Повышение долговечности поршневых колец методом двухпроволочной металлизации

Abstract

Повышение надежности и долговечности поршневых колец, работающих в условиях трения и износа, требует совершенствования существующих и разработки новых технологий. Существующие упрочняющие технологии несовершенны, так как могут привести к короблению поверхности изделий, изменению микрогеометрии деталей, возникновению напряжений, экологическим проблемам. Наносимое в настоящее время электролитическое хромовое покрытие не удовлетворяет возрастающим требованиям к свойствам поршневых колец из высокопрочного чугуна. Вместо него предложено сталь-молибденовое покрытие, наносимое методом двух-проволочной металлизации. Технологический процесс нанесения сталь-молибденового покрытия на поршневые кольца включает следующие этапы: предварительная очистка, дробеструйная обработка, непосредственно напыление. Молибденовую и стальную про-волоку подавали с определенной скоростью, молибденовую проволоку подсоединяли к положительному полюсу источника питания, стальную – к отрицательному. Исследование микроструктуры полученного покрытия показало, что оно имеет типичный для газотермических покрытий слоистый характер с равномерно расположенными по толщине порами (до 12 %). Пористость покрытия обеспечивает повышенную маслоемкость колец, что положительно сказывается на процессе приработки рабочей пары гильза – поршневое кольцо и на работе поршневых колец при эксплуатации. После травления микроструктура представляет собой сочетание участков молибде-на и стали. Кроме двух основных фаз, в покрытии наблюдаются и другие структурные составляющие, которые являются продуктами взаимодействия стальной и молибденовой проволок с кислородом и азотом воздуха, а также продуктами взаимодействия между собой молибдена и стали в процессе плазменного напыления. Полученные при исследовании антифрикционных свойств результаты свидетельствуют о более высокой задиростойкости и лучших антифрикционных характеристиках поршневых колец со сталь-молибденовым покрытием, в сравнении с электролитическим хромовым. Сталь-молибденовое покрытие в меньшей мере изнашивает сопрягаемый материал и имеет более низкий коэффициент трения. Высокие показатели сталь-молибденового покрытия можно объяснить специфиче-скими свойствами окислов молибдена, которые могут оказывать дополнительное смазывающее воздействие, выполняя роль твердой смазки. Кроме того, высокая температура плавления молибдена способствует меньшей склонности к схватыванию сопрягаемых материалов.