Содержание к диссертации
Электротехнологические и термосиловые эффекты формообразующих операций , 20
Плазменный (дуговой) разряд п технологических целях. 30
Технологические возможности механической обработки наплав-лепного металла. .: 37
Энергетические и гидрометаллургические аспекты электродуговой наплавки. 39
Классификация, деталей, подлежащих наплавке. 39
Базовые характеристики плазменных (дуговых) разрядов. 43
Электротехнологические и термосиловые факторы, определяющие тепловые условия и гидромеханику формоизменения металла 51
Эффекты внешних воздействий на металл и пу?пиуправления формообразованием при наплавке. 53
1.5. Формулировка цели и задач исследования. 56
ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОЛОГИИ СТРУКТУРНО-
ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО СИНТЕЗА ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИ
ЧЕСКИХ И МЕХАНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТ
ВИЙ, АДАПТИРОВАННЫХ К УСЛОВИЯМ НАПЛАВКИ
(теорет ический прогноз). 5 7
2.1. Этапы и стадии электротехиологических и механо-
металлургических процессов формообразования; 57
2.2. Анализ и структуризация электротехнологических и механо-
металлургических параметров и факторов воздействий на ме
талл наплавки. 65
2.3. Алгоритм научного поиска условий реализации синтеза элекгро-
технологических и механо-металлургических операций. 70
2.4. Методические аспекты исследований процесса формообразова-
ния и свойств металла при комплексной наплавке. 78
2.4.1. Осциллографирование электротехнологических парамет
ров. 78
Электромоделирование тепловых процессов на электропроводной бумаге. 82
Формообразование и свойства металла переменного состава при наплавке образцов с регулируемым профилем. 8Ъ
2.4.4. Технические средства обеспечения исследований качества
формообразования и свойств наплавленного металла. 88
ВЫВОДЫ 2 ГЛАВЫ. 90
3. АКТИВИЗАЦИЯ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛО
ГИЧЕСКИХ И МЕХАНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТ
ВИЙ НА МЕТАЛЛ НА РАЗЛИЧНЫХ ЭТАПАХ НАПЛАВКИ.
(Этап построения теории). 91
3.1. Формообразование на стадиях дозированного переноса металла в
межэлектродном промежутке и наведения ванны. 91
3.1. L Особенности процесса переноса и растекания наплавлен
ных порций металла. 91
3.1.2. Моделирование контактного взаимодействия обособлен-
ных порций металла с подложкой. 95
3.1.3. Теоретическое описание границ растекания жидкой
ванны. 99
3.1.4. Активизация процесса наплавки на этапе наведения жид-
кой ванны. 105
Распределение теплового потока, генерируемого электрической дугой. 105
Дуговая наплавка в газопламенно й среде. 1 Об
Использование экзотермических реакций при электродуговой наплавке. 109
Эффекты вибрационных воздействий. 112
3.1.5. Схемы формообразования на этапе наведения жидкой
ванны. 116
3.1.6. Разработка схем формообразования пучком электродов 121
3.1.6.1. Моделирование процесса нагрева пучка электродов 121
3.1.6.2. Схемы формообразования обособленных порций металла (тигельный принцип)
3.2. Формоизменение наплавляемого металла на этапе его кристаллиза
ции из жидкой ванны.
3.2.1. Активизация процесса перехода наплавленного металла из
жидкой фазы в твёрдое состояние. іуу
Теоретическая модель формирования припуска при кристал лизации металла в наплавочных формах. 133
Схемы активизации наплавки на этапе кристаллизаци
из жидкой фазы. 141
3.3. Формообразование наплавляемого металла на этапе фазоструктур-
ных изменений.. 146
3.3 J. Механизм и основные явления контактного взаимодействия в сопряжённых поверхностях. -
Схемы наплавки с горячим деформированием
Внешнее воздействие на металл в твёрдой фазе режущим
инструментом.
3.3.4. Схемы обработки резанием наплавляемого металла входе
его нанесения.
3.3.5. Теоретическое обоснование принципа безотходной обработ
ки металла резанием.
