Введение к работе
Актуальность проблеми. В современном машиностроении значи-ельное количество деталей изготавливается из чугуна. Получение аготовок осуществляется различными методами. В настоящее время коло 15-30$ массы отливок при удалении припусков превращается стружку. Особенно большое значение приобретает проблема обра-атываемости чугунных отливок рззанием в крупносерийном и массо-ом производстве.
Наличие литейной корки существенно сникает стойкость роэдщэ-о инструмента, а увеличение припуска аедаг к повышению трудоем-оста и нерациональному расходу металла. Вместе с там литейная :орка характеризуется повышенной твердостью, сопротявляемосяьи ;оррозии а износу, что может быть использовано для улучшения іксплуатационних свойств деталей из чугуна.
дальнейшее развитие машиностроения требует создания современна технологических процессов производства отливок, обработка рэ~ шнием которых выполнялась бы с оптимальными размерами припусков і обеспечивала бы.требуемое качество поверхности изделий с односменным увеличением срока службы инструментов.
Поверхностный слой отливок из серого чугуна, включающий литейную корку, ставит задачу нахождения оптимальных решений в ас-іекте целесообразности а объема его снятия. Этот слой, физическиа звойства которого часто приближены к требованиям конструктора, в зроцессе обработки обычно удаляется. При этом качество и неточ-аость литья компенсируются назначением больших технологических припусков. Основная масса отливок имеет большие припуска на обработку резанием, чем этого требует технология механической обработка.
Механические овойотва-чугунных отливок зависят от особенностей литья, с этим же связано появление литейной корки. Влияние оказывает способ литья, магериал формы, скорость охлаждения и т.п.
Для создания прогрессивных технологических процессов необходимо изучение обрабатываемости чугуна резанием, в особенности поверхностного слоя отливок, а также формирования эксплуатационных свойств изготовляемых деталей.
Факторы, влияющие на обрабатываемость чугуна, можно разделать на первичные и вторичные. К'первичным относятся: химический состав чугуна; толщина стенок отливки; разновидность литейной
формы и физические свойства формовочного материала; разновидность покрытия поверхности формы; размеры формы, в оообенно толщина ее стенок; способ охлаждения формы; термическая обработка отливок. К вторичным факторам относятся: структура материала отливки? механические свойства ее материала, в ооновном твердость и прочность на рвсмяание.
В соотав ворхаего слоя отливки входят:
- вона реакций или литейная корка;
- переходная зона - слой материала со структурой близкой к ос
нове отливки, во с повышенной микротвердостью.
В технологии лктья существует тенденция к сознательному управления затвердеванием отливок о целью получения необходимых свойств поверхностного слоя. В этом случае, при черновой обработке скЕлаетег- яв весь поверхностный слой, как принято по традиционной технологии, а только его часть.
Цублакац0Н8 о'люсящиеся к обрабатываемости резанием поверхностного слоя чугунных отливок, освещают исключительно фрагментарно некоторые вопросы, связанные с литейной коркой; не разработав полностью механизм образования литейной корки, слабо освещаются вопросы влияния регулируемых факторов на обрабатываемость поверхностного слоя.
Практически не изучен вопрос об использовании части поверхностного слоя.отливок для повышения эксплуатационных свойств чугунных деталей.
На баве анализа литературных данных и заводского опыта можно оделать вывод о том* что в современном машиностроении существует проблема повшенвя качества поверхностного слоя и эксплуатационных свойств чугунных деталей с минимальными суммарными затратами на литье а маханаческую обработку.
Ращение данной проблемы вызывает необходимость проведения значительного количества теоретических а экспериментальных исследований по нескольким направлениям.
Цель тйботы; ревюнве комплексной научной проблэмн повышения качества поверхностного слоя и эксплуатационных свойств чугунных деталей с минимальными затратами на изготовление отливок и их вехвначвскую обработку путем испольаования части поверхностного слоя отливок с повышенной твердостью для обеспечения высоких эксплуатационных свойств деталей.
_ 4 -
Методика выполнения, исследований. При решении задач повышения качества поверхностного слоя и снижения затрат на литье и механическую обработку использованы основіше положения технологии машиностроения, теории трения и износа, теории резания,металловедения и экономического анализа. Основные научные результаты в работе получены теоретически и экспериментально. Решение задач оптимизации обрзботки чугунных отливок выполняется с помощью ЭЩ. Экспериментальная часть работы выполнена в лабораториях Яознань-ского технического университета и на предприятиях Полыни.
Автор защищает результаты законченной научно-исследовательской работы, выразившиеся в разработке: общей методологии исследований и моделирования процесса обработки и формирования эксплуатационных свойств чугунных деталей; методов оптимизации режимов обработки чугунных отливок; методологии повышения эксплуатационных свойств деталей из чугуна путем использования части поверхностного слоя отливок; энергетического метода определения.обрабатываемости резанием поверхностного слоя отливки.
Научная новизна. Работа направлена на решение комплексной научной проблемы повышения качества поверхностного слоя и эксплуатационных свойств чугунных деталей, при этом впервые сформулировано и научно обосновано решение проблемы путем использования части поверхностного слоя отливок повышенной твердости для обеспечения эксплуатационных свойств деталей. Раскрыты основные закономерности формирования зон поверхностного олоя отливок в различных условиях. Установлены особенности формирования эксплуатационных свойств деталей при использовании различных зон поверхностного слоя отливок. Исследованы основные закономерности обрабатываемости чугунных отливок резанием и раскрыт механизм формирования поверхностного слоя с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Практическая ценность работы. В диссертации сформулированы технологические принципы прогнозирования и обеспечения эксплуатационных показателей поверхностного слоя чугунных деталей. Предложен и методически обоснован энергетический метод опредолеїшя обрабатываемого резанием поверхностного слоя отливок. Созданы технологические основы нового метода формирования высоких эксплуатационных свойств поверхностного слоя чугунных отливок,включающего в себя производство точных отливок с минимальным припуском па обработку и использование части поверхностного слоя отливок с повышенной твердостью. Результаты исследований могут быть использоїшіш и в
- 5 - '
учебном процесса ври подготовке инженеров по специальности "Технология машиностроения", а также на факультетах повышения квалификаций специалистов в области машиностроения.
Реализация результатов работы. Результаты работы прошли апробация при изготовлении чугунных деталей на ряде предприятий Польши. Промышленные испытания подтвердили высокую эффективность предложенного ко г ода повышения эксплуатационных характеристик чугунных деталей. Ряд разработок находится в стадий внедрения.
Апробация и публикация работ. Материалы диссертации и отделі них ее раздблгЕ докладывались на международных научных конференциях в Варшаье, Пэзгани, Москве, Минске, Полтаве, Виннице,Ростова-на-Дону и других городах. Всего было сделано около 30 докладов „ опубликовано 50 работ.
Струн туй) и объем работы. Диссертация содержат введение, 6 раздалов, обида еугоды, список использованной литературы (181 наше нове ний), 210 рисунков, 29 таблиц и изложена на 295 страницах шликояоеного текста.
Рабсга выполнялась в соответствии с научной программой межвузовского сотрудничества мовду Донским государственным техническим университетом (Россия) а Повнаньским техническим университетом (Польш).
