзтв от величины деформации стальной ленты ;
получены коэффициенты перекрытия сварочных площадок по диаметру kпn и между витками kпs электроконтактной приварки;
произведена оптимизация режимов электроконтактной приварки ленты с использованием промежуточных слоев из аморфных лент и получены зависимости прочности и зоны термического влияния Zзтв от kпn и kпs;
рассмотрены тепловые процессы электроконтактной приварки ленты с использованием промежуточного слоя и получены уравнения теплообмена между твердыми соединяемыми телами через промежуточный слой;
исследовано влияние импульсов тока электроконтактной приварки на равномерность нагрева частиц промежуточного слоя;
получено уравнение расхода охлаждающей жидкости при электроконтактной приварке с учетом теплофизических характеристик материала промежуточного слоя.
4. Создан новый расчетно-экспериментальный метод определения остаточных напряжений после электроконтактной приварки и последующего шлифования без разрушения покрытия и восстанавливаемой детали, с помощью которого установлено, что использование промежуточного слоя при электроконтактной приварке металлической ленты позволяет снизить остаточные напряжения в 22,25 раза. Разработаны методики испытаний механических свойств соединений покрытий с основным металлом, повышения износостойкости покрытий; способ электроконтактной приварки биметаллической ленты (Патент РФ на изобретение № 2385207).
5. Получены оптимальные режимы электроконтактной приварки металлической ленты с использованием промежуточных слоев из металлических порошков и аморфных лент. Определено, что толщина промежуточного слоя от 5 до 60 мкм не оказывает существенного влияния на прочность соединения покрытия с основным металлом, а оптимальная подготовка поверхности детали пескоструйная и токарная обработка, шлифование (h = 0,1…35 мкм).
6. Установлено, что наибольшая микротвердость слоя соответствует краю покрытия и вблизи зоны соединения, обусловленная термомеханическим воздействием электроконтактной приварки на данные области, минимальная микротвердость соответствует середине привариваемого покрытия из слоя ленты, переход от максимальной микротвердости к минимальной плавный, резких перепадов величины микротвердостей не наблюдается, с увеличением расстояния от поверхности в глубь металла микротвердость плавно снижается до исходных значений основного металла. В покрытии и в зоне соединения, полученных с применением промежуточных слоев, полностью отсутствуют дефекты в виде трещин, пор и несплошностей между приваренным покрытием и основным металлом.
7. Определено, что оптимальным материалом для использования его в качестве промежуточного слоя при электроконтактной приварке стальных лент к стальной и чугунной основе являются металлические порошки ПГ-СР2, Ni-00- 02 и аморфные ленты Стемет 1301, 1311 на никелевой основе, так как практически при одинаковой прочности соединения покрытия с основой имеют место существенно меньшая (приблизительно в 30...80 %) протяженность (глубина) зоны соединения и сравнительно меньшая (приблизительно на 20...36 %) глубина зоны термического влияния. Кроме того, микротвердость зоны соединения, полученная при электроконтактной приварке с использованием порошка ПГЖ 14 и СЧ 15, имеет достаточно высокие значения (HRC 56...59), что существенно снижает пластичность и вязкость зоны соединения.
8. Установлено, что ударная вязкость образцов после электроконтактной приварки снижается на 13,1 % покрытие из стали 50ХФА без использования промежуточного слоя и от 6...11 % с использованием промежуточных слоев из металлических порошков ПГ-СР2, Ni3-00-02 и аморфной ленты Стемет 1311. Циклическая прочность образцов с покрытием из стали 50ХФА, полученных электроконтактной приваркой с использованием промежуточного слоя при оптимальных параметрах режима, составляет N = 185 МПа, что приблизительно на 6,0 % ниже циклической прочности образцов из стали 45 в исходном состоянии (N = 197 МПа). Наибольшей стойкостью к коррозии обладает зона соединения образцов, полученных с использованием промежуточного слоя из аморфной ленты Стемет 1311. Высокими трибологическими характеристиками обладают покрытия из порошка марки Ni3-00-02.
