Scientific Substantiation of a Resource-Saving Technology for Restoration of Steel Pistons of Axialpiston Hydraulic Machines

UKR: У статті розглянуто проблему зниження ресурсу качаючих вузлів аксіальнопоршневих гідромашин, що зумовлена інтенсивним зношуванням прецизійної пари тертя «поршень – втулка блоку». У процесі експлуатації на робочих поверхнях поршнів виникають гідроабразивне та корозійно-механічне зношування, а також пітингові пошкодження, що призводить до збільшення зазору в спряженні, зростання внутрішніх витоків робочої рідини та зниження енергетичної ефективності гідромашин. Метою роботи є розробка ресурсозберігаючої технології відновлення сталевих поршнів качаючих вузлів аксіальнопоршневих гідромашин із підвищеними трибологічними характеристиками. На основі аналізу існуючих методів ремонту деталей обґрунтовано доцільність застосування високошвидкісного газополуменевого напилення. Визначено раціональний склад порошкової композиції WC–Co–Cr та встановлено оптимальні параметри процесу формування покриття, що забезпечують високу твердість, щільність і адгезійну міцність напиленого шару. Експериментальні трибологічні дослідження показали, що застосування покриття WC–Co–Cr забезпечує підвищення максимального передзадирного навантаження до 44,5 МПа, зниження коефіцієнта тертя до 0,009 та зменшення інтенсивності зношування майже у 2,3 рази порівняно з еталонною парою тертя. Отримані результати підтверджують ефективність запропонованої технології відновлення та її доцільність для підвищення ресурсу і надійності роботи аксіально-поршневих гідромашин.

ENG: The article addresses the problem of reduced service life of pumping units of axialpiston hydraulic machines caused by intensive wear of the precision friction pair “piston – cylinder block bushing”. During operation, working surfaces of pistons are subjected to hydro-abrasive and corrosion-mechanical wear as well as pitting damage. These processes lead to an increase in the clearance of the friction pair, growth of internal leakage of the working fluid, and deterioration of the energy efficiency of hydraulic machines. The aim of the study is to develop a resource-saving technology for restoring steel pistons of pumping units of axial-piston hydraulic machines with improved tribological characteristics. Based on the analysis of existing repair technologies, the application of high-velocity gas-flame spraying was substantiated as an effective method for restoring worn surfaces. The rational composition of the WC–Co–Cr powder material was determined and optimal coating deposition parameters were established to ensure high hardness, density, and adhesion strength of the formed coating. Experimental tribological studies showed that the application of the WC–Co–Cr coating increases the maximum scuffing load up to 44.5 MPa, reduces the friction coefficient to 0.009, and decreases wear intensity by almost 2,3 times compared with the reference friction pair. The obtained results confirm the efficiency of the proposed restoration technology and its feasibility for increasing the service life and operational reliability of axial-piston hydraulic machine pistons.