20. Способы увеличение срока службы быстроизнашивающихся деталей оборудования.

1.4. Методы повышения износостойкости и срока службы машин

Промышленностью и сельским хозяйством ежегодно расходуются сотни тысяч тонн металла на изготовление запасных частей и замену ими быстро- изнашивающихся деталей: рабочих органов дробильных механизмов, деталей землеройных машин, тягодутьевых устройств, валков прокатных станов, почвообрабатывающих машин и других деталей различного рода инструментов и штампов. На операции замены затрачивается большое количество труда. При этом снижается производительность машин и аппаратов, увеличиваются простои агрегатов на замену изношенных деталей. Поэтому повышение износостойкости и срока службы машин ? весьма важная задача науки и производства, особенно в современных условиях, когда оборудование практически всех предприятий существенно изношено, а перспективы его замены на новое в ближайшее время нет в связи с общим падением производства в современных условиях и отсутствием средств на оплату заказов на изготовление или покупку других машин и механизмов.

Повышение износостойкости и срока службы машин - весьма актуальная проблема науки и производства и её решение может быть достигнуто одним из следующих методов.

1.4.1. Рациональное конструирование

Конструктор обычно пользуется соображениями наилучших способов обеспечения функциональных возможностей машины, её дизайном и не всегда принимается в расчет возможное увеличение срока службы быстроизнашиваемых деталей за счёт их рационального конструирования. Следует отметить, что пока не выработано надёжных однозначных критериев, используя которые конструктор мог бы надёжно рассчитать износостойкость и срок службы конкретной детали или машины в целом. Однако наука и накопленный к настоящему времени производственный опыт исследования износостойкости материалов в различных условиях эксплуатации позволяет достаточно обоснованно подходить к конструированию быстро- изнашиваемых деталей машин, что должно обеспечивать увеличение их срока службы.

1.4.2. Выбор материала

Износостойких материалов разработано много. Главные требования, которые чаще всего закладывались их разработчиками, сводились к тому, чтобы обеспечить получение металла наибольшей твердости. При этом в состав сплава вводились значительные количества легирующих элементов. Общее их содержание в сплаве достигало иногда 60%. Естественно, что далеко не во всех случаях рационально использовались большие возможности, заложенные в сплав легированием. Высоколегированные сплавы при значительной твердости обладают наиболее высокой износостойкостью, но их применение целесообразно только тогда, когда быстроизнашиваемые детали не испытывают деформаций в процессе эксплуатации, которые неизбежно приводят к появлению трещин и отколов. В таком случае детали выходят из строя не в результате износа, а вследствие поломок.

1.4.3. Повышение износостойкости методами термической и химико-термической обработки

Изнашивается, как правило, тонкая поверхностная зона металла. В некоторых случаях, когда незначительные изменения геометрических размеров детали приводят к выходу из строя всего узла или машины, величина износа составляет всего лишь несколько микрометров. В связи с этим необходимо упрочнение только поверхностных слоев. Одним из способов, могущих в некоторых случаях решить такую задачу, являются термическая обработка поверхностных слоёв (Т.В.Ч.) или химико-термическая обработка. Термическая обработка токами высокой частоты может производиться на плоских поверхностях или на деталях, имеющих форму тел вращения. При этом поверхность детали приобретает высокую твердость и существенную износостойкость, а сердцевина детали остается достаточно пластичной, способной воспринимать динамические и знакопеременные нагрузки. Применение закалки Т.В.Ч. ограничивается тем, что этот процесс эффективен не для любых материалов. Для повышения износостойкости деталей из сплавов, не воспринимающих закалку, наиболее эффективно применение химико-термической обработки: насыщение поверхностного слоя стали углеродом – цементация, азотом – азотирование, азотом и углеродом одновременно – цианирование, бором – борирование, с последующей термической обработкой по соответствующим режимам. При этом поверхность стали приобретает иной состав, содержащий очень твердые включения: карбиды, нитриды, бориды. Структура матрицы такого сплава после термической обработки становится в поверхностном слое и сама достаточно твердой, а весьма твердые включения карбидов, нитридов, боридов, увеличивают ещё более агрегатную твердость, вследствие чего поверхность стали приобретает высокую износостойкость. При этом сохраняется в сердцевине детали необходимая пластичность и, следовательно, способность работать в различных условиях нагружения, включая ударные и знакопеременные.