ВЫВОДЫ 3 ГЛАВЫ. 4. РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИНТЕЗА ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И МЕХАНО-МЕТАЛЛУР-ГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. (Этап развития-теории). 4.1. Совершенствование средств подачи электродов и дозирования наплавочных материалов на этапе наведения ванны.
Постановка задач.
Совершенствование технических средств обеспечения при передаче мощности дуги в изделие.
Армирование токосъёмников для обеспечения стабилизации горения дуги:
Средства дозирования обособленных порций металла при МЭН.
4.2. Средства обеспечения качества формообразования на этапе
кристаллизации металла из жидкой ванны. 197
4.2.1. Разработка материала наплавочных форм и воспроизведение
ихрелъефа. 197
4.2.2. Воспроизведение тонкого рельефа и заполняемость НФ из
формовочных смесей различной рецептуры. 203
4.2.3. Точность размеров и припуски при нанесении металла в на-
плавочные формы. 207
^ 4.3. Средства технологического оснащения на стадиях фазосіруктурньїх
превращений металла, 212
4.3.1. Обоснование целесообразности применения ЛЭМД в качест
ве привода режущего инструмента. 212
* 4.3.1.1. Кинетика и режимы тангенциального терморезания
с приводом инструмента от ЛЭМД. 212
4.3.1.2Аналитическое определение энергетических и сило
вых режимов и основных размеров конструктивных
элементов ЛЭМД. 216
4.3.2. Обоснование целесообразности применения ЛЭМД в качест-
ве привода ФЭ при вытеснении Выбор материала наплавоч
ных форм и исследование степени воспроизведения их фор
мы и рельефа. 222
4.3.2.1. Аналитическое определение силовых режимов ЛЭМД
при вытеснении металла. 222
4.3.2.2. Анализ тяговых характеристик ЛЭМД при вытесне
нии наплавляемого металла. 227
У*
4.3.2.3. Расчёт температуры нагрева обмотки
ЛЭМД с учётом тепла наплавочной ванны. 229
4:3.2.4. Электронный блок управления силовыми характери
стиками ЛЭМД. 233
4.3.3. Оптимизация геометрии режущего инструмента по крите
риям стружкообразования и стойкости. 236
А А. Технологическое оснащение МЭН. 241
4.5. Наплавочные установки с гибкой модульной конфигурацией для
реализации синтеза формообразующих операций. 245
ВЫВОДЫ 4 ГЛАВЫ. 259
5/ ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И МЕХАНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА. (Этап утверждения теории).
Постановка задач исследования.
Формирование химического состава и физико-механических свойств металла наплавленного на этапе наведения ванны.
5.3. Регулирование функциональных свойств металла на этапе его кри-
сталлизации из жидкой ванны.
5.3.1. Регулирование химического состава и твёрдости
металла с помощью присадочного материала. 5:3.2. Формирование сплава переменного состава.
5.4. Управление свойствами наплавленного металла на этапе перекри-
сталлизации и охлаждения.
Наплавка с направленным охлаждением.
Оценка трещиностойкости сплавов, наплавленных по различным технологическим вариантам принудительного фор-мообразован ия.
Теоретическое и экспериментальное обоснование снижения остаточных напряжений и деформаций терморезанием металла в домартенситной зоне.
Сравнительная износостойкость образцов, наплавленных при различных внешних воздействиях.
ВЫВОДЫ 5 ГЛАВЫ.
6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ КОМПЛЕКСНЫХ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЙ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ КАЧЕСТВА ФОМООБРАЗОВАНИЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ ДЕТАЛЕЙ. (Практическое применение).
Методический аспект.
Характерные примеры применения комбинированной наплавки для
получения деталей с улучшенными свойствами.
6.2.1. Конструкторско-технологическая оптимизация катушки
барабана с износостойкой наплавкой крановых лебёдок.
