Модернизация CVD-установки для осаждения карбида хрома на внутренних поверхностях корпуса распылителя форсунки дизельных двигателей

Износ деталей распылителя форсунки происходит по причине попадания абразивных частиц кварца и оксида алюминия в топливо. Твёрдость кварцевого абразива превышает твёрдость рабочих поверхностей деталей в 1,4 раза, а у оксида алюминия превышение составляет 2,7 раза. Упрочнение одной из деталей распылителя не приводит к достаточному увеличению ресурса, поэтому необходимо упрочнять обе детали прецизионной пары. СVD-метод является наиболее перспективной технологией осаждения износостойких покрытий на стальных деталях машин. Он позволяет получать карбидохромовое покрытие с микротвердостью до 19 ГПа (в условиях вакуума 100…0,001 Па) при температурах более 200°C. Анализ имеющихся устройств и обзор патентов известных решений по формированию покрытия из паровой фазы показали невозможность использования этих устройств для восстановления корпуса распылителя. В связи с этим разработаны новая конструкция реактора и схема CVD-установки для осаждения покрытий на внутренних труднодоступных поверхностях корпуса распылителя форсунки. Разработанная CVD-установка учитывает факторы, влияющие на осаждение карбида хрома: термодинамические условия, подача реактива, продолжительность осаждения, параметры установки, адгезия и свойства покрытия. Модернизация CVD-установки обеспечивает получение карбидохромового покрытия на внутренних труднодоступных поверхностях корпуса распылителя форсунки, термодинамическое равновесие химической реакции разложения гексакарбонила хрома при температуре ниже 200°C (ниже уровня низкого отпуска сталей 18Х2Н4ВА, 12Х2Н4А и 40ХН2МА) и контролируемую подачу реакционной среды в труднодоступные зоны формирования покрытий тугоплавких металлов.

1. Скороходов Д.М., Логачёв К.М. Влияние износа деталей распылителей форсунок на показатели автотракторных дизелей // Доклады ТСХА. 2021. Вып. 293. Ч. III. С. 377-380. EDN: PIWDRM

2. Ерохин М.Н., Казанцев С.П., Пастухов А.Г., Скороходов Д.М., Логачёв К.М. Деформация прецизионных деталей топливной аппаратуры дизелей при восстановлении методом диффузионной металлизации // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2022. Т. 16, № 3. С. 4-11. https://doi.org/10.22314/2073-7599-2022-16-3-4-11

3. Скороходов Д.М., Чеха О.В., Логачёв К.М. Анализ способов восстановления деталей топливной аппаратуры дизельных двигателей // Научно-исследовательские публикации. 2022. № 3. С. 61-65. EDN: BUSYJY.

4. Ерохин М.Н., Казанцев С.П., Чупятов Н.Н. Способы модифицирования поверхностей трения деталей машин: Монография. М.: ФГБОУ ВПО МГАУ, 2014. 140 с. EDN: YOKZJR

5. Логачёв К.М. Обоснование выбора технологии восстановления прецизионных деталей распылителя форсунок дизельных двигателей // Студенчество России: век XXI: Материалы VIII Всероссийской молодёжной научно-практической конференции: В 3 ч. Ч. 2. Орёл, 15 декабря 2021 г. Орёл: Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина, 2022. С. 309-317. EDN: EYJZKW.

6. Устройство для нанесения износостойких покрытий на металлические изделия: Патент на полезную модель RU98193 U1, МПК C23C16/18 / И.В. Суминов, А.В. Эпельфельд, В.Б. Людин [и др.]; № 2010114349/02; заявл. 13.04.2010: опубл. 10.10.2010. EDN LQMXXM.

7. Ерохин М.Н., Чупятов Н.Н. Износостойкость прецизионных деталей гидравлических систем, восстановленных карбидохромовым покрытием // Вестник ФГОУ ВПО «МГАУ имени В.П. Горячкина». 2016. № 3 (73). С. 41-45. EDN: WAGPKB.

8. Ерохин М.Н., Чупятов Н.Н. Повышение износостойкости прецизионных деталей гидравлических систем сельскохозяйственной техники // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2014. № 3. С. 7-10. EDN: SIWALZ.

9. Ерохин М.Н., Казанцев С.П., Чупятов Н.Н. Износостойкость карбидосодержащих хромовых покрытий, полученных из газовой фазы // Вестник ФГОУ ВПО «МГАУ имени В.П. Горячкина». 2017. № 5 (81). С. 48-53. https://doi.org/10.26897/1728-7936-2017-5-48-53

10. Ерохин М.Н., Плетнёв Л.В., Чупятов Н.Н. Управление процессом формирования карбидохромовых CVD-покрытий на внешней поверхности цилиндрической подложки // Труды ГОСНИТИ. 2016. Т. 124, № 3. С. 26-34. EDN: WWRUIZ.

11. Zhang C., Du Y., Peng Y. and other Thermodynamic modeling of the C-CO-Mo and C-Mo-N ternary systems. Journal of Phase Equilibria and Diffusion. 2016;37(4):423-437.

12. Hummel W., Mompean J. and other. Chemical thermodynamics of compounds and complexes of U, Np, Pu, Am, Tc, Se, Ni and Zr with selected organic ligands. Boston: Elsevier Science, 2005. 1133 p.

13. Douard A., Maury F., Jorcin J.B. Reactivity of Cr(CO)6 in atmospheric pressure CVD processes for the growth of various metallurgical coatings. Reviews on advanced materials science. 2007;15 (1):24-32.

14. Устройство для формирования износостойкого покрытия из карбида хрома на восстанавливаемой внутренней поверхности корпуса распылителя форсунки: Патент на полезную модель RU216021 U1, МПК C23C16/32, C23C16/54. № 2022120149 / М.Н. Ерохин, С.П. Казанцев, Н.Н. Чупятов и др.; заявл. 22.07.2022; опубл. 13.01.2023. EDN: VLCYOM.