авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |
-- [ Страница 1 ] --

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГОУ ВПО «УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

КАФЕДРА «ТЕХНОЛОГИЯ МЕТАЛОВ»

Материалы

Всероссийской студенческой

научной конференции

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УПРОЧНЕНИЯ

И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

14 мая 2009 года

Ульяновск 2009

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГОУ ВПО «УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

КАФЕДРА «ТЕХНОЛОГИЯ МЕТАЛЛОВ»

Материалы Всероссийской студенческой научной конференции СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УПРОЧНЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН 14 мая 2009 года Ульяновск 2009 Материалы Всероссийской студенческой научной конференции «Со временные технологии упрочнения и восстановления деталей машин».

Ульяновск: Ульяновская ГСХА, 2009, - 100 с.

Редакционная коллегия:

В.А.Исайчев, первый проректор – проректор по научной работе (гл. редактор) В.О.Надольский, А.В.Морозов Авторы опубликованных статей несут ответственность за патентную чистоту, достоверность и точность преведенных фактов, цитат, экономико статистических данных, собственных имен, географических названий и прочих сведений, а также за разглашение данных, не подлежащих откры той публикации. Статьи приводятся в авторской редакции.

© ФГОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия»

УДК 621. ПОЛУЧЕНИЕ ШЛИЦЕВЫХ ВАЛОВ МЕТОДАМИ ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ С. А. Адакина, 2 курс, инженерный факультет Научный руководитель – аспирант В. А. Адакин Ульяновская ГСХА Формообразование поверхностей без снятия стружки методами хо лодного пластического деформирования позволяет изготавливать детали сложной конфигурации с высокой точностью.

Весьма прогрессивными в этом отношении являются также методы окончательной чистовой обработки деталей упрочняюще-калибрующими инструментами, так как помимо уменьшения шероховатости и повышения точности обработки, эти методы обеспечивают упрочнение поверхностно го слоя металла.

За последние годы в нашей стране и за рубежом разработано боль шое число методов пластического формообразования зубьев на валах, ко торые можно разделить на две основные группы: методы копирования и методы огибания.



Продавливание (волочение) через зубчатую матрицу Продавливание осуществляется путем проталкивания заготовки пу ансоном через направляющую втулку и жесткую матрицу. После формо образования на заданную глубину заготовку выталкивает из матрицы вы талкиватель (Рисунок 1 а).

При продавливании шлиц площадь поперечного сечения вала умень шается при одновременном увеличении его длины. Номинальный диаметр заготовки принимают равным наружному диаметру шлиц вала. Для уменьшения усилия при проталкивании заготовки принимают технологи ческую смазку. Лучшие результаты были получены со смазкой в виде фосфатного покрытия с последующим омыванием. Методом редуцирова ния были изготовлены валы с эвольвентными шлицами 30 1,5 18, пря мобочными 6 21 25 и треугольными с номинальным наружным диа метром 18 мм. При этом обеспечивалось удовлетворительная точность размеров зубьев, параметр шероховатости обрабатываемых поверхностей Ra = 0,32...1,25 мм. Процесс формообразования зубьев на валах методом редуцирования в жестких матрицах был освоен на Тульском машино строительном заводе им. Рябикова [1].

Формообразование зубьев радиальной штамповкой Методом радиальной штамповки получают зубья, например, на стан ке фирмы «Мичиган Тул». Радиальную штамповку осуществляют при од новременном перемещении пуансонов к оси заготовки, количество пуан сонов соответствует числу впадин шлицевого вала, а форма рабочей части пуансона – профилю впадины [1]. Формообразующая головка станка имеет кольцевой корпус с пазами, в которых устанавливают связанные с гидро цилиндрами пуансоны (Рисунок 1 б, д, е).

При подачи масла в рабочую полость гидроцилиндров пуансоны од новременно перемещаются к центру, сжимая заготовку со всех сторон.

При обратном ходе гидроцилиндров пуансоны разводятся и заготовка ос вобождается. Радиальной штамповкой получают зубья любого профиля с модулем 0,5…1,5 мм, число зубьев z 20 длиной 1 50 мм и наружным диаметром D 40 мм.

Метод радиального выдавливания зубьев с конусными впадинами получил внедрение на Минском тракторном заводе при изготовлении по воротной цапфы трактора «Беларусь».

Метод накатывания шлицевых валов многороликовой головкой Этот метод получил наибольшее распространение в нашей стране.

Он заключается в проталкивании заготовки через неприводные, свободно вращающиеся ролики, установленные в специальной головке (рисунок в). Число роликов равно числу шлицев вала, а форма рабочей поверхности соответствует форме шлицевой впадины. При накатке вал устанавливают в специальные центры, усилие проталкивания передается через верхний центр (если накатка ведется на вертикальном прессе) и воспринимается верхним торцом заготовки. Нижний центр в этом случае является поддер живающим и служит для правильной установки заготовки перед накаткой.

Оси вращения роликов расположены в плоскости, перпендикулярной оси заготовки [1, 2].

Данный метод позволяет накатать зубья разного профиля (прямо бочные, эвольвентные и др.) с центрированием по наружному или внут реннему диаметру. Конструкция головки позволяет накатать шлицевые ва лы как за один, так и за несколько проходов в зависимости от требований, предъявляемых к точности размеров, шероховатости поверхности и степе ни деформации.





В настоящее время в отечественной промышленности накатыванием многороликовыми головками изготовляют более 30 наименований шлице вых валов.

Метод ударного накатывания зубьев на валах вращающимися роликовыми головками Шлицевой профиль формируется за счет многократных ударов рабо чих роликов поворачивающейся и перемещаемой вдоль своей оси заготов ки. Рабочие ролики свободно вращаются вокруг своих осей, которые, в свою очередь, установлены на вращающейся головке на некотором рас стоянии от ее оси вращения. В каждой накатной головке размещается либо один ролик с балансиром, либо несколько роликов, равнорасположенных по окружности [1]. С увеличением числа роликов у головки соответствен но увеличивается производительность. Для осуществления винтообразного движения роликовые головки могут поворачиваться на некоторый угол (Рисунок 1 г).

Боковые стороны профиля образуются металлом, вытесненным в стороны параллельно поверхности рабочего профиля роликов. Качество обработки поверхности профиля шлиц на много выше чем при методе фре зерования. Шероховатость поверхности Ra = 0,63...1,25 мкм.

Ударным накатыванием можно получить треугольные, эвольвентные и прямобочные зубья. Метод применяют в массовом производстве. Фирма «Эрнест Гроб» выпускает серию шлицевых станков для ударного накаты вания зубьев вращающимися роликовыми головками. Станки позволяют накатывать зубья с модулем до 3 мм, наибольшим диаметром шлицевой части заготовки 120 мм и наибольшей длиной накатываемого шлицевого профиля 3000 мм. Частота вращения накатной головки 800…3500 об/мин.

Накатывание зубьев на валах круглыми зубчатыми роликами Данный метод получил широкое распространение в промышленно сти. При накатывании за счет перемещения роликов к оси заготовки (рису нок 1 ж, з, и, к, н) после, формирования профиля зуба производят калибро вание при постоянном межцентровом расстоянии. Накатывают одним, двумя или тремя роликами. Заготовку устанавливают в центрах или патро не [1].

При накатывании модернизированных резьбонакатных станках или специальных шлиценакатных станках конструкции ЭНИМС можно полу чить эвольвентные зубья модулем до 3 мм, длиной накатывания до мм и диаметром обрабатываемой детали от 20…250 мм. При нагреве заго товки можно получить зубья модулем до 6 мм на диаметрах 60…500 мм.

Накатывание плоскими и цилиндрическими рейками Этот метод является одним из перспективных и высокопроизводи тельных методов (Рисунок 1 л). Профиль на заготовке накатывают на пол ную глубину двумя рейками, которые движутся возвратно – поступательно по касательной к заготовке, вращающейся под действием деформирующих сил [1]. Накатывание зубьев рейками за один проход на всю длину произ водительнее, чем накатывание роликами, но вследствие возникновения больших сил его не рекомендуют для накатывания зубьев модулем более 2…3 мм, длиной более 80…100 мм.

Разработан метод накатывания эвольвентных зубьев с помощью двух цилиндрических реек, имеющих форму червяков (Рисунок 1 м). При обра ботке два ролика вдавливаются под большим давлением в цилиндриче скую заготовку. Путем строго согласованных движений вращения и пода чи инструмента и заготовки осуществляется непрерывное движение обкат ки, при котором заготовка получает осевое перемещение. Процесс обеспе чивает значительное упрочнение материала, а также высокую точность и малую шероховатость поверхности.

а – продавливание (волочение) через зубчатую матрицу;

б – радиальная штам повка;

в – продольное накатывание многороликовой головкой;

г – ударное накатывание вращающимися роликами;

д – ротационное обжатие пуансонами;

е – огибание пуан сонами с делением заготовки;

ж – огибание зубчатыми роликами с радиальной пода чей инструмента (поперечное накатывание);

з – огибание зубчатыми роликами с по стоянным профилем зуба;

и – огибание затылованными зубчатыми роликами;

к – оги бание зубчатыми роликами с внутренним зацеплением (планетарное накатывание);

л – огибание плоскими зубчатыми рейками;

м – огибание цилиндрическими зубчатыми рейками;

н – огибание зубчатыми роликами с прямыми формообразующими зубьями (прутковое накатывание);

о – огибание зубчатыми роликами с винтовыми формооб разующими зубьями (поперечно-винтовое накатывание).

Рисунок 1 – Методы получения шлицевых валов пластическим де формированием Проанализировав методы получения шлицевых валов пластическим деформированием отметим, что наиболее перспективным методом по про изводительности, универсальности, охвату выпускаемой номенклатуры ва лов и т. д. является продольное накатывание многороликовой головкой.

При использовании данного метода снижаются усилия деформирования, повышается качество поверхности за счёт возможности многопроходного накатывания.

Литература:

1. Скундин Г. И., Никитин В. Н. Шлицевые соединения. – М.: Машино строение, 1981. – 128 с.

