Регистрация / Вход
Прислать материал

14.576.21.0035

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.576.21.0035
Тематическое направление
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исполнитель проекта
Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени Теплотехнический научно-исследовательский институт"
Название доклада
Разработка технических решений анодно-катодного массопереноса при вращающемся аноде для формирования покрытий с заданными свойствами
Докладчик
Беляков Анатолий Васильевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цель проекта
1. Исследование анодно-катодного массопереноса материалов при вращении анода в процессе электроискрового легирования (ЭИЛ) и создание экспериментальной установки с вращающимся аппликатором для формирования покрытий с заданными свойствами.
2. Разработка научно-технических основ формирования защитно-упрочняющих покрытий с заданными эксплуатационными свойствами, направленными на повышение эрозионной, коррозионной и эрозионной стойкости деталей машин, в т.ч. и энергетического оборудования.
3. Оптимизация параметров формирования защитно-упрочняющих электроискровых покрытий на экспериментальной установке (частота вибрации и скорости вращения электрода, характеристики единичного разрядного импульса экспериментальной установки относительно каждого из группы обрабатываемых материалов)
Задачи проекта:
- разработка технических решений для создания научно-технической базы ремонтно-восстановительных защитно-упрочняющих покрытий с заданными свойствами обеспечивающих повышение ресурса и надежности элементов продукции машиностроения.
- создание экспериментального образца установки для формирования защитно-упрочняющих покрытий методом анодно-катодного массопереноса с вращающимся анодом;
- разработка технических требований и предложений для производства и эксплуатации защитных покрытий, полученных в результате анодно-катодного массопереноса с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера
Актуальность и новизна исследования
Научная новизна заключается в получении экспериментальных данных для оптимизации параметров формирования защитно-упрочняющих покрытий с целью повышения эрозионной, коррозионной и эрозионной стойкости деталей машин, в т.ч. и энергетического оборудования.
Полученные результаты позволят расширить использование процесса электроискрового легирования в основном и ремонтном производстве в различных сферах машиностроения, энергетики, сельского хозяйства. Наиболее интересными результаты ПНИ являются для энергомашиностроения и, в частности, для защиты элементов проточной части паровых турбин.
Новизна исследований подтверждается подачей заявок на получение 3-х охранных документов интеллектуальной собственности:
1. Патент на изобретение. Установка для создания покрытий на металлических поверхностях методом электроискрового легирования (В настоящее время проходит экспертизу).
2. Патент на полезную модель. Аппликатор с антиимпульсным светодиодным освещением для установки электроискрового легирования. (Получен патент на полезную модель Патент Российской Федерации на полезную модель № 161576, заявка № 2015157081/02 30 декабря 2015 г. Бюллетень № 12 27.04.2016.).
3. Свидетельство Российской Федерации о государственной регистрации программы для ЭВМ № 20166114721 "Управление перемещениями координатного стола с деталью относительно вибрирующе-вращающегося электрода при электроискровом легировании.



Описание исследования

Получение численных значений эрозионных, адгезионных и трибологических характеристик для покрытий, сформированных на экспериментальном образце установки, основано на разработке программы исследований методик лабораторных испытаний. Значения характеристик определяются с помощью комплекса испытательного оборудования. Покрытия получают с помощью разработанной экспериментальной установки с аппликаторами с вращающимся электродом. Кинетические характеристики определяются с помощью электронных весов. Кинетика процесса регистрируется при формировании покрытий из различных материалов на металлические подложки из сталей (20Х13-Ш, 15Х11МФ-Ш и др.) и титановых сплавов (ВТ5, ТС-5, ВТ-6) в среде различных газов: аргона, воздуха, азота.

Исследования свойств покрытий включает в себя:

1. Динамику процесса толщины покрытия в зависимости от применяемых электродных материалов и газовой среды.

2. Адгезионные свойства покрытий испытаниями на загиб. Адгезионная характеристика покрытия определяется прочностью сцепления покрытия с металлической подложкой. Прочность сцепления определяется разрушающим методом. Для определения адгезионной характеристики производится изгиб плоского образца на угол 180° вокруг цилиндра диаметром 22,5 мм на специальном приспособлении и анализе разрушения покрытия. В качестве образцов на испытание должны быть представлены металлические подложки в форме пластин размерами 20х70 мм, толщиной 1 мм из сталей 15Х11МФ-Ш, 12Х13-Ш, 20Х13-Ш, 13Х11Н2В2МФ-Ш (ЭИ961-Ш) с покрытием сформированным методом электроискрового легирования.

3. Определение эрозионной стойкости покрытий. Для определения эрозионной характеристики покрытия измеряется значение уменьшения массы при абразивном изнашивании. Эрозионная характеристика определяется разрушающим методом. Результаты испытаний оцениваются весовым методом, т.е. определяется изменение веса образца за время испытаний. Данный метод основан на продолжительном воздействии потока абразивной дисперсии на поверхность, защищенную сформированным покрытием. В качестве материала абразива, вызывающего абразивное разрушение материала используется речной кварцевый песок с размером частиц 0,2 – 0,3 мм. Испытания проводятся на стенде использующим принцип эжекции песка из бункера воздушным потоком. В качестве образцов на испытание должны быть представлены металлические подложки в форме пластин размерами 20х70 мм, толщиной 1 мм из сталей 15Х11МФ-Ш, 12Х13-Ш, 20Х13-Ш, 13Х11Н2В2МФ-Ш (ЭИ961-Ш), с покрытием сформированным методом электроискрового легирования.

3. Определение коэффициента трения скольжения и износов образцов с покрытиями (Трибологические испытания) . Проводятся с использованием машины трения СМЦ-2.

4. Определение шероховатости покрытий после формирования покрытий , а также шероховатости образцов после проведения трибологических испытаний производили с помощью контурографа модели 220.

5. Определение коэффициента использования материала. При определении коэффициента использования материала важными являются результаты влияния газов, подающихся в зону формирования покрытия.

 

 

 

Результаты исследования

Низкая себестоимость формирования покрытий и широкое поле используемых материалов позволяет технологии электроискрового легирования быть более востребованной на рынке товаров и услуг и тем самым стимулировать интерес к дальнейшему развитию процесса создания защитных функциональных материалов. Результаты Проекта будут способствовать повышению производительности труда, снижению материало - и энергоёмкости производства, уменьшению отрицательного техногенного воздействия на окружающую среду, повышению качества жизни. 

Создан экспериментальный образец установки  для электроискрового формирования эрозионностойких, коррозионностойких, абразивостойких покрытий с аппликатором с вращающимся электродом.

Практическая значимость исследования
Полученные результаты исследований имеют практическую значимость, которая проявляет себя во внедрении полученных результатов.
Так, возможность формирования покрытий из кобальтового стеллита марки В3К при вращающемся аноде позволила применить этот материал для формирования эрозионностойкого покрытия для входных кромок рабочих лопаток паровых турбин различной мощности. Проверка работоспособности действующей модели разработанной установки в 2016 году позволила осуществить формирование защитно-упрочняющего покрытия марки В3К на рабочих лопатках последних ступеней турбин Т-110/120-130 на Красноярской ТЭЦ-2, К-160-130 ХТГЗ Иркутской ТЭЦ-4 и Назаровской ГРЭС, турбины ПТ-25-90 Тверской ТЭЦ-4, турбины Т-250-240 Мосэнерго, что позволило выполнить работы на сумму более 10 миллионов рублей.
Постер

ПОСТЕР 2016.pptx