6.2.2. Обоснование целесообразности наплавки опорных слоев пе-
ременного состава при восстановлении колесных пар ж/д
вагонов. 327
6.2.3. Оптимизация формы наплавленной поверхности,
соответствующей геометрии естественного износа 333
б 2.4. Технологические приёмы наплавки сложнопрофилъных дета
лей. 337
Коленчатый вал с бронзовым покрытием (эффект обратной пары) ' 344
Конструкторско-технологическая оптимизация шпека мас-лопресса. 349
Наплавкарелсущихэлементов строительно-дорожных ма-
шин (СДМ) 351
6.2.8. Наплавка режущих элементов ножа для рубки катанкии гра-
вюры штампов. 358
3. Формирование шероховатости поверхности при нанесении металла с
принудительным формообразованием. 363
4. Экономическая оценка технических решений (на примере техноло-
гии восстановления колёсной нары). 366
ВЫВОДЫ 6 ГЛАВЫ. . 369
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ. 371
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ. 374
ПРИЛОЖЕНИЯ. 390
Приложение 1. Пракгическое применение. 391
Приложение 2: Математическая обработка результатов исследований
процессов формообразования, тепловых процессов.
Осциллограф ированис. 412
Приложение 3. Средства технологического оснащения. 451
Приложение 4. Структура и свойства наплавленного металла. 462
Приложение 5. Шероховатость поверхности. 475
Введение к работе
Актуальность. Спрос на детали с наплавленными рабочими элементами (НРЭ) непрерывно растёт из-за необходимости повышения надёжности и долговечности изделий, роста объёма ремонтного производства (по своим масштабам оно стало соизмеримо с основным). Производство деталей всё чаще сопровождаются освоением дуговых (плазменных) процессов. Однако спонтанный и нестабильный характер переноса металла в межэлектродном промежутке (МЭП), наведения ванны и кристаллизации, низкий коэффициент термического КПД наплавки, часто сводят к нулю многие её достоинства и сужают область применения. Повышенные твёрдость и припуски (более половины наплавленного металла уходит в стружку) затрудняют механическую обработку. Её доля в структуре общей трудоёмкости производства часто превышает 50%. Поэтому при выборе наплавочных материалов исходят не из условия качества металла, а из его лучшей обрабатываемости.
Существующие приёмы активизации тепловых и гидромеханических процессов, используемых в различных технологиях, ориентирует на идею технологического синтеза наплавки с электротехнологическими воздействиями. Реализация этой идеи наталкивается на ряд ограничений, связанных с отсутствием научно обоснованных методов, средств технологического оснащения и режимов обработки металла. Стеснённые условия для применения формообразующих элементов (ФЭ), их недостаточная стойкость (деструкция) и повышенная опасность стекания расплава, также придают проблемный характер комплексного воздействия-на металл адаптированных к наплавке.
Цель работы: обеспечить высокое качество формообразования и заданные функциональные свойства деталей машини инструмента, используя комплекс электротехнологических и механо-металлургических воздействий на металл в условиях наплавки.
Работа выполнялась в следующей последовательности.
В первой главе проведён структурный и параметрический анализ различных методов получения заготовок, который выявил сходства и различия, а также положительные эффекты от дополнительных термосиловых воздействий на металл. Затем был составлен эмпирический базис из наиболее близких по техническим замыслам работ ведущих учёных из различных отраслей знаний:
теплогидромехапики литья: Г.Ф. Баландина, А.И. Батышева, В.А. Ефимова, И.Б Куманина, B.C. Серебро, Н.А Соколова [14, 17, 21];
термосилових, импульсных и контактных явлений при ОМД:
В. Бэкофена, И.Ф. Гончаревича, ГЛ. Гуна, Д. Кумабэ, П.И Полухина, Я.С. Подстрогача и др. [31, 50, 55,. 131, 170, 249, 274, 283];
стружкообразования и формирования качества поверхности при обработке резанием: В.Ф. Безъязычного, Г.И. Грановского, Н.Б Дёмкина, М.Н.Ларина, Т.Н. Лоладзе, В.Н. Подураева, Э.В. Рыжова, СВ. Серенсена, А.Г. Суслова, Е.М. Трента и др. [22, 62,187];
физико-металлургических и тепловых процессов сварки и наплавки A.M. Болдырева, А.А. Ерохина, Е.О. Патона, В.М. Кряжкова, Г.И. Лескова, Н.М. Новожилова, ГШ.Рыкалина и др. [32, 68,126, 134];
формообразования при совмещённых технологиях Б.М. Аскинази, Н.И. Бойко, И.Р. Пацкевича, А.Н. Резникова, Л.А. Иванова, Г.А. Иващенко, М.М. Сафарова, М.А. Шатерина и др., [34, 72, 174, 209].