2. Проскуряков Ю. Г., Осколков А. И., Торхов А. С. и др. Обработка дета лей без снятия стружки. Барнаул, Алт. кн. Изд., 1972. – 176 с.

УДК 621.923. ПЕРСПЕКТИВЫ ДВУСТОРОННЕГО ТОРЦОВОГО ШЛИФОВАНИЯ ВРЕЗАНИЕМ ТОНКОСТЕННЫХ ЗАГОТОВОК С НАЛОЖЕНИЕМ ОСЦИЛЛИРУЮЩИХ КОЛЕБАНИЙ А.М. Андриянов, 5 курс, машиностроительный факультет Научный руководитель – к.т.н., доцент А.Д. Евстигнеев Ульяновский государственный технический университет Двустороннее торцовое шлифование (ДТШ) врезанием тонкостен ных заготовок связано с выделением значительного количества теплоты, оказывающей существенное влияние на производительность и точность обработки. Процесс ДТШ врезанием тонкостенных заготовок осложняется еще и тем, что тепловой поток, генерируемый в зоне контакта, не может эффективно отводиться в заготовку ввиду ее малой толщины, что обуслав ливает быстрое тепловое насыщение обрабатываемых поверхностей и по явление на них прижогов, неблагоприятных остаточных напряжений и микротрещин.

Задача отведения тепла из зоны обработки эффективно решается применением прерывистых шлифовальных кругов (ШК), когда профиль их рабочих поверхностей выполнен в виде дополнительных источников теп лоотвода. При использовании данных методов ДТШ врезанием тонкостен ных заготовок существенно снижается температура в зоне обработки и контактные температуры не достигают критического уровня прижогообра зования. Однако вследствие применения прерывистых ШК наблюдается ухудшение параметров шероховатости обработанных поверхностей заго товок, так как количество абразивных зерен, а следовательно и режущих кромок в зоне контакта заготовки и прерывистого ШК много меньше чем у стандартных шлифовальных кругов.

Улучшить качество обработанных поверхностей заготовки, при об работке их прерывистыми ШК, в частности шероховатость, можно за счет наложения осциллирующих колебаний на заготовку. При этом заготовке совместно с принудительным вращением от привода сообщают качатель ное (рис. 1) [1] или возвратно-поступательное (рис. 2) [2] осциллирующее движение.

Способ двустороннего шлифования тонкостенных заготовок осуще ствляют по схеме, представленной на рис. 1 и 2. Вращающимися шлифо вальными кругами 3 и 4, жестко закрепленными на планшайбах 5 и 6, ус тановленных на левом 7 и правом 8 шпинделях шлифовальных бабок тор цешлифовального станка, осуществляют непрерывную врезную подачу со скоростью Vs на принудительно вращающуюся с окружной скоростью Vи заготовку 9, от приводных роликов 1 и 2, вращающихся с окружной скоро стью Vр.

При наложении качательной осцилляции, в процессе шлифования за готовка 9 помимо своего вращения с окружной скоростью Vи (см. рис. 1) совершает дополнительное качательное осциллирующее движение Sосц от привода 10, в плоскости, перпендикулярной оси вращения заготовки 9 и шлифовальных кругов 3 и 4, вращающихся с окружной скоростью Vк, при чем качательная осцилляция заготовки производится по дуге окружности с углом = (1 – 3) и центром качания на расстоянии диаметра шлифоваль ного круга Dк от его центра.

Рис. 1. Способ двустороннего шлифования тонкостенных заготовок с качательной осцилляцией Рис. 1. Способ двустороннего шлифования тонкостенных заготовок с возвратно-поступательной осцилляцией В случае применения возвратно-поступательной осцилляции, в про цессе шлифования заготовка 9 помимо своего вращения с окружной скоро стью Vи (см. рис. 2) одновременно совершает от привода 10 дополнитель ное возвратно-поступательное осциллирующее движение Sосц в плоскости, перпендикулярной оси вращения заготовки 9 и шлифовальных кругов 3 и 4, вращающихся с окружной скоростью Vк, причем возвратно поступательная осцилляция производится с амплитудой А = (1 – 3) мм.

Основной эффект при наложении осциллирующих колебаний на за готовку при ДТШ ожидается от уменьшения копирования микро- и макро геометрических погрешностей торцовых рабочих поверхностей прерыви стых ШК на обрабатываемые поверхности заготовки. При этом обеспечи вается более равномерное удаление припуска с каждого ее торца, умень шается время контакта абразивных зерен с заготовкой и улучшается сма зочное и охлаждающее действия смазочно-охлаждающей жидкости. В ре зультате этого ожидается снижение теплонапряженности ДТШ тонкостен ных заготовок, а также повышение качества поверхностного слоя шлифо ванных заготовок – уменьшение прижогообразования и структурных изме нений.

Литература:

1. Пат. 2278016 Российская Федерация, МПК 7 В 24 В 7/17. Способ двустороннего шлифования тонкостенных заготовок / Гурьянихин В.Ф., Белов М.А., Евстигнеев А.Д.;

заявитель и патентообладатель Ульян. гос.

тех. ун-т. – № 2005103193;

заявл. 08.02.2005;

опубл. 20.06.2006, Бюл. № 17.

– 5 с.

2. Пат. 2285604 Российская Федерация, МПК 7 В 24 В 7/17. Способ двустороннего шлифования тонкостенных заготовок / Гурьянихин В.Ф., Белов М.А., Евстигнеев А.Д.;

заявитель и патентообладатель Ульян. гос.

тех. ун-т. – № 2005103194;

заявл. 08.02.2005;

опубл. 20.10.2006, Бюл. № 29.

– 5 с.

УДК 631. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ШПОНОЧНОМУ ПАЗУ НАСОСНОГО КОЛЕСА И РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬ НЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЕЁ ЭФФЕКТИВНОСТИ А. В. Байгулов, 3 курс, ССО, инженерный факультет Научный руководитель – к.т.н., доцент А. В. Морозов Ульяновская ГСХА Наша страна является ресурсодобывающей и ресурсоэкспортирую щей. Нефтедобывающая, нефтеперерабатывающая и реализующая нефте продукты отрасли играют ключевую роль в экономике нашего государства.

К основным фондам предприятий, занимающихся реализацией нефте продуктов, относятся нефтесклады, насосный станции, топливопроводы, зда ния и сооружения, автопарк, автозаправочные станции. Основным элемен том автозаправочных станций (АЗС) является топливораздаточная колонка (ТРК).

Не смотря на разнообразный модельный ряд ТРК, общий принцип их работы не меняется, впрочем, как и конструкция основных узлов и агрега тов. Со временем конструкции узлов только усовершенствуются, но тра диционные способы передачи энергии и крутящего момента все также на ходят свое широкое применение. Поэтому проблема повышения надежно сти узлов и механизмов остается актуальной.

Основным элементом ТРК, выполняющим функцию создания и под держания давления в системе, является насосный блок. Именно картридж насосного блока (рисунок 1) создает давление вращением насосного коле са и шестерни, чем и обуславливается износ сопряженных поверхностей.

2 1 4 а б 1 – корпус;

2 – крышка;

3 – вал;

4 – насосная шестерня;

5 – насосное колесо Рисунок 1 – Картридж насосного блока ZPA 2180 колонки Gilbarco Dimension Plus OR 4/4/4 C R GRF: а) в сборе;

б) детально На основании данных журналов учета ремонта оборудования АЗС Ульяновского филиала ООО «Татнефть АЗС-Центр» построены диаграм мы процентного соотношения выхода из строя агрегатов ТРК и причин не исправностей насосного блока (рисунок 2, 3).

Рисунок 2 – Диаграмма процентного соотношения выхода из строя агрегатов ТРК Рисунок 3 – Причины неисправностей насосного блока и частота их появления в процентном соотношении Смятие шпонки и шпоночного паза насосного колеса является одной из основных причин неисправностей насосного блока (рисунок 3).

Рисунок 4 – Характер износа шпоночного паза насосного колеса В процессе эксплуатации детали шпоночного соединения под дейст вием динамических нагрузок изнашиваются. Одна из основных причин, вызывающих нарушение правильности распределения нагрузки и смятие шпонки, - увеличение зазора в соединении. К смятию приводит также не правильное расположение шпоночного паза на валу.

В данной работе представлены материалы по совершенствованию процесса электромеханического упрочнения (ЭМУ) применительно к шпо ночному пазу насосного колеса. Для повышения эффективности упрочне ния шпоночных пазов была спроектирована и изготовлена державка. Схе ма установки для электромеханического упрочнения данной детали при ведена на рисунке 5.

Электромеханическое упрочнение шпоночного паза заключается в одновременном силовом и высокотемпературном воздействии на обраба тываемую поверхность [1, 2].

Экспериментальные исследования были нацелены на отслеживание микротвердости упрочненной поверхности.

1 – шпиндель станка 1К62;

2 – насосное колесо;

3 – ролик;

4 – при способление;

5 – резцедержатель Рисунок 5 – Схема установки для электромеханического упрочнения (вид сверху) Рисунок 6 - Микроструктура стали 45 после обработки ЭМУ на сле дующих режимах: I = 880А;

= 20 м/мин Металлографические исследования структуры поверхностного слоя шпоночного паза выполнялись на микроскопе МИМ-7 с установленной вместо окуляра видеокамерой DCM 310, подключенной через USB2.0 к компьютеру.

При исследовании полученной структуры под микроскопом была за фиксирована белая нетравящаяся зона, имеющая структуру повышенной твердости. Структура «белого слоя», не имеет ни игольчатого, ни какого либо иного характерного кристаллического строения и выглядит как сплошное, однородное светлое поле. Это объясняется тем, что при ЭМУ диффузия кислорода и азота в поверхностный слой почти исключается, по скольку процесс происходит мгновенно, давление во много раз превышает давление трения и фазовые превращения совмещаются с пластическими деформациями.

Для выявления изменения микротвердости по глубине от увеличе ния силы тока были проведены эксперименты с диапазоном тока от 800А до 1100А и =20 м/мин (рисунок 7).