9. Выполненные теоретические и экспериментальные исследования позволили доказать, что одним из наиболее эффективных способов интенсификации электроконтактной приварки лент является использование промежуточных слоев в технологических процессах восстановления стальных и чугунных деталей. При этом в 1,52 раза сокращается расход электроэнергии, в несколько раз увеличивается срок службы деталей и сопряжений. Данные исследования подтвердили, что использование промежуточных слоев открывает широкие перспективы при восстановлении новых видов покрытий, содержащих функциональные слои, что является основой создания долговечных сопряжений и, в конечном счете, увеличения ресурса агрегатов и машин, сокращения расхода запасных частей.
10. Разработаны рекомендации по интенсификации электроконтактной приварки лент при восстановлении деталей. Созданы новые конструкции сварочных головок и устройств для установок электроконтактной приварки (Патент РФ на изобретение № 2397051; патенты РФ на полезные модели № 34424, № 70478, № 100010, № и № 103772). Результаты работы в виде новых технологий и совершенствованного оборудования внедрены на 6 промышленных предприятиях. Расчетные методы, модели, программа для ЭВМ внедрены в учебный процесс в ФГБОУ ВПО МГАУ и используются в лекционных курсах, лабораторных практикумах, при курсовом и дипломном проектировании. Расчет сравнительного экономического эффекта от использования проектируемых технологических процессов показал, что при годовой программе восстановления 500 распределительных валов дополнительная прибыль составит 3740…3968 тыс. р., а при годовой программе восстановления 250 подшипниковых опор 1926,8…2162,8 тыс. р.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ
В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ
1. Бурак, П. И. Электроконтактная приварка материалов через промежуточный слой Текст : монография / П. И. Бурак. – М. : Изд-ий центр Моск. гос. агроинженер.ун-т им. В. П. Горячкина, 2008. – 98 с. – ISBN 978-5-86785-219-1.
2. Бурак, П. И. Совершенствование процесса электроконтактной приварки металлической ленты и модернизация оборудования Текст / П. И. Бурак // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. – 2005. – Вып. 1 (11) : Технический сервис в агропромышленном комплексе. – С. 74–78. – ISSN 1728-7936.
3. Бурак, П. И. Движущие силы схватывания и образования процесса соединения поверхностей при электроконтактной приварке Текст / П. И. Бурак // Международный технико-экономический журнал. – 2007. – № 4 (4). – С. 33–37. – ISSN 1995Бурак, П. И. Технологические приемы нанесения промежуточного слоя для электроконтактной приварки Текст / П. И. Бурак // Международный научный журнал. – 2009. – № 1. – С. 62–66. – ISSN 1995-4638.
5. Бурак, П. И. Анализ производителей материалов и оборудования для электроконтактной приварки Текст / П. И. Бурак // Международный научный журнал. – 2009. – № 5. – С. 44–47. – ISSN 1995-4638.
6. Бурак, П. И. Определение остаточных напряжений методом рентгеноспектрального анализа Текст / Е. А. Пучин, П. И. Бурак, Д. В. Дубровин // Труды ГОСНИТИ. – 2009. – Т. 103. – С. 80–87. – ISSN 0131-9299.
7. Бурак, П. И. Материалы, рекомендованные для электроконтактной приварки Текст / П. И. Бурак, А. В. Серов // Труды ГОСНИТИ. – 2010. – Т. 105. – С. 176–180. – ISSN 0131-9299.
8. Бурак, П. И. Продление ресурса деталей электроконтактной приваркой Текст / П. И. Бурак // Тракторы и сельхозмашины. – 2010. – № 6. – С. 42–44. – ISSN 0235-8573.
9. Бурак, П. И. Характеристика биметаллических материалов и способы их получения Текст / П. И. Бурак // Международный научный журнал. – 2010. – № 2. – С. 76–82. – ISSN 1995-4638.
10. Бурак, П. И. Способы получения биметаллических покрытий электроконтактной приваркой Текст / П. И. Бурак // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2010. – № 2. – С. 20–22. – ISSN 0206-572X.
11. Бурак, П. И. Влияние промежуточного слоя на механические свойства покрытий, полученных электроконтактной приваркой Текст / П. И. Бурак // Тракторы и сельхозмашины. – 2010. – № 9. – С. 12–14, 46. – ISSN 0235-8573.