Структуризация базисного слоя информации послужила теоретической основой для разработки идеи об использовании тепла, генерируемого дугой и аккумулированного в наплавляемом объекте, для синтеза электротехнологических и механо-металлургических воздействий на металл и позволил сформулировать задачи исследования: - оценить эффективность использования тепловой энергии, генерируемой электрической дугой (плазмой) при наплавке по критериям качества формообразования и свойств наплавленного металла;
провести структурно-параметрический анализ внешних воздействий на металл, адаптированных к условиям наплавки, и разработать методологию исследований процессов формообразования с внешним воздействием;
с позиции тгплогидромеханики и контактных взаимодействий определить условия синтеза электротехнологических и механо-металлургических воздействий на металл и их регулирующие функции',
- разработать средства технологического оснащения, обеспечи
вающие практическую реализацию технологического синтеза формооб
разующих операций;
определить основные закономерности влияния параметров и факторов внешних воздействий при наплавке на функциональные свойства металла (включая трибологические);
провести оценку эффективности методов и средств внешнего воздействия на металл по критериям стойкости ФЭ, точности, функциональных свойств деталей машин и инструмента и экономической целесообразности.
Составленная система взглядов на процессы формообразования деталей с НРЭ и логика научного поиска методов и средств управления формообразованием и свойствами деталей позволила перейти к разработке общей методологии работы и разработке частных методик исследований.
Во второй главе разработана общая методология структурно-параметрического синтеза электротехнологических и механо-металлургических воздействий на металл в ходе его нанесения.
Методы и средства исследований базировались на фундаментальных положениях электротехнологических процессов с привлечением теории классической гидромеханики, пластичности, тепловых и контактных явлений, а также с использованием математического и физиче-
ского моделирования (на моделях из электропроводной бумаги-[121 ]и образцах переменного сечением и состава [165]).
Качество металла оценивалось с помощью металлографии, фазост-руктурного анализа, исследований твёрдости и трещиностойкости, шероховатости поверхности, износостойкости, дилатометрии и деформаций с широким привлечением методов планирования экспериментов, математической статистики, ЭВМ.
Многообразие деталей по конструктивно-технологическим параметрам и многоаспектный характер взаимосвязей наплавочных процессов потребовали дифференцированного подхода к изучению процессов принудительного формообразования металла. В этой связи разработан разветвлённый алгоритм поисковой оптимизации процессов управления формообразованием и свойствами НРЭ, предполагающий проведение исследований по трём, связанным общей идеологией, этапам:
- наведения ванны расплава;
- кристаллизации из жидкой ванны;
~ фазоструктурной рекристаллизации.
Анализ эмпирического базиса показал, что наплавку можно отнести к слабо структурированным системам. Построение многофункциональных зависимостей позволило наметить пути минимизации погрешностей формы и размеров НРЭ.
Для определения взаимосвязей электротехнологических параметров с каплеобразованием при наплавке с внешним воздействием на электрод предложено использовать модульное устройство регистрации электрических сигналов на стадии переноса металла в МЭП-
Опираясь на идеи Н.М. Новожилова [165], предполагалось проводить исследования геометрические параметров и свойства наплавленного металла формообразования путём разработки технологий получения образцов из сплавов переменного состава в сочетании с математическим планированием экспериментов. При этом из множества вариантов тем-
пературно-скоростных параметров режима и средств технологического оснащения планировалось выбрать наиболее рациональные с точки зрения получения заданной формы НРЭ.