Из представленного графика можно отметить, что с увеличением силы тока глубина упрочненного слоя увеличивается. Это связано в пер вую очередь с лучшей прокаливаемостью материала.

Также следует отметить, что твердость поверхности после ЭМУ превышает твердость поверхности нового изделия более чем в два раза.

Рисунок 7 - Зависимость распределения микротвердости по глубине от плотности тока при электромеханическом упрочнении шпоночного па за насосного колеса из стали 45.

Для подтверждения эффективности применения данного способа упрочнения шпоночных пазов картриджи с обработанными насосными колесами поставлены на эксплуатационные испытания в ООО «Татнефть АЗС - Центр».

Литература:

1. Б.М. Аскинази "Упрочнение и восстановление деталей машин электромеханической обработкой". Л. Машиностроение, 1974 г.

2. В.П. Багмутов, С.Н. Паршев, Н.Г. Дудкина, И.Н. Захаров «Элек тромеханическая обработка» Новосибирск Наука – 2003г.

УДК 621.9. РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВЕЛИЧИНЫ УСИЛИЯ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ УП РОЧНЕНИИ ЭМО+ППД А.Н. Болдов, 4 курс, автотранспортный факультет, Научный руководитель – к.т.н., доцент Н.Г.Дудкина Волгоградский государственный технический университет Современные комбинированные методы поверхностного упрочнения деталей машин являются эффективными технологиями обеспечения тре буемого качества изделия, позволяющими наиболее полно реализовать по тенциал механических и эксплуатационных характеристик материала за счет формирования в его поверхностном слое уникальных структурно фазовых состояний. В работе рассматривается влияние комбинированной технологии поверхностного упрочнения (ЭМО+ППД) на усталостную прочность деталей.

Целью работы является расчетно-экспериментальная оценка усилия деформирования при финишном поверхностном пластическом деформи ровании комбинированной технологии электромеханической обработки (ЭМО) + поверхностного пластического деформирования (ППД) стальных изделий с различной предварительной термической обработкой.

Испытанию подвергали среднеуглеродистую сталь 45 в нормализо ванном и закаленном состояниях (закалка + отпуск: высокий H = 2, ГПа, средний H = 3,5 ГПа и низкий H = 5,0 ГПа).

Последующая за закалкой и отпуском электромеханическая обра ботка, состояла в одновременном воздействии на вращающийся образец импульсного электрического тока плотностью j=400 А/мм2 и механиче ского усилия на инструмент Р=300 Н ( напряжение U=4-5 В;

скорость об работки V=9 м/мин;

подача S=0,8 мм/об). Параметры финишной обработ ки поверхностного пластического деформирования: усилие на инструмент варьировали в диапазоне Р=0,4-1,2 кН;

подача S=0,25 мм/об;

число прохо дов n=1. В результате такого воздействия формировался специфический высокопрочный поверхностный слой бесструктурного мартенсита толщи ной 0,15 мм и твердостью H = 8,0 ГПА.

Исследование усталостной прочности проводилось на цилиндриче ских образцах согласно ГОСТ 25.502-79 на машине НУ-3000 по схеме чистого изгиба при вращении.

Авторами ранее было установлено, что поверхностное упрочнение ЭМО среднеуглеродистой стали 45 в нормализованном состоянии и зака ленном после высокого отпуска (Tот = 600-700 0С) ведет к увеличению усталостной прочности. Так предел выносливости увеличивается на 15 - %, а долговечность в пределах ограниченной выносливости, увеличивается более чем в 5 раз. Проведение ЭМО низкоотпущенных образцов (Тот=200 300 0С) дает принципиально иной результат Предел выносливости снижа ется с 650 МПа до 500 МПа [1-2].

Сопоставление результатов усталостных испытаний закаленной низкоотпущенной и высокоотпущенной стали с особенностями структуры и распределения микротвердости в поверхностном слое [3] позволяет предположить, что одной из причин, снижающих эффективность приме нения ЭМО для закаленных низкоотпущенных сталей, является наличие значительной разупрочненной зоны (зоны вторичного отпуска). Как из вестно процессы отпуска протекают с изменением объема, что способст вует появлению дополнительных неблагоприятных растягивающих напря жений, интенсифицирующих процесс усталостного разрушения.

Проведение операции ППД, как финишной после электромехани ческой обработки (ЭМО+ППД) позволяет существенно повысить цикличе скую прочность как низкоотпущенных, так и высокоотпущенных углеро дистых сталей. Поверхностное пластическое деформирование, проведен ное после электромеханической обработки, позволяет, не изменяя структу ры и свойств белого слоя, воздействовать на материал, ликвидируя небла гоприятные, с точки зрения усталостной прочности, остаточные напряже ния в приповерхностных слоях.

Полученные экспериментальные зависимости влияния нагрузки на инструмент и температуры отпуска на усталостную прочность были опи саны аналитически в виде выражения, аппроксимирующего опытные дан ные. В качестве характеристики усталостной прочности рассматривается коэффициент поверхностного упрочнения Kv, представляющий собой от ношение предела выносливости упрочненного материала 1. к пределу выносливости исходного образца без поверхностного упрочнения исх :

K исх.

По результатам усталостных испытаний стальных образцов с раз личной предварительной термической обработкой (закалка+отпуск от раз личных температур), подвергнутых ЭМО+ППД, усилие деформирования P при ППД, необходимое для достижения заданного коэффициента по верхностного упрочнения Kv, может быть аппроксимировано следующей зависимостью:

2 d T 0,5 P c c 2 4 d Tот a b Tот K v.

от На рис.1 показана номограмма, которая позволяет оценить величину усилия деформирования финишного поверхностного пластического де формирования P для достижения максимального эффекта упрочнения (Kv) для закаленной и отпущенной стали после комбинированного упрочнения ЭМО+ППД.

Рисунок 1 - Номограмма для определения коэффициента поверхно стного упрочнения Kv для закаленной стали 45, упрочненной ЭМО+ППД, в зависимости от температуры предварительного отпуска Tот стали и де формирующего усилия на инструмент P при ППД Согласно результатам экспериментов, операция ППД наиболее эф фективна при рабочей нагрузке на инструмент Р= 1000 Н для стали со средним и высоким отпуском (Тот 400 0С) и Р= 1200 Н для низкоотпущен ных (Тот 400 0С) стальных деталей.

Таким образом, разработан способ рационального определения вели чины рабочей нагрузки на инструмент при финишном пластическом де формировании для достижения максимального эффекта упрочнения стальных изделий с различной предварительной термической обработкой.

Полученные результаты могут служить основой оптимизации режимов комбинированного упрочнения деталей.

Литература:

Багмутов, В. П. Электромеханическая обработка: технологические и физические основы, свойства, реализация / В. П. Багмутов, С. Н. Паршев, Н. Г. Дудкина, И. Н. Захаров – Новосибирск: Наука, 2003. – 318 с.

2. Дудкина Н.Г. Оценка усталостной прочности термообработанной среднеуглеродистой конструкционной стали после комбинированного уп рочнения (ЭМО+ППД)// Mexanika, 4, 1998, с. 28-31.

3. Дудкина Н.Г., Бурминская Л.Н., Свитачев А.Ю. Влияние термиче ских процессов при ЭМО на формирование структуры поверхностного слоя закаленных углеродистых сталей//Физико-химическая механика ма териалов, № 5, 1995, С.113-115.

УДК 631. АНАЛИЗ ШЕРОХОВАТОСТИ И ПРОЧНОСТИ ПРЕССОВОГО СОЕДИНЕНИЯ ПОЛУЧЕННОГО ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМ ДОРНОВАНИЕМ ВТУЛКИ ВЕРХНЕЙ ГОЛОВКИ ШАТУНА А.Р. Валитов, 3 курс ССО, инженерный факультет Научный руководитель – к.т.н., доцент А.В. Морозов Ульяновская ГСХА Важными параметрами характеризующими качество обработки втулки верхней головке шатуна электромеханическим дорнованием (ЭМД) является шероховатость обработанной поверхности и прочность прессового соедине ния [1].

Для исследования параметров шероховатости использовался профи лометр модели 170622, тип, степень точности 2 по ГОСТ 19300 – В результате профилирования поверхности втулки до обработки и после, были получены следующие результаты, которые представлены на рисунке 1.

а) Ra = 8,092 мкм;

Rz = 47,2 мкм;

Rmax = 57,0 мкм б) Ra = 0,414 мкм;

Rz = 3,76 мкм;

Rmax = 6,20 мкм в) г) Ra = 0,066 мкм;

Rz = 0,70 мкм;

Rmax = 1,04 мкм а – после расточки;

б – после раскатки;

в – обработка электроме ханическим дорнованием с натягом 0,3 мм, I = 5100А, = 66 мм/мин;

г обработка электромеханическим дорнованием с натягом 0,4 мм, I = 5100А, = 66 мм/мин Рисунок 1- Профилограммы внутренних поверхностей втулок До обработки поверхность втулки, полученная черновым растачи ванием, имела параметры: Ra=8,092 мкм., Rz = 47,2мкм., Rmax = 57,0 мкм.

Шероховатость поверхности после обработки втулки по стандартной тех нологии – раскатыванием соответствовала: Ra = 0,414 мкм;

Rz = 3,76 мкм;

Rmax = 6,20 мкм. После обработки ЭМД с натягом 0,3 мм полученная ше роховатость поверхности практически соответствует шероховатости по лученной после раскатывания и составляет: Ra = 0,442 мкм;

Rz = 4,18 мкм;

Rmax = 6,50 мкм. При увеличении величины натяга до 0,4 мм шерохова тость поверхности резко снижается и составляет: Ra = 0,066 мкм;

Rz = 0, мкм;

Rmax = 1,04 мкм, что соответствует 12 классу шероховатости.

Резкое снижение шероховатости после обработки ЭМД объясняется воздействием больших пластических деформаций кольцевого сечения, а также больших радиальных окружных и сдвиговых деформаций при кото рых неровности обрабатываемой втулки выравниваются, сглаживаются по дорну и частично переносятся на свободную поверхность.