12. Бурак, П. И. Биметаллические покрытия деталей сельскохозяйственной техники Текст / П. И. Бурак // Техника и оборудование для села. – 2010. – № 9 (159). – С. 47–48. – ISSN 2072-9642.
13. Бурак, П. И. Способы модернизации сварочных головок для повышения качества восстанавливаемых деталей Текст / П. И. Бурак // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. – 2010. – Вып. 2 (41) : Агроинженерия. – С. 127–129. – ISSN 1728-7936.
14. Бурак, П. И. Ресурсосберегающие технологии восстановления деталей сельскохозяйственной техники Текст / П. И. Бурак // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2010. – № 9. – С. 26–27. – ISSN 0206-572X.
15. Бурак, П. И. Восстановление деталей многослойными покрытиями Текст / П. И. Бурак // Сельский механизатор. – 2010. – № 11. – С. 28–29. – ISSN 0131-7393.
16. Бурак, П. И. Исследование влияния импульсов тока электроконтактной приварки на равномерность нагрева частиц Текст / Р. А. Латыпов, П. И. Бурак, В. В.
Булычев // Международный технико-экономический журнал. – 2011. – № 2. – С. 73–79. – ISSN 1995-4638.
17. Бурак, П. И. Износостойкость покрытий, полученных газодинамическим напылением Текст / П. И. Бурак, А. В. Серов, А. И. Каширин, А. В. Шкодкин // Ремонт, восстановление, модернизация. – 2011. – № 7. – С. 26–30. – ISSN1684-2561.
18. Бурак, П. И. Оптимизация процесса электроконтактной приварки металлической ленты через аморфный припой Текст / П. И. Бурак, А. В. Серов, Р. А. Латыпов // Технология машиностроения. 2011. – № 7. С. 3540. ISSN 1562-322X.
19. Бурак, П. И. Оптимизация расхода охлаждающей жидкости для электроконтактной приварки Текст / П. И. Бурак, С. П. Рудобашта // Сварочное производство.
2011. – № 8. С. 1720. ISSN 0491-6441.
20. Бурак, П. И. Экономическая оценка проектных решений восстановления деталей электроконтактной приваркой биметаллических материалов Текст / П. И. Бурак // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. – 2011. – Вып. 5 (50) : Экономика и организация производства в АПК. – С. 63–68. – ISSN 1728-7936.
Патенты на изобретения, полезные модели и свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 21. Пат. 2385207 Российская Федерация, МПК В 23К 11/06. Способ электроконтактной приварки биметаллической ленты Текст / Бурак П. И., Латыпов Р. А. ;
заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО МГАУ – № 2008141458/02 ; заявл.
21.10.2008 ; опубл. 27.03.2010, Бюл. № 9. – 6 с.
22. Пат. 2397051 Российская Федерация, МПК В 23К 11/06, В 23К 11/10.
Универсальное устройство для шовной и точечной электроконтактной сварки Текст / Бурак П. И., Серов А. В. ; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО МГАУ. – № 2009113402/02 ; заявл. 10.04.2009 ; опубл. 20.08.2010, Бюл. № 23. – 5 с. :
ил.
23. Пат. 100010 Российская Федерация, МПК В 23К 11/10. Устройство для контактной точечной сварки Текст / Бурак П. И. ; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО МГАУ. – № 2010122498/02 ; заявл. 03.06.2010 ; опубл. 10.12.2010, Бюл.
№ 34. – 2 с. : ил.
24. Пат. 100937 Российская Федерация, МПК В 23К 11/08. Устройство для электроконтактной наплавки Текст / Бурак П. И. ; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО МГАУ. – № 2010132443/02 ; заявл. 02.08.2010 ; опубл. 10.01.2011, Бюл.
№ 1. – 2 с. : ил.
25. Пат. 2412791 Российская Федерация, МПК В 23К 11/06. Способ электроконтактной наплавки Текст / Бурак П. И. ; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО МГАУ. – № 2009146362/02 ; заявл. 14.12.2009 ; опубл. 27.02.2011, Бюл. № 6. – с. : ил.
26. Пат. 103772 Российская Федерация, МПК В 23К 11/06. Устройство для смещения сварочного электрода при электроконтактной наплавке Текст / Бурак П. И. Серов А. В. ; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО МГАУ. – № 2010150160/02 ; заявл. 08.12.2010 ; опубл. 27.04.2011, Бюл. № 12. – 2 с. : ил.