Результаты исследований: Л,И. Коздобы [121] свидетельствуют об эффективности метода электромоделирования на электропроводной бумаге, основанного на аналогии тепловых и электрических процессов. Этот метод принят для определения теплоаккумулирующей способности расплава, изучения теплообменньгх процессов в контактных зонах ФЭ, а также повышения термического КПД наплавки.
В третьей главе с позиции гидромеханики и контактных взаимодействий составлены математические и физические модели, расчётные и технологические схемы, адекватно отражающие условия синтеза электротехнологических и механо-металлургических воздействий на металл и их регулирующие функции в процессе преобразования электрической энергии в тепловую, при растекании ОПМ, Экспериментальная проверка подтвердила целесообразность применения электротехнологических и механо-металлургических воздействий на металл за счёт следующих технологических приёмов:
а - дозирования ОПМ (косвенной дуги, схем бифилярного плавления, защемления порошка между электродами, неплавящегося электрода-жёлоба, пучка электродов с центральной проволокой с большим омическим сопротивлением);
б - исполъзованияНФ и промежуточных элементов из смесей оригинальной рецептуры, пуансонного вытеснения, погружения стержней, вибрируемых электродов, подложек и ФЭ;
в - ввода термореагирующих присадок, локального охлаждения, удержания металла от стекания и технологических приёмов МЭН;
г - тангенциального терморезания в ходе нанесения металла; д -применения процесса снятия стружки возвратно-качательным инстру-
ментом и её усвоения теплом наплавочной ванны (эффект безотходно-сти при обработке резанием)
В четвёртой главе разработаны средства технологического оснащения и серия наплавочных установок, отличающихся оригинальным приводом исполнительных механизмов от линейного электрормагнит-ного двигателя и гибкой модульной конфигурацией, включающих:
а - НФ и ФЭ из полимеризуемых, электропроводных, теплопогло-
щающих, кераминизированных компонентов;
б - механизм подач электродов, обеспечивающих возможность изменять тепловую мощность дуги за счёт варьирования количества (от 1 до ]5), диаметра (0,5...5мм), марки проволок и частоту их вибрации;
в - комплекс формообразующих устройств, включая промежуточные тегагопоглощающие, электропроводные ФЭ;
г - электромагнитный привод исполнительных механизмов, обеспечивающий согласованные действия процессов нанесения металла, его вытеснения в жидкой, твёрдой и промежуточной фазах, и терморезания;
д - возвратно-качательный инструмент, обеспечивающий принцип безотходной обработки металла резанием в процессе его нанесения.
Разработанные средства технологического оснащения позволили перейти к согласованным действиям по изучению влияния параметров и факторов внешнего воздействия на металл на его свойства.
В пятой главе получены закономерности и взаимосвязи между параметрами и факторами воздействия на металл с помощью полимеризуемых электропроводных НФ, вытесняющих, режущих и экзотермических ФЭ, повышающие свойства металла за счет:
дробления дендритов, измельчения зерна и снижения коэффициента вариации (2-5%) по структуре, твёрдости, однородности металла;
- уменьшения шероховатости (1 - 5 мкм), припуска на обработку (0,1 - 0,5 мм) и воспроизведения тонкого рельефа ФЭ (до 5 мкм))
повышения трещиностойкости, износостойкости НРЭ;
снижения деформаций за счёт снятия металла в домартенситной зоне в ходе его нанесения,
армирование и легирование_метапт СВС — присадками и карби-дообразующими материалами в периферийных зонах НФ.
Разработанные средства технологического оснащения и результаты исследования свойств наплавленного металла легли в основу разработки наплавки характерных деталей различного назначения.
В шестой главе раскрыты возможности использования электротехнологических эффектов для получения деталей машин и инструментов с улучшенными свойствами. Разработанные технологии комплексной наплавки позволяют снизить металлоёмкость изделий, экономить остродефицитный металл, расширить номенклатуру упрочняемых деталей, повысить их функциональные свойства и вести обработку с эффектом «безотходности» и т.п. В частности установлено, что:
с помощью приёмов дозированного нанесения металла получать мелкие изделия и НРЭ малых размеров;
путём термосилового воздействия получать тонкий и СЛОЖНЫЙ рельеф гравюр штампов, деталей художественного назначения, зубчатого профиля, выступов, утолщений; режущие элементы;
имеется возможность получать НРЭ для обратных пар трения, сплавов переменного состава, с высокими трибологическими свойствами и для поверхностей, соответствующих форме естественного износа.