При исследовании процесса ЭМД также учитывалась прочность прессового соединения втулки с отверстием верхней головки шатуна.

В обычных условиях прочность прессового соединения в основном зависит от величины натяга, определяющего значение радиальных сил по контактной поверхности сопрягаемых деталей. За счет упругого расшире ния охватывающей детали и упругого сжатия охватываемой детали в мес те их контакта образуются и стабильно сохраняются определенные сжи мающие радиальные напряжения, обеспечивающие необходимую проч ность соединения. Однако при запрессовке в отверстия деталей с недоста точной радиальной жесткостью типа тонкостенных втулок, обычно не удаётся обеспечить необходимой прочности соединения. В большинстве случаев практики такие соединения не имеют достаточной прочности и надежности.

Прочность прессового соединения полученного после ЭМД втулки в отверстии верхней головке шатуна оценивалась зависимостью усилия выпрессовывания и момента проворачивания от натяга (рисунок 2).

Прочность прессового соединения полученного после ЭМД в зави симости от натяга оценивалось зависимостью усилия выпрессовывания, которое фиксировалось на разрывной машине Р - 10, и момента провора чивания. Замеры момента проворачивания осуществлялись при помощи моментного ключа ГОСТ Р 51254 – 99 с пределом измерения 1000 Нм.

Из графика (рисунок 2) видно, что с увеличением натяга ЭМД, как усилие выпрессовывания, так и момент проворачивания повышаются. При увеличении натяга ЭМД свыше 0,3 мм как усилие выпрессовывания так и момент проворачивания превышают подобные значения прессового со единения втулки с отверстием верхней головки шатуна полученного по существующей технологии ремонта.

Рисунок 2 - График зависимости усилия выпрессовывания и момен та проворачивания в зависимости от натяга ЭМД На основании выше изложенного можно сделать вывод о том, что полученное соединение соответствует техническим требованиям, предъ являемым на прессовые соединения подобного типа, а разработанный способ ЭМД втулки верхней головки шатуна имеет ряд преимуществ пе ред существующим способом и в полной мере может найти своё примене ние в качестве способа используемого при ремонте шатуна.

Литература:

1. Фёдоров С.К., Морозов А.В. Авторское свидетельство «Способ сборки деталей с натягом» № 2305028 опубл. 27.08.07 Бюл. № 24.

УДК 744.004.12 (07) ОШИБКИ, ДОПУСКАЕМЫЕ ПРИ НОРМИРОВАНИИ ОТКЛОНЕНИЙ ФОРМЫ И РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ А. А. Волгин, 3 курс машиностроительный факультет Научный руководитель – к.т.н., доцент Г. Р. Муслина Ульяновский государственный технический университет При нормировании допусков формы и расположения поверхностей деталей и измерении соответствующих отклонений часто встречаются ошибки, которые можно разделить на 3 группы.

К первой группе относятся ошибки, связанные с неправильным тол кованием терминов ГОСТ 24642-81. ОНВ. Допуски формы и расположения поверхностей. Термины и определения (табл. 1). Так, например, за откло нение от плоскостности принимают наибольшее значение отклонения от прямолинейности, измеренного в различных направлениях, за отклонение от цилиндричности принимают овальность, конусность или непостоянство диаметра во всех сечениях. Еще более часто за отклонение от параллель ности, перпендикулярности, наклона плоскостей принимают суммарные отклонения, включающие названные отклонения расположения и отклоне ние от плоскостности. Отклонение от плоскостности можно исключить при измерении отклонений расположения, например с помощью плоскопа раллельных пластин. Достаточно часто вместо указанного на чертеже до пускаемого отклонения от параллельности осей в общей плоскости изме ряют перекос осей (отклонение от параллельности осей в плоскости пер пендикулярной к общей) и наоборот.

Ко второй и третьей группе относятся ошибки допускаемые конст рукторами при указании допусков формы и расположения на чертежах.

Причем ошибки второй группы (табл. 2) связаны с неправильным указани ем рассматриваемых или (и) базовых элементов, а ошибки третьей группы (табл. 3) – с неправильным указанием собственно допусков формы или расположения.

Такие ошибки могут привести к неоднозначному или неправильному толкованию указанных требований к точности формы и расположения по верхностей, а в худшем случае эти требования не имеют смысла. Напри мер, неправильно указанный в табл. 2 допуск соосности не может тракто ваться однозначно, так как неизвестно, положение какой оси задано, не правильно указанный допуск цилиндричности поверхности вала может быть "прочитан", как допуск цилиндричности оси вала, что не имеет смыс ла.

Отсутствие символов, R, T или T/2 при указании допусков соосно сти, симметричности, пересечения осей, позиционного допуска (табл. 3) приводит к неопределенности нормирования (в диаметральном или ради усном выражении) указанных допусков и измерения соответствующих от клонений.

Отсутствие рамки у размеров, определяющих номинальное положе ние отверстий при указании позиционного допуска (см. табл. 3) позволяет распространить на них запись "Общие допуски…", что приводит к двояко му нормированию точности расположения осей отверстий и является не допустимым.

Таблица1 - Ошибки при толковании терминов ГОСТ 246 42- Термин Указание на чертеже Неправильное толкование тер мина Отклонение от плоскост- Отклонение от прямолинейно 0, – ности сти в различных направлениях Отклонение от цилинд- Овальность, конусность, непо 0, ричности стоянство диаметра во всех се чениях Отклонение от круглости Овальность, непостоянство 0, диаметра в поперечном сече нии Отклонение от парал- Отклонение от параллельности 0,1 А лельности плоскостей плоскостей совместно с откло нением от плоскостности рас сматриваемой поверхности А Отклонение от перпенди- Отклонение от перпендикулярно 0,1 А кулярности плоскостей сти плоскостей совместно с от клонением от плоскостности рас сматриваемой поверхности А Таблица 2 - Ошибки при указании рассматриваемых или базовых элементов деталей Правильное указа Определение Неправильное указа ние допуска формы Изложение в по ГОСТ ние допуска формы и ТТ и (или) расположе 2.0308-79 (или) расположения ния Если допуск Допуск ради 0,1 АБ 0,1 АБ относится к ального биения d поверхности поверхностей или ее профи- d1, d2 и d лю (линии), d3 относитель то стрелку но общей оси Б А располагают поверхностей Б А на достаточ- d1 и d3 0, ном расстоя- мм нии от конца Допуск торцо- 0, 0, размерной вого биения линии (раз- рассматривае мерной стрел- мой поверхно ки) сти относи тельно оси от верстия 0,1 мм Если допуск от- Допуск симмет носится к оси ричности паза или плоскости относительно симмет-рии оп- оси вала 0,1 мм в ределенного Т 0, диаметральном Т 0, элемента, то ко- выражении нец соедини тельной линии должен совпа дать с продол жени-ем раз мерной линии соответствую щего размера Если допуск от- Допуск парал- D D носится к общей лельности общей оси или плоско- оси отверстий сти симметрии D1 и D2 от и из чертежа яс- носительно А А но для каких плоскости А 0, элементов дан- мм на длине ная ось (плос мм D1 D кость) является 0,01/100 А общей, то со- 0,01/100 А единительную линию про водят к общей оси Соединительная Допуск парал ли-ния может лель-ности оси 0,1 А 0,1 А быть пря-мой отверстия Б от или ломаной, носительно оси однако, конец отверстия А в линии, оканчи- общей плоскости Б Б вающийся стрел- 0,1 мм на длине кой, должен отверстия быть обращен к контурной (вы А А носной) линии элемента, огра ниченного до пуском, в на правлении изме рения отклоне ния Таблица 3 - Ошибки при указании собственно допусков формы и расположения поверхностей деталей Правильное Изложение в Неправильное Правило по ГОСТ 2.308- указание допуска ТТ указание допуска Линейные и угловые размеры, Позиционный определяющие номинальное допуск от расположение элементов, огра- верстий D ничиваемых допусками накло- 0,1 мм в ра 3 отв. D 3 отв. D на, формы заданных поверхно- R 0,1 0, диусном стей или профиля и позицион- D ного допуска указывают на чер тежах без предельных отклоне ний и заключают в прямо угольные рамки Перед числовым значением до пуска необходимо вписывать символ, если круговое или цилиндрическое поле допуска указано диаметром;

символ R, если то же поле допуска указа но радиусом УДК АНАЛИЗ МИКРОСТРУКТУРЫ СОЕДИНЕНИЯ ОСНОВНОГО И ДОБАВОЧНОГО МЕТАЛЛА ПРИ ВОСТАНОВЛЕНИИ ДЕТАЛИ ЭМО А.В. Герасимова, 5 курс, инженерный факультет Научный руководитель – И.И. Галактионов Ульяновская ГСХА Проведенный анализ технологии восстановления деталей с добавоч ным металлом, металлографические исследования зоны соединения доба вочного и основного металлов, прочности сцепления покрытия с основой показали, что в процессе восстановления обеспечивается надежное соеди нение только первого витка проволоки с основным металлом, последую щие витки имеют лишь «мостики» схватывания с основой. Соответствен но и прочность сцепления первого витка проволоки с основным металлом на порядок выше прочности сцепления последующих витков [1].

В процессе приварки проволоки на поверхности детали по винтовой линии перемещается сосредоточенный источник тепла, создавая зону тер мического влияния шириной 3…4 мм. и вызывая интенсивное окисление высаженной поверхности детали. Из-за скоротечности процесса сварки и использования охлаждения оксидная пленка темно-синего цвета образует ся лишь на поверхности зоны термического влияния, которая распростра няется до середины соседней высаженной канавки. Поэтому приварка вто рого и последующих витков идет по окисленным канавкам, не обеспечивая физического контакта, активации поверхностей и, как следствие, надежно го соединения металлов.

Рис. 1. Несплошность линии соединения по дну канавки.

Удаление оксидной пленки механическим способом с помощью вращающейся металлической щетки оказалось затруднительным из-за вы сокой прочности оксидной пленки.