27. Свидетельство № 2011612424 от 23 марта 2011 о государственной регистрации программы для ЭВМ. Расчетно-экспериментальная оценка выбора оптимального режима электроконтактной приварки Текст / Бурак П. И., Науменко С. И. ;
правообладатель ФГОУ ВПО МГАУ. – № 2011610465 ; заявл. 26.01.11 ; зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 23.03.11. – 1 с.
Статьи и материалы конференций, электронные издания 28. Бурак, П. И. Оценка прочности соединения покрытия с основой при электроконтактной приварке Текст / П. И. Бурак // Роль молодых ученых в реализации национального проекта «Развитие АПК» : сб. Международной науч.-практ. конф.
(Москва, 29–30 мая 2007 г.): в 2-х ч. – М. : Моск. гос. агроинженер. ун-т им. В. П. Горячкина, 2007. – Ч. I. – С. 152–157. – ISBN 978-5-86785-195-8.
29. Бурак, П. И. Технологии электроконтактной приварки биметаллических материалов Текст / П. И. Бурак // Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня : материалы XII Международной науч.-практ. конф. (Санкт-Петербург, 13–16 апреля 2010 г.) : в 2-х ч. – СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2010. – Ч. I. – С. 38–45.
30. Бурак, П. И. Опыт получения износостойких покрытий на деталях машин способом электроконтактной приварки Текст / П. И. Бурак // Научные проблемы автомобильного транспорта : тезисы и доклады Международной науч.-практ. конф., посвященной 80-летию ФГОУ ВПО МГАУ (Москва, 20–21 мая 2010 г.). – М. : ООО «УМЦ «Триада», 2010. – С. 13–15. – ISBN 978-5-9546-0057-5.
31. Бурак, П. И. Технология восстановления деталей электроконтактной приваркой ленты через промежуточный слой Текст / П. И. Бурак // Инженерия поверхности и реновация изделий : материалы XI Международной науч.-практ. конф., посвященной 50-летию Института сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины (Крым, г. Ялта, 23–27 мая 2011 г.). – Киев : АТМ Украины, 2011. – С. 41–43.
32. Бурак, П. И. Биметаллические материалы для деталей сельскохозяйственной техники Текст / П. И. Бурак // Актуальные проблемы развития АПК в научных исследованиях молодых ученых // Тр. Всероссийского совета молодых ученых и специалистов аграрных образовательных и научных учреждений. М. : ФГНУ «Росинформагротех», 2011. С. 8292. ISBN 978-5-7367-0852-9.
33. Бурак, П. И. Основные направления применения биметаллических покрытий при восстановлении деталей электроконтактной приваркой Электронный ресурс / сет. науч.-метод. электрон. журн. / Моск. гос. агроинженер. ун-т им. В. П. Горячкина. – Электрон. журн. / П. И. Бурак. – М. : ФГОУ ВПО МГАУ, 2010. – № 13. – Режим доступа к журн. : http://agromagazine.msau.ru. – № гос. регистрации 0421000044\0013.
34. Бурак, П. И. Результаты исследований зоны соединения биметаллических покрытий со стальной основой, полученные электроконтактной приваркой через металлические порошки Электронный ресурс / сет. науч.-метод. электрон. журн. / Моск. гос. агроинженер. ун-т им. В. П. Горячкина. – Электрон. журн. / П. И. Бурак. – М. : ФГОУ ВПО МГАУ, 2010. – № 14. – Режим доступа к журн. :
http://agromagazine.msau.ru. – № гос. регистрации 0421000044\0027.
35. Разработка средств ресурсосбережения при эксплуатации сельскохозяйственной техники Текст : 23/УНР / Моск. гос. агроинженер. ун-т им. В. П. Горячкина ; рук. Стрельцов В. В. ; исполн. : Бурак П. И., Кобозева Т. П., Корнеев В. М., Пузарин А. В., Пильщиков В. Л., Жирнов А. В., Бугаев А. М., Кондрашова Е. А. – М., 2010. – 230 с. – № ГР 01201066779. – Инв. № 0220.1 057979.
«