технологические возможности пуансонного вытеснения могут быть использованы для формообразования гравюр штампового инструмента, деталей художественного назначения, деталей зубчатого профиля, различного рода выступов и утолщений в изделиях:
армирование лезвия ножей для рубки катанки увеличило их стойкость в 1,8-2,1 раза по сравнению с закалённой сталью 65Г.
Эффект создания переменного дискретного слоя был проявлен при конструкторско-технологической оптимизации рабочего профиля катушки барабана лебёдок Л600 путём нанесения двух валиков разных по форме, размерам и химическому составу. Это позволило улучшить фиксацию каната при укладке и увеличить его стойкость в 5...9 раз за счёт более равномерного распределения сил нормального давления и увеличения числа и площади контактов каната с жёлобом.
Применение присадок позволяет реализовать идею В. В Шульца, заключающуюся в соответствии формы профиля детали, с формой естественного износа и создать опорные слои в зоне экстремального на-гружения. Применение обратных пар трения путём нанесения бронзового покрытия на вал позволяет коренным образом изменить характер изнашивания сопряжённых пар, упростить технологию обработки и конструкцию деталей подшипникового узла, а также повысить ресурс узлов трения по сравнению с прямой парой за счёт повышения коэффициент рационального использования трибосопряжения в 2,2 раза.
Эффект от использования НФ из полимеризуемых керамизиро-ванных смесей оригинального состава проявился при разработке новой конструкции шнековых витков маслопрессое с функциональными рёбрами, что позволило снизить выход масла в отходы с 19 % до 5 %.
Применение МЭН с последовательным расположением электродов. разных между собой марок и использованием медного водоох-лаждаемого кристаллизатора с теплоизолирующим маршалитовым покрытием, а также направленного охлаждения позволяет реализовать эффект самозатачивания ножей отвалов снегоочистительной техники.
Эффект снижения деформаций установлен в результате исследования дилатометрических кривых и экспериментального определения величины прогиба пластин при снятии стружки в домартенситной зоне.
Величина деформации при комплексной наплавке пластин толщиной 22
мм сократилась в 2.. .4 раза.
Научная новизна работы заключается в разработке концепции
синтеза электротехнологических и механо-металлургических воздействий на металл, адаптированных к условиям наплавки, позволяющих получать технологические эффекты и закономерности, которые выносятся на защиту к заключающаяся в следующем:
1.. Установлена возможность активного управления формообразованием НРЭ за счёт использования тепла, генерируемого дугой и аккумулированного в наплавляемом объекте, а также временного разупрочнения металла в процессе его нанесения путём электротехнологических и механо-металлургических воздействий.
Разработана методомогия исследования электротехнологических и механо-металлургических воздействий на. металл, отражающая механизм и особенности процесса фомообразования на стадиях нагрева электродов, дозированного переноса в МЭИ, наведения жидкой ванны, кристаллизации и охлаждения металла.
Получены физические и математические модели, расчётные соотношения, адекватно отражающие закономерности тепловых и гидромеханических условий комплексной наплавки.
Созданы средства технологического оснащения и наплавочные установки, отличающиеся гибкой модульной конфигурацией и позволяющие реализовать положительные эффекты технологического синтеза путём использования НФ, вытесняющих, деформирующих и режущих ФЭ и оригинального привода исполнительных механизмов от линейного электромагнитного двигателя (ЛЭЦЦ).