Более эффективным оказался химический способ – использование ортофосфорной кислоты. Кислота вводится с помощью узкого вращающе гося тампона непосредственно в завариваемую канавку. Недостатками способа являются вредные испарения и стоки, а также то, что при длитель ном воздействии кислоты на поверхности детали образуется сплошной толстый слой нерастворимого в воде фосфата железа, полностью исклю чающего соединения металлов.

Проведенные исследования зоны соединения металлов показали, что, как правило, сплошное соединение металлов не образуется. Чаще всего добавочный металл не сваривается с основным по дну высадки, иногда до бавочный металл не полностью заполняет высадку, особенно при малых радиусах закругления дна канавки. (Рис. 1). Такие участки составляют 5…10% от общей линии соединения. Это объясняется тем, что в процессе сварки по дну высаженной канавки не обеспечивает полный физический контакт металлов. Добавочный металл заполняет дно канавки в послед нюю очередь.

Взаимная деформация и перемещение добавочного и основного ме таллов отсутствуют. Условия для протекания всех этапов соединения ме таллов в твердой фазе по дну канавки необходимо увеличить радиус дна высаженной канавки и увеличить усилие прижатия приваривающего роли ка.

На рис. 2 показана зона соединения добавочного и основного метал лов при восстановлении деталей по известной технологии с однозаходной высадкой. Из рисунка видно, что сплошное соединение произошло лишь с одной стороны высаженной канавки, более удаленной от зоны сварки. С другой стороны канавки имеются лишь единичные «мостики» схватывания в местах разрушения оксидной пленки. Именно эта толстая пленка оксида железа, которая появляется в процессе приварки проволоки, препятствует соединению металлов.

Использование ортофосфорной кислоты для удаления оксидной пленки улучшает качество сварки (рис. 3). Оксидная пленка отсутствует, линия соединения размыта, с правой стороны линия соединения металлов не просматривается совсем.

Рис. 2. «Мостики» схватывания на окисленной части канавки.

Рис. 3. Окисная пленка удалена ортофосфорной кислотой.

При восстановлении деталей по новой технологии с двузаходной вы садкой, соединение добавочного и основного металлов протекает по чис тым, не окисленным канавкам, образуется сплошное соединение по всей линии контакта добавочного и основного металлов (рис. 4), за исключени ем дна канавки, где возможны незначительные несоединенные участки.

Как видно из рисунка 4, в процессе объемного взаимодействия металлов произошла миграция межзеренных границ, линия соединения размыта, местами совсем не просматривается. Конечно, свариваемые поверхности являются относительно чистыми, исключить наличие на поверхности ад сорбированных газов, влаги, различных пленок затруднительно даже в ва кууме [2].

Рис. 4. Основа – сталь 45, добавочный металл – проволока марки 45.

Но они легко разрушаются в процессе образования физического кон такта, растворяются в процессе схватывания и объемного взаимодействия соединяемых металлов и не являются препятствием для сварки металлов в твердой фазе.

Электромеханическая высадка поверхности с оптимальным радиу сом дна канавки и дополнительная ОУЭМО восстановленных деталей обеспечивает усталостную прочность близкую к усталостной прочности новых деталей [4].

Литература:

1. Аскинази Б.М.. Щеголев Е.А. «Электромеханический способ вос становления деталей с добавочным металлом».Уляновск, 1969 г.

2. Минибаев Г. Г. «Повышение эффективности восстановления дета лей типа «вал» электромеханической обработкой с добавочным металлом».

Саранск, 1995г.

3. Методика определения экономической эффективности внедрения новой техники и передовой технологии. Москва: АН СССР, Госплан, г.

4. Янковский В.М., Доминская Л.А. Структурые превращения при контакной сварке и последующей термической обработке. Сварочное про изводство, 1968, № 3.

УДК 631. АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ВТУЛКИ ВЕРХНЕЙ ГОЛОВКИ ШАТУНА, ОБРАБОТАННОГО ЭЛЕКТРО МЕХАНИЧЕСКИМ ДОРНОВАНИЕМ Р.И. Гизатуллин, 3 курс, ССО, инженерный факультет Научный руководитель – к.т.н., доцент А.В. Морозов Ульяновская ГСХА При электромеханическом дорновании в процессе обработки детали через место контакта инструмента с деталью проходит ток большой силы и низкого напряжения, приводящий к сильному нагреву неровностей по верхности и, как следствие, к снижению прочности и твердости металла, что обеспечивает деформацию и сглаживание детали под давлением инст румента а также к снижению усилия дорнования, и в результате этого уп рочнение поверхностного слоя [1].

1 - вертикально-фрезерный станок;

2 - инструмент (дорн);

3 - брон зовая втулка;

4 - шатун Рисунок 1 - Схема установки для электромеханического дорнования втулки верхней головки шатуна Эффективность использования данного способа оценивается по двум основным критериям: глубина упрочнённого слоя и качество, полученного прессового соединения [2].

Исследования микроструктуры и глубины упрочнения поверхностного слоя бронзовой втулки Бр АЖ 9-1 после электромеханического дорнования ее в верхней головке шатуна выполнялись в металлографической лаборатории ОАО «УАЗ».

а б в Рисунок 2 – Изменение глубины упрочнённого слоя после ЭМД втулки из бронзы марки БрАЖ 9-1 при = 66 мм/мин с натягом i = 0,4 мм, в зависимости от силы тока: а) I = 4800 A;

б) I = 5100 A;

в) I = 5400 A При визуальном исследовании было установлено, что поверхность обработанная ЭМД отличается от необработанной ярко выраженным крас новатым оттенком эти изменения в поверхностном слое втулки были под тверждении и при металлографических исследованиях.

При исследовании структуры поверхностного слоя и структуры по сечению образца можно отметить, что в поверхностном слое наблюдается меньшее количество эвтектоида, а также менее выражены двойниковые образования в фазе (рисунок 2).

Рисунок 3 – Зависимость распределения микротвердости по глубине от плотности тока при электромеханическом дорновании бронзовой втулки шатуна ЗМЗ- При сравнительном анализе глубины упрочнённого слоя в зависи мости от силы тока (рисунок 2, 3) было установлено, что с увеличением силы тока, глубина упрочнённого слоя увеличивается и превышает в 1,5 - раза твёрдость поверхностного слоя полученного после раскатывания, что свидетельствует об эффективности данного способа.

Литература:

2. Фёдоров С.К., Морозов А.В. Авторское свидетельство «Способ сборки деталей с натягом» № 2305028 опубл. 27.08.07 Бюл. № 24.

3. Морозов А.В., Фёдорова Л.В. Влияние режимов электромеханиче ского дорнования на глубину упрочненного слоя тонкостенной втулки.

Материалы всероссийской научно-практической конференции Ульяновск, УДК 631. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ПРИЧИН ПОТЕРИ РА БОТОСПОСОБНОСТИ ВТУЛКИ ВЕРХНЕЙ ГОЛОВКИ ШАТУНА Р.И. Гизатуллин, А.Р. Валитов 3 курс, ССО, инженерный факультет Научный руководитель – к.т.н., доцент А.В. Морозов Ульяновская ГСХА Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное воз вратно-поступательное движение поршней, воспринимающих давление га зов, во вращательное движение коленчатого вала. Детали кривошипно шатунного механизма можно разделить на две группы: подвижные и не подвижные. К первой группе относится поршень с кольцами и поршневым пальцем, шатун, коленчатый вал и маховик, ко второй - блок цилиндров, головка блока, крышка блока распределительных зубчатых колес и поддон (картер). В обе группы входят также и крепежные детали.

30% 45% 15% 10% прочие деф екты деф екты блока деф ектыгазораспрелделительного механизма деф екты ш атунно-поршневой группы Рисунок 1 – Процентное соотношение износа деталей двигателя Анализируя диаграмму видно, что одно из наиболее часто выходя щих из строя деталей, является шатун.

Рисунок 2 - Шатун двигателя ЗМЗ- Назначение шатуна заключается в передаче усилий от поршня к ко ленчатому валу. Шатун имеет следующие элементы:

1) верхнюю головку, соединяющуюся при помощи пальца с порш нем;

2) стержень шатуна;

3) нижнюю головку, соединяющуюся с шейкой коленчатого вала.

Когда палец не крепится жестко в верхней головке шатуна, в нее за прессовывается втулка и предусматривается отверстие или прорезь для смазки. Стержень шатуна обычно имеет двутавровое сечение;

шатуны со стержнями круглого, овального или крестообразного сечения в настоящее время почти совершенно вышли из употребления. Если поршневой палец смазывается принудительно, то вдоль стержня шатуна делается канал для подачи смазки.

Рисунок 3- Процентное соотношение дефектов шатуна Анализируя характер износа, было установлено, что высокий про цент износа имеет отверстие во втулке верхней головки шатуна.

Следы износа Рисунок 4 – Характер износа втулки верхней головки шатуна двига теля ЗМЗ- В процессе работы двигателя шатуны испытывают значительные знакопеременные нагрузки. При движении поршня во время рабочего хода и такта сжатия, шатун сжимается силами давления газов, воспринимаемы ми поршнем. Силы инерции поршня стараются оторвать поршень от шату на, а значит растянуть шатун. При нормальных условиях работы, износа шатуна не происходит. При отсутствии смазки или её низком качестве мо жет произойти схватывание, а вследствие этого проворачивание верхней втулки или вкладышей, что приводит к задирам в верхней головки шатуна.

Износ верхней головки шатуна может происходить из-за частой замены верхней втулки. Данный износ связан с высокими циклическими нагруз ками, приводит к увеличению зазора между сопряжениями, появлению ха рактерного стука в двигателе.

В основном ремонт отверстия верхней головки шатуна заключается в замене изношенной втулки на новую. Для этого изготавливается новая втулка из бронзы, запрессовывается в верхнюю головку шатуна, затем просверливается отверстие во втулке для смазки поршневого пальца. За ключительными операциями является растачивание и последующее раска тывание установленной втулки до номинального размера.

Обзор существующих технологий восстановления и упрочнения, анализ их преимуществ и недостатков позволяет рекомендовать техноло гию электромеханического дорнования (ЭМД) отверстия втулки верхней головки шатуна в процессе её установки, как один из эффективных спосо бов повышения долговечности данных втулок при их ремонте [1].

