Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Служебные свойства деталей н рабочих органов ыашин определяатся физико-механическими характеристиками их материалов, требования к которым, по мере совершенствования'' техники, постоянно повышается.
К числу ответственных деталей машин относятся податники скольяення, в конструкции которых используится дорогостояще цветные металлы и сплавы. Кроме подвипников скольаения, цалино-строениа нуждается в качественно и экономично изготовленных деталях пар трения.
Производство этих изделий из биметалла .сталь-бронза позволяет сэкономить до 75-90 % дорогостоящей дефицитной бронзы, а также обеспечить изделиям комплекс свойств, недостижимый в ыоно- металлическом исполнении: сочетание высокой прочности с хоропзей ударной вязкостью, антифрикционности с износостойкостьа.
За рубежом производством биметаллических деталей занииаат-ся специализированные фирмы, которые не заинтересованы з рекламе технологий.
Производство пирокого ассортимента подшипников скольжения, . характерное для отечественной станкостроительной промышленности, ремонтных служб и т.д., не позволяет использовать технологии прокатки. Поэтому большинство предприятий самостоятельно изго- ^ тавливавт биметалл с применением способов печного или индукционного нагрева. Для этих технологий характерны до 60 % потерь тепловой энергии и до 25 % брака.
Одним из перспективных способов получения биметаллических втулок является способ центробежной биметаллизации с нагревом независимой электрической дугой (ЦБНД). Способ ЦВНД отличает эффективное использование тепловой энергии и высокое качество биметаллических заготовок. В то же время четкие рекомендации по выбору рациональных технологических режимов отсутегзувт. Имев-щиеся результаты исследований отечественных и зарубежных спе -циалистов в области производства биметаллов касавтея, в основной, вопросов металловедения, прочности и эффективности применения биметаллических композиций. Отсутствуат также сведения по управление качеством получаемых биметаллических заготовок, оптимизации энергетических и технологических режимов производства и разработки высокопроизводительного оборудования.
ЦЕЛЫ) РАБОЙ! явилось изучение центробежной технологии производства заготовок для подшипников скольжения из биметалла сталь 30 - бронза Бр010С2НЗ с нагревом независимой электрической дугой, иссяедоьание и оптимизация энергетических парапет -ров и технологических режимов, методов температурного контро -ля процесса биметаллизации, внедрение в промышленности рацио -нальной технологии производства и автоматизированного оборудования, оснащенного тепловой защитой.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы состоит в сведущем:
-
Разработаны методики оценки показателей качества и комплексный критерий качества биметалла сталь-бронза, получаемого способом ЦБНД.
-
Предложена математическая модель, связывавшая параметры качества с энергетическими и технологическими параметрами, характеризующими процесс ЦБНД, выполнена оптимизация этих параметров .
-
Вшолнено математическое моделирование процесса ЦБНД на стадии нагрева и охлаждения по схеме ограниченного двухслойного цилиндра с учетом неяинейности теплофизических характеристик материалов.
-
Исследована динамика теплового процесса ЦБНД, оценено влияние режима охлаждения на структуру и качество биметалла сталь - бронза.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ работы состоит в следующем:
разработана оптимальная технология центробежной биыеталли -задай втулок со стальной основой и внутренним антифрикционным слоем из бронзы БрО10С2НЗ;
определена оптимальная температура нагреза на границе раздела слоев биыеталлиэкруемой втулки;
построены номограммы для расчета оптимальных значений частота вращения биыеталдизируеиой втулки, времени'задержек электрической дуги у торцов втулки, плотности теплового потока от электрической дуги, а также номограммы для определения перепадов температуры на стыке слоев биметаллизируемой втулки с технологическими фланцами;
отработаны промышленные методы температурного контроля процесса ЦБНД;
разрн^таны автоматизированные установки ЦБНД с комплексом вспомогательной оснастки, реализувщие опгиыальнуо технологии.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Созданы и в 1989 г. внед -рены на Витебском заводз зея-очшх станхов и Минском станкост -
роигельном объединении устыювки и технологии для биметаляиза-ции поднипнихов схопьіения.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результеты работы доложены га УІ и УІІ научно-технических конференциях молодых ученых и специалистов Краснодарского политехнического института (Красно -дар, 1985, 1987 гг.), на I и II Всесовзных научно-технических семинарах "Новые технологии производства слоистых металлов, перспективы расширения их сортамента и применения (Магнитогорск, 1987, 1989 гг.), на краевой научно-технической конференции "Проблемы поЕкаания надежности новой" техники в автоматизированных технологических системах" (Краснодар, 1988 г.), на краевой научно-технической конференции "Проблемы создания и освоения новой техники и технологии в промышленности края" (Краснодар, 1989 г.), на межреспубликанской научно-технической конференции "Конструкционная прочность, долговечность, упрочнение материалов и деталей масин" (Волгоград, 1990 г.), на Украинской рее -публиканской научно-технической конференции "Современные мето-ды наплавки, упрочнквцие защитные покрытия и используемые"материалы" (Харьков, 1990 г.).
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликованы 19 печатных работ, з том числе - 4 авторских свидетельства.
ОБЬЙі РАБОТЫ. Диссертация состоит-из введения, четырех глав, выводов и пятнадцати приложений. Содержит 92 страницы машинописного текста, 38 рисунков, 25 таблиц. Библиография вкля -чает 180 наименований. Приложения содержат отдельные результаты исследований, описания оборудования, программы для численного реаения прикладных задач и акты внедрения результатов исследования.