7. Установлены закономерности и взаимосвязи, отражающие влияние электротехнологических и механо-металлургических параметров и факторов на качество формообразования и функциональные свойства НРЭ. При этом выявлены следующие технологические эффекты:
-повышение точности дозирования OHM за счёт применения не-плавящегося электрода — жёлоба, пучка электродов с центральной проволокой (порошком) и бифилярной схемы тигельного плавления;
- дробление дендритов, измельчение зерна и снижение коэффици
ента вариации (2 - 5%) по структуре, твёрдости, однородности металла,
повышение трещиностойкости НРЭ за счёт наложения одиночных уда
ров и низкочастотных вибраций подвижных стенок НФ и ФЭ, перемеши
вания присадок в ванне расплава;
- воспроизведение тонкого рельефа, минимизация припуска на об
работку (О, J.'- 0,5 мм) за счёт использования ФЭ, полимеризуемых и
электропроводных НФ и промежуточных элементов, экзотермических
брикетов в периферийных зонах НРЭ;
-снижение деформаций деталей с НРЭ путём снятия металла в до-мартенситной зоне в ходе его нанесения
8. Разработаны технологии наплавки, расширяющие сферу её применения и позволяющие получать детали машин и инструмента с улучшенными функциональными свойствами. Доказана возможность вести процесс комплексной наплавки с эффектом «безотходности» и выгла-живания за счёт пуансонного вытеснения металла и переплава стружки, снимаемой возвратно-качательным резцом в ходе наплавки
Практическая ценность и реализация работы. Полученные научные результаты положены в основу разработки новых и оптимизации существующих технологических процессов нанесения металла для получения изделий с улучшенными функциональными свойствами (прочностными, трибологическими, электроэрозионными, с минимальным припуском, тонким рельефом, сложным профилем, с армированными слоями, для обратных пар трения, получения заготовок и деталей медицинского и художественного назначения и пр). Разработанные средства технологического оснащения легко адаптируются к любым условиям
производства и являются и позволяют осуществить быструю переориентацию производства в условиях рыночной конъюнктуры.
Оценка свойств деталей по критериям технико-экономической целесообразности показали высокую эффективность при внедрении разработок для широкой номенклатуры деталей (катушек лебёдок Л600; коленчатого вала горизонтально-высадочного автомата А-П 19; барабанов волочильных станов; шнековых витков маслопрессов; деталей ж/д вагонов; ножей бульдозеров; штампов и др. деталей).
Достоверность и эффективность разработок подтверждены результатами теоретических и экспериментальных исследований с привлечением современных методов и средств научных исследований, статистической обработкой, экспериментальной проверкой, моделированием, аналитическими расчётами, а также внедрением результатов исследований в производство и учебный процесс.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на 26 Всесоюзных, Республиканских, Всероссийских и зональных научно-технических конференциях и семинарах с 1970 г. по 2004 т, в городах: Москве, Киеве, Санкт-Петербурге, Самаре, Кишинёве, Уфе, Харькове, Екатеринбурге, Волгограде, Краматорске; Рыбинске, Пензе, Орле, Перьми, а также на различных выставках в Москве (ВДНХ, серебряная медаль), во ВТУЗе АЗЛК; в Лейпциге.
Публикации и структура работы. По теме диссертации имеется 118 публикаций (в том числе: 10 публикаций в центральной печати, включённых в перечень периодических изданий ВАКа РФ, I монография, 14 авторских свидетельств на изобретения и патентов, 6 учебных пособий, внедрённых в учебный процесс.
Работа состоит из 6 глав на 390 с, списка литературы, 252 рисунка, 69 таблиц и 90 с. приложений.
1 СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И АНАЛОГИЕЙ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА МЕТАЛЛ И ИХ ОЦЕНКА ПО КРИТЕРИЯМ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ
(постановка .задач) 1.1. Электротехнологические и термосиловые эффекты формообразующих операций
В условиях истощения сырьевых ресурсов (табл. 1.1 [140]), экологических и социально-экономических затруднений особую значимость обретают ресурсосберегающие технологии, которые всё чаще сопровождаются освоением методов наплавки, (табл. 1.2), среди которых доминируют плазменные и дуговые процессы (рис. 1.1, 1.2) [151, 177, 270].
Таблица 1.1
Разведанные и потенциальные запасы металлов в мире [140]