Литература:

1. Фёдоров С.К., Морозов А.В. Авторское свидетельство «Способ сборки деталей с натягом» № 2305028 опубл. 27.08.07 Бюл. № 24.

УДК 621.922.079 (088.8) ТОРЦОВЫЕ АБРАЗИВНЫЕ КРУГИ ДЛЯ МЕЛКОСЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА С. Н. Гусев, 4 курс, машиностроительный факультет Научный руководитель – к.т.н., доцент Ю. М. Правиков Ульяновский государственный технический университет Снизить теплонапряженность процесса обработки заготовок, что особенно важно при шлифовании кругами на органических (вулканитовых, бакелитовых) связках, имеющих низкую (до 300° С) теплостойкость, мож но путем применения кругов с прерывистой режущей поверхностью [1].

Нами предложены конструкции торцовых абразивных кругов с пре рывистой режущей поверхностью для использования в условиях единич ного и мелкосерийного производства.

Сборный торцовый абразивный круг, показанный на рис. 1, содер жит металлический корпус 1 (рис. 1, а), в радиальных пазах которого раз мещены с помощью самородных шпонок сегменты 2, выполненные в виде частей кругового кольца и несущие на торцовых поверхностях рабочие слои 3 из абразивного материала. Сегменты 2 закреплены в корпусе 1 вин тами 4, имеющими возможность перемещения вдоль внутренних радиаль ных пазов корпуса.

Сборный торцовый абразивный круг используют следующим обра зом. Абразивонесущие сегменты 2 устанавливают в радиальных пазах кор пуса на расстоянии L от периферии корпуса с помощью линейки или спе циального шаблона и закрепляют винтами 4. Круг балансируют в сборе с планшайбой и правят. Значение расстояния L выбирают, исходя из тре буемого по условиям шлифования (материала обрабатываемых заготовок, режима шлифования и других параметров) расстояния между сегментами (длины впадины) п (рис. 1, б). В свою очередь соотношение между длиной впадины п и длиной режущего сегмента р зависит от требуемых размер ной стойкости круга, шероховатости шлифованной поверхности, допус каемой температуры в зоне резания и его выбирают, руководствуясь суще ствующими рекомендациями [2].

Рис. 1. Сборный торцовый абразивный круг Применение такого круга в условиях единичного и мелкосерийного производств позволит обеспечить низкую теплонапряженность процесса обработки заготовок из различных материалов за счет регулирования рас стояния между сегментами. Причем регулирование этого расстояния не требует наличия нескольких комплектов сменных сегментов и соответст вующей замены одного комплекта другим. Эти факторы существенно уменьшают стоимость круга и затраты на обработку, обусловленные вре менем регулирования круга.

Торцовый абразивный круг на рис. 2 содержит металлическую планшайбу 1 со сквозными пазами на ее периферии;

сменные сегменты 2, выполненные в виде частей кругового кольца, на обеих торцовых поверх ностях которых размещены слои из сверхтвердого материала 3. Сегменты крепятся на периферийной поверхности планшайбы с помощью осей 4, шайб 5 и гаек 6. Для определения углового положения сменных абразиво несущих сегментов использованы риски 7, нанесенные на торцовой по верхности планшайбы 1.

Круг используют следующим образом. Сменные сегменты 2 уста навливают на периферийной поверхности планшайбы, совмещая их одно именные (левые или правые) края с соответствующими рисками на торце планшайбы (см. рис. 2, б). Закрепляют сегменты в требуемом положении с помощью осей 4, располагая последние в пазах планшайбы и затягивая гайки 6. Инструмент балансируют, устанавливают на шпиндель станка, правят любым известным способом и используют для шлифования до пол ного износа слоев из сверхтвердого материала на торцах сегментов 2. Для использования абразивных слоев 3 на противоположных торцах сменных сегментов 2 гайки 5 "ослабляют", поворачивают сегменты на 180°, закреп ляют их в этом положении, затягивая гайки 6 на осях 4, балансируют круг, устанавливают на шпиндель станка, правят и вновь используют для шли фования.

Рис. 2. Торцовый абразивный круг Для обеспечения возможности регулирования расстояния между аб разивонесущими сегментами и достижения оптимального соотношения длины впадин lп к длине режущего выступа lp круг снабжен заменяемыми комплектами таких сегментов с различной протяженностью абразивоне сущего слоя, например состоящими из шести, восьми, десяти и более сменных сегментов. В зависимости от условий шлифования устанавливают тот или иной комплект сегментов 2, используя для определения их углово го положения в круге риски 7, расположенные с заданным шагом на тор цовой поверхности планшайбы 1 (см. рис. 2, б).

Применение предлагаемого торцового абразивного круга особенно эффективно в условиях единичного и мелкосерийного производств, так как позволяет обеспечить низкую теплонапряженность процесса шлифования заготовок из различных материалов за счет изменения расстояния между сменными сегментами. Кроме того, достоинством разработанных кругов является рациональное расходование абразивных материалов за счет ис пользования металлического корпуса многократного применения.

Литература:

1. Абразивная и алмазная обработка материалов: справочник / Под ред. доктора техн. наук, проф. А. Н. Резникова. М.: Машиностроение, 1977.

391 c.

2. Якимов А. В. Прерывистое шлифование. Киев-Одесса: Вища шко ла, 1986. 176 с.

УДК 631.3.004. ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ДЕФЕКТОВ И ИЗНОСОВ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ПАР ТРЕНИЯ ОБЪЕМНОГО ГИДРОПРИВОДА ГСТ- А.М. Земсков, 4 курс, Институт механики и энергетики, Научный руководитель – к.т.н., ст. преподаватель Д.А. Галин Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева Анализ литературных источников [1] показал, что современные зер ноуборочные комбайны ДОН-1500, НИВА-ЭФФЕКТ, Енисей 1200/950/960/970 ("Руслан"), Кедр-1200, кормоуборочные ДОН 750/680/680М, Енисей-324, КСК-100А, Полесье-250, КСКУ-6АС ("Херсо нец-200"), корнеуборочные и ботвоуборочные РКМ-4, РКМ-6, КС-6Б, КСК-4, МБС-6, косилки-плющилки ДОН-800, КПС-5Г, а также дорож ные катки ДУ-47/71/96/97, асфальтоукладчики СД-404, ДС 173/179/191/504/505, автобетоновозы СБ-92В/159Б/172-1/237, АБС 4/5/6/7/8, СМБ-060, горные машины УБШ-501Б, УБШ-312Б, а также зару бежная техника корпораций «John Deere», «Challenger», «New-Holland», «Claas», «Case», «Massey Ferguson», «Fendt», «Valtra» и т.д. оснащены раз личными гидрофицированными узлами, в том числе объемным гидропри водом типа ГСТ-90.

Объемный гидропривод ГСТ – это система устройств, для приведе ния машины в движение посредством рабочей жидкости.

От технического состояния (работоспособности) ГСТ во многом за висят надежность и эксплуатационные показатели машин [2].

В учебно-научно-производственном центре ИМЭ МГУ им. Н.П. Ога рева в период с 2006-по 2008 гг. были проведены исследования поступив шей на ремонт партии объемных гидроприводов ГСТ-90, эксплуатировав шихся на зерноуборочных комбайнах в хозяйствах республики Мордовия.

Целью данных исследований было определение основных дефектов ресурсных деталей ГСТ-90 и коэффициентов их повторяемости.

Перед проведением первичной дефектации и микрометражных ис следований агрегаты разбирались, промывались в моечной машине и про сушивались.

Дефекты поверхностного слоя деталей (царапины, риски, сколы) оп ределялись внешним осмотром, остальные - инструментальными методами контроля [3].

Исследованиям подвергались следующие детали (допустимые значе ния параметра) [1]:

- распределитель стальной (толщина не менее, мм - 7,65);

- распределитель латунный (толщина не менее, мм - 7,65);

- распределители в сборе (толщина не менее, мм - 15,45);

- опора (толщина не менее, мм - 7,20);

- сепаратор (толщина не менее, мм - 8,85);

- пята поршня (толщина не менее, мм - 5,14);

- втулка блока цилиндров (диаметр не более, мм - 20,650);

- поршень (диаметр не менее, мм - 20,601).

Результаты первичной дефектации следующие:

- наибольшая доля дефектов – 95% приходится на распределитель стальной, распределитель латунный, поршень, втулку блока цилиндров, пяту, опору, упор, золотник и отверстие корпуса клапанной коробки;

- 85 % дефектов имеет люлька, тяги и поршни сервомеханизма;

- 35% дефектов имеют шлицы вала;

- 30% дефектов имеют втулки торцового уплотнения;

- 25% дефектов имеет шестеренный насос подпитки;

- 15% дефектов имеют клапанная коробка с клапанами высокого дав ления и сервоклапаны;

- 10% дефектов имеют предохранительные клапаны и пружины кла панов;

- 5% дефектов имеют корпуса насоса и гидромотора.

На следующем этапе исследований проводились детальные микро метражные исследования. Исследованиям подверглись поршневые и зо лотниковые пары.

Для определения величины износа поршневых пар (сопряжение «поршень – втулка блока цилиндров») измерениям подвергался наружный диаметр поршня, номинальный диаметр 20,6070,0024 мм и внутренний диаметр втулки блока цилиндров, номинальный диаметр 20,632+0,016 мм.

Поршни и втулки блока цилиндров маркировались, что позволило не обезличивать сопряжения и более достоверно определить фактический из нос и зазор в паре.

Для определения величины износа золотниковых пар (сопряжение «золотник – отверстие корпуса клапанной коробки») ГСТ-90 проводились детальные микрометражные измерения размеров золотника и отверстия корпуса клапанной коробки.

В качестве средств измерения поршневых и золотниковых пар ис пользовались следующие инструменты: рычажный микрометр МРП 0- ГОСТ 11098-75 с точностью 0,001 мм;

индикаторный нутромер 10- ГОСТ 868-82 с точностью индикаторной головки 0,001 мм. Для настройки измерительных инструментов использовались плоскопараллельные конце вые меры 1-го класса точности.

По завершении замеров производилась первичная обработка данных, подсчитывались погрешности формы и износ по каждому поршню и каж дой втулке, золотнику и отверстию, а также максимальный зазор в сопря жениях.

Схема измерения поршня, втулки блока цилиндров, золотника и от верстия корпуса клапанной коробки представлена на рисунке 1.


В результате проведения микрометражных исследований было уста новлено, что износ сопрягаемых поверхностей поршня и втулки блока ци линдров происходит неравномерно по длине и образующей этих деталей.

Наибольшему износу подвержены 2-е и 4-е сечение поршня, 1-е и 5-е се чение втулки блока цилиндров (рис. 1), что подтверждает выдвинутую ра нее гипотезу о том, что в процессе работы поршневой пары происходит перекос поршня относительно втулки.

Рисунок 1. Схема измерения: а) – поршня;

б) – втулка блока цилинд ров;

в) - золотника;

г) – отверстия корпуса клапанной коробки Микрометраж корпуса клапанной коробки показал, что отверстие корпуса также имеет неравномерный износ. Наибольший износ имеет та часть клапанной коробки, которая большее время связана с линией высо кого давления, т. е. с напорной гидролинией при движении машины впе ред.

Рисунок 2. Плотности распределения максимальных износов поршня и втулки блока цилиндров: 1 - износ поршня;

2 – износ втулки блока ци линдров;

uп ср = 5,6 мкм - средний износ поршня;

uв ср = 21,3 мкм - средний износ втулки блока цилиндров Плотности распределения максимальных износов поршня и втулки блока цилиндров представлены на рисунке 2.

Значение максимального износа поршня лежит в пределах 0...22 мкм при среднем значении 5,6 мкм. Максимальный износ втулки находится в пределах 2...52 мкм при среднем значении 21,3 мкм. Втулка изнашивается в 3,8 раз интенсивнее, чем поршень. Это говорит о несоответствии физико механических свойств деталей данной пары.

На рисунке 3 представлена плотность распределения фактического зазора в поршневой паре.

Минимальное и максимальное значения фактического зазора в поршневой паре, соответственно, 34 и 84 мкм, при среднем значении 53, мкм.

Максимальный износ золотника лежит в пределах 2…8 мкм, при среднем значении 4,9 мкм. Максимальный износ отверстия корпуса кла панной находится в пределах 6…44 мкм, при среднем значении 25,2 мкм.

Отверстие корпуса изнашивается в 5,14 раз интенсивнее, чем золотник.

Это говорит о несоответствии физико-механических свойств деталей дан ной пары.

Таким образом, анализ представленных результатов показывает, что поршни, золотники, втулки и отверстия корпусов клапанных коробок имеют малые линейные износы.

Первичная дефектация и микрометражные исследования деталей ГСТ-90, поступивших на ремонт показали что:

- наибольшая доля дефектов – 95% приходится на распределитель стальной, распределитель латунный, поршень, втулку блока цилиндров, пяту, опору, упор, золотник и отверстие корпуса клапанной коробки;

- детали имеют различную интенсивность изнашивания, так втулка изнашивается в 3,8 раз интенсивнее, чем поршень, отверстие корпуса кла панной коробки изнашивается в 5,14 раз интенсивнее, чем золотник;

- поршни, золотники, втулки и отверстия корпусов клапанных коро бок имеют малые линейные износы.

Рисунок 3. Плотность распределения фактического зазора в поршне вой паре: zтех = 33 мкм - средний технологический зазор в поршневой паре;

zп ср = 53,8 мкм - средний фактический зазор с учетом нормативных тре бований Таблица 1 - Основные статистические характеристики и параметры распределения износов деталей и зазоров в сопряжениях Матема- Средне- Параметры Интер- тиче- квадра- Коэффи- закона № Наименование вал зна- ское тическое циент ва- Вейбулла п/п параметра чений ожида- отклоне- риации, а b ние, mх ние, х Максимальный износ поршня, 1 1-22 5,60 4,03 0,72 6,10 1, мкм Максимальный износ втулки 2 2-52 21,30 8,89 0,42 23,70 2, блока цилиндров, мкм Максимальное приращение 3 1-51 20,80 11,60 0,56 23,21 1, зазора в поршневой паре, мкм Максимальный износ золот 4 2-8 4,90 1,97 0,40 5,64 2, ника, мкм Максимальный износ отвер стия корпуса клапанной ко 5 6-44 25,20 12,78 0,51 28,40 2, робки, мкм Максимальное приращение 6 зазора в золотниковой паре, 4-70 35,20 18,61 0,53 39,60 1, мкм Эти данные являются исходными при определении степени техноло гического воздействия.

Для восстановления данных сопряжений, по нашему мнению, наибо лее эффективным будет являться метод электроискровой обработки, под робно описанный в работах [4,5] Литература:

1. Электронный каталог ОАО «Гидромаш» [Электронный ресурс].

Режим доступа: http://www.gidromash.net/ - Загл. с экрана.

2. Горбатов В.В. Почему низка надежность гидрообъемного привода / В.В. Горбатов // Техника в сельском хозяйстве. 1987. № 9. С. 43-45.

3. Бабусенко, С. М. Ремонт тракторов и автомобилей / С. М. Бабусен ко // 3-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1987. – 351 с.: ил.

4. Бурумкулов Ф.Х. Электроискровая обработка металлов - универ сальный способ восстановления изношенных деталей / Ф.Х. Бурумкулов, В.П. Лялякин, И.А. Пушкин, С.Н. Фролов // Механизация и электрифика ция сельского хозяйства. 2001. №4. - С. 23-28.

5. Бурумкулов Ф.Х. Упрочнение поверхностей высоконагруженных пар трения электроимпульсным легированием / Ф.Х. Бурумкулов, П.А.

Бушма, Л.М. Лельчук // Тяжелое машиностроение. 1999. №2. - С. 5-6.

УДК 621.787.4;

669. ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНЫЙ МЕТОД УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ Игнатов Д.В., 3 курс, инженерный факультет Научный руководитель – к.т.н. М.Н. Горохова Рязанский ГАТУ В направлении получения высоколегированных покрытий наиболее перспективными из электрофизических методов являются: электроискро вые и электроимпульсные. Покрытия, получаемые этими методами, отли чаются: высокой прочностью сцепления с материалом основы;

не требуют предварительной подготовки поверхности;

возможно нанесение покрытий не только из металлов и их сплавов, но и композиционных материалов;

по зволяют получить биметаллическую деталь с пластичной, прочной сердце виной и твердой износостойкой поверхностью. Износостойкость деталей, покрытых твердым сплавом, повышается в 2…6 раз. Образуется прочное сцепление покрытия с исходным материалом, вследствие диффузии уп рочняющего металла в поверхностный слой детали. Восстановление изно шенных деталей электроискровым наращиванием весьма эффективно.

Стоимость работ не превышает 10% стоимости новых деталей.

При электроискровом наращивании слоя под воздействием электри ческих разрядов в газовой среде между двумя электродами, соединенными с источником электрического тока происходит перенос материала через искровой промежуток с одного электрода и отложение его на другом, про тивоположном электроде [1].

Механизм перенесения металла при электроискровом и электроим пульсном наращивании покрытия в достаточной мере еще не изучен. В ли тературе отсутствует единое мнение о сущности процесса, и существуют в основном две рабочие гипотезы:

1) перенос частиц металла упрочняющего электрода на деталь осно ван на полярном эффекте в момент прохождения искрового разряда [2];

2) перенос и упрочнение металла происходит в результате термиче ского воздействия электрического разряда при контактировании электрода с деталью и ее закалки [3].

При электроимпульсном методе обработки различают фазу неустой чивого искрового разряда, переходящего в стадию искродугового и фазу устойчивого дугового разряда. При электроискровой обработке образова ние искродугового разряда является завершающей стадией, а для электро импульсного процесса – начальной, после окончания которой образуется дуговой разряд с большей плотностью тока на электродах [2]. Следова тельно, можно предположить, что использование кратковременных дуго вых разрядов в магнитном поле при электроимпульсном методе (ЭИМ) бу дет способствовать повышению производительности процесса нанесения металлических покрытий.

При электроискровом способе, имеющем искровую и искродуговую форму разряда, энергоносителем являются преимущественно электроны, а при электроимпульсном, имеющем дуговую форму разряда – ионы [3].

Этот факт также подтверждает, что одним из основных факторов при пе реносе материала на деталь является полярный эффект, который усложня ется наложением постоянного продольного магнитного поля. Появляется необходимость выяснить степень влияния полярности электрического и магнитного полей на перенос порошка и на выбор принципиальной схемы технологического процесса.

В литературе рассматриваются процессы упрочнения металла с раз личной полярностью силового электрического поля. Авторами [2] было установлено, что полезный эффект имеет место при прямой полярности электрического поля. С физической точки зрения нанесение металлических покрытий ЭИМ в магнитном поле основано главным образом на тепловом воздействии на порошок импульсов электрического тока, непрерывно под водимых в межэлектродное пространство. Непосредственный подвод энер гии осуществляется при электрическом контакте электрода и детали. Де таль и электрод являются полюсами электрической и магнитной цепей. За мыкание цепи электрод- деталь осуществляется мостиками, состоящими из нескольких отдельных частиц порошка, которые заполняют весь межэлек тродный промежуток. Мостики из металлических частиц располагаются между полюсами вдоль силовых линий электрического и магнитного по лей. Из множества таких мостиков можно выделить отдельную цепочку частиц порошка, как показано на рисунке 1. Можно принять, что они име ют шарообразную форму, и для любой элементарной цепочкой частиц бу дут осуществляться точечные контакты, электрод-частица, частица частица и частица-деталь.

Рис 1. - Схема расположения точечных контактов 1– электрод;

2 - зёрна порошка;

3 – деталь Исходя из известных положений, можно представить протекание электрических процессов в межэлектродном промежутке в следующей по следовательности. В момент короткого замыкания происходит быстрое на растание электрического тока, которое сопровождается большим выделе нием тепла в точках контакта. Образующееся тепло расходуется в основ ном на оплавление частиц порошка, имеющих значительно меньшую мас су по сравнению с электродами, и на подогрев поверхности электродов.

Точечные контакты исчезают, вследствие образования жидкой заряженной фазы и разрыва ее взаимодействием электрического и магнитного полей.

Далее образуются ионизированные каналы проводимости между близко расположенными электродами. Оторвавшиеся заряженные расплавленные частицы порошка разгоняются магнитным полем и достигают нагретых участков поверхности детали и прочно сцепляются с ней. Электрические импульсы тока (рис. 2) при прохождение через точечные контакты преоб разуются в тепловые и воздействуют на электрод и на деталь. При этом электрическое сопротивление и распределение теплового потока в контак тах, очевидно, будут неодинаковыми, так как они зависят от материала электродов и порошка и их теплофизических констант (электропроводно сти, теплоемкости, теплопроводности и других).

Рис. 2. - Трехимпульсная система э. д. с и токов.

Стойкость материала электрода зависит от его теплофизических ве личин и может характеризоваться критерием Палатника (относительным коэффициентом эрозионной стойкости – II), определяемым по формуле [2]:

П сТ п, (1) с – удельная теплоемкость;

– коэффициент теплопроводности;

– плотность материала;

Тп – температура плавления.

Таким образом, электроимпульсный нанесения металлических по крытий в магнитном поле является сложным, недостаточно изученным, электрофизическим процессом.

Литература:

1. Горохова М.Н. Диссертация на соискание ученой степени канди дата технических наук «Совершенствование электрофизического процесса нанесения ферромагнитных порошков в пульсирующем магнитном поле с целью повышения прочностных характеристик восстановленных деталей сельскохозяйственной техники» - Рязань - 2005 г.

2. Пучин Е.А. Технология ремонта машин – Москва «Колос» 2007.

3. Адаскин А.М., Зуев В.М. Материаловедение (металлообработка) – Москва Издательский центр «Академия», УДК 678.026.345 (048.8) ИССЛЕДОВАНИЕ АДГЕЗИИ ПОКРЫТИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ СВЕРХ ЗВУКОВЫМ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМ НАПЫЛЕНИЕМ Р. А. Карташов, 3 курс, факультет агротехники и энергообеспечения Научный руководитель – д.т.н. профессор Ю. А Кузнецов Орловский государственный аграрный университет Газодинамический сверхзвуковой способ напыления покрытий раз работан на основе открытого в 80-х годах 20-го века эффекта закрепления твердых частиц, движущихся со сверхзвуковой скоростью, на поверхности при соударении с ней [1].

Суть газодинамического напыления (ГДН) состоит в том, что мелкие металлические частицы, находящиеся в твердом состоянии, ускоряются сверхзвуковым газовым потоком до скорости несколько сотен метров в се кунду и направляются на восстанавливаемую поверхность детали. Сталки ваясь с поверхностью в процессе высокоскоростного удара, частицы за крепляются на ней, формируя сплошное покрытие. При этом частицы по рошка обычно имеют температуру значительно ниже температуры их плавления. Схема формирования покрытий сверхзвуковым газодинамиче ским напылением представлена на рис. 1. [1].

Типичная структура покрытия, сформированного ГДН, представлена на рис.2.

Рисунок 1. – Схема формирования покрытий способом ГДН [1].

Рисунок 2. – Микроструктура покрытия, полученного ГДН из по рошкового материала марки А-80-13, 200. 1 – основа, 2 – покрытие;

– частицы оксида алюминия. Режимы напыления: давление воздуха в на пылительном блоке – 0,7 МПа;

дистанция напыления – 15 мм;

темпера тура нагрева воздуха в напылительном блоке – 400 оС.

Ниже представлены результаты исследования адгезии покрытий, сформированных ГДН.

Для нанесения порошковых материалов на образцы использовали комплект для сверхзвукового газодинамического напыления «ДИМЕТ 403» (рис. 3), разработанный и изготовленный в Обнинском центре по рошкового напыления. Прочность сцепления покрытий определяли штиф товым методом. Образцы изготавливали из алюминиевого сплава АК7ч.

При напылении покрытий использовали порошок марки А-80-13 ТУ 1791 011-40707672-00.

Исследования адгезии напыленных покрытий в зависимости от тем пературы нагрева воздуха в напылительном блоке установки (рис. 4) показали, что с увеличением температуры адгезионная прочность покры тий снижается.

Рисунок 3 – Общий вид комплекта «ДИМЕТ-403» для сверхзвуково го газодинамического напыления порошковых материалов: 1 – сопло СК-6;

2 – силиконовый переходник;

3 – напылитель ДМ-43;

4 – кнопка подачи по рошка;

5 – трубка подачи порошка;

6 – пневмокран напылителя;

7 – ма нометр;

8 – фильтр-регулятор N204-DOO;

9 – блок контроля и управления БКУ-03;

10 – питатель ПВ-43.

а МПа 200 400 Тв, о С Рисунок 4 – Зависимость прочности сцепления покрытий от темпера туры нагрева воздуха в напылительном блоке.

Это объясняется тем, что с увеличением температуры воздуха уве личивается термодинамическая активность напыляемых частиц. Поэтому, закрепляться на поверхности будут не только частицы, обладающие доста точной кинетической энергией для этого, но и частицы с меньшей кинети ческой энергией, но с большей температурой. Это приводит к увеличе нию эффективного использования напыляемого материала, с одновремен ным снижением адгезии покрытия. Из рис. 4 видно, что максимальная прочность сцепления покрытий с основой достигается при нагреве воздуха в напылительном блоке около 200 оС. Однако, можно заметить, что при данной температуре наблюдается низкий коэффициент использования по рошкового материала (4-8%). При увеличении температуры нагрева возду ха в напылительном блоке до 400 оС коэффициент использования порошка достигает 12-15%. Следовательно, наиболее рациональным температурным режимом будет являться режим, обеспечивающий нагрев воздуха в напы лительном блоке установки «ДИМЕТ-403» около 400 оС.

Таким образом для установки ГДН «ДИМЕТ-403» можно рекомен довать следующий температурный режим напыления порошкового мате риала А-80-13:

температура нагрева воздуха в напылительном блоке – 400 оС;

фракция порошка А-80-13 – 40 мкм;

При формировании покрытий на указанных режимах ГДН прочность их сцепления с основой составит на алюминиевом сплаве АК 7ч – 55… МПа.

Данная технология может успешно реализовываться при восстанов лении посадочных поверхностей под подшипники корпусных деталей, герметизации трещин блоков двигателей, радиаторов и испарителей холо дильников, автокондиционеров, теплообменников и т.д. [2].

Рассмотренный выше новый сверхзвуковой способ позволяет значи тельно расширить возможности традиционного газотермического напыле ния покрытий, используемого при восстановлении деталей. Полученные покрытия характеризуются более высокой адгезией, низкой пористостью, могут наноситься на изделия сложной формы, изготовленные практически из любых металлов, а также на керамику и стекло.

Литература:

1. Клюев О.Ф. Оборудование «ДИМЕТ» для нанесения металличе ских покрытий. Клюев О.Ф., Каширин А.И., Буздыгар Т.В., Шкодкин А.В.

// Сборник материалов Международной научно-технической конференции «Надежность и ремонт машин». В 3-х томах. Т.2-«Материалы, технологии и оборудование для восстановления, упрочнения и изготовления деталей машин и инструмента».– Орел: Изд-во ОрелГАУ, 2004. – С. 11-15.

2. Кузнецов Ю.А., Кулаков К.В. Батищев А.Н. новые способы газо термического напыления покрытий Механизация и электрификация сель ского хозяйства. №7.– 2008. – С. 34-36.

УДК 621.794.61: 669. 056. КОМБИНИРОВАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОСЛОЙНОЙ КЕРАМИКИ НА ДЕТАЛЯХ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ КОРРОЗИОННОСТОЙКИХ СТАЛЕЙ В.В. Ломов, 3 курс, факультет агротехники и энергообеспечения Научный руководитель – д.т.н., профессор Ю.А. Кузнецов Орловский государственный аграрный университет Увеличение срока службы деталей путем их восстановления и уп рочнения является основным резервом экономии материалов, снижения расходов на ремонт перерабатывающего оборудования АПК и одной из важнейших проблем в условиях удорожания сырья и энергоресурсов.

На сегодняшний день особенно актуальна проблема восстановления деталей оборудования перерабатывающих отраслей АПК. Эти детали изго тавливаются из коррозионностойких сталей и, как правило, работают в контакте с пищевыми средами и продуктами. В связи с этим к способам их восстановления и упрочнения предъявляются жесткие требования [1].

В ряде технических решений повышение долговечности деталей тра диционно основано на создании различными способами поверхностных защитных оксидных слоев. Для этих целей все шире применяется микро дуговое оксидирование (МДО).

Наибольшее распространение МДО получило при обработке вен тильных материалов, обладающих униполярной проводимостью (алюми ний, магний, титан и др.). Однако, получение тонкослойной оксидной ке рамики на стальных поверхностях способом МДО не возможно.

Проведенные нами исследования позволили разработать и предло жить ремонтному производству комбинированную технологию восстанов ления деталей из коррозионностойких сталей сверхзвуковым газодинами ческим напылением с последующим упрочнением микродуговым оксиди рованием, сочетающую в себе преимущества двух этих способов.

Суть технологии заключается в следующем. После очистки, дефек тации и механической обработки деталей проводится напыление восста навливаемых поверхностей комплектом для сверхзвукового газодинамиче ского напыления (ГДН) «ДИМЕТ-403». При напылении используется алюминийсодержащий порошок. После этого восстанавливаемую поверх ность подвергают механической обработке, а затем упрочняют микродуго вым оксидированием. В качестве электролитов МДО рекомендуется ис пользовать растворы типа «КОН – Na2SiO3 » или «КОН – Н3BO3». В ходе МДО плотность тока необходимо поддерживать в пределах 20…25 А/дм2, температуру электролита – 40..50 оС. Продолжительность обработки долж на составлять 90…120 мин.



Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.