Введение к работе
/005-4
Актуальность темы. Одной из главных задач современного ремонтного производства в машиностроении является повышение производительности процессов, качества отремонтированных изделий и снижение себестоимости ремонта за счет совершенствования и освоения прогрессивных ресурсосберегающих технологических методов обработки наплавленных деталей.
Известно, что доля трудоемкости механической обработки близка к 40% трудоемкости всех видов технологических процессов ремонтного производства. Доля износостойкой наплавки деталей, получаемой в результате использования легированных проволок и флюса, в ремонтном производстве составляет более 50%. Широкое применение электродуговой наплавки износостойких металлопокрытий повышенной твердости сдерживается трудностью их механической обработки лезвийным инструментом. Обрабатываемость наплавленного металла значительно хуже в сравнении, например, со сталью 45. Это обусловлено большими межваликовыми впадинами и выступами (неравномерностью распределения припусков на последующую механическую обработку) по длине детали, неоднородностью структуры и поверхностной твердости наплавленного металла, наличием зон термического влияния, неоднородностью химического состава, большими внутренними напряжениями в металлопокрытии, а также наличием пор, шлаковых включений и других дефектов. В результате затруднена механическая обработка лезвийным инструментом наплавленного металла повышенной твердости, поэтому используют дорогостоящие черновое и чистовое шлифование.
делить на две ос-РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ , БИБЛИОТЕКА
Для повышения производительности и стойкости лезвийного инструмента при обработке высокопрочных и высоколегированных сталей и сплавов необходимо уменьшать величину пластической деформации и степень упрочнения, что достигается предварительным подогревом этих материалов до высоких температур при их механической обработке. Применяемые на машиностроительных предприятиях способы подогрев;
4 новные группы: с нагревом всей обрабатываемой детали и с нагревом только зоны резания обрабатываемой поверхности. Для осуществления этих способов нагрева срезаемого слоя деталей необходимо дорогостоящее оборудование и большой расход электроэнергии. При использовании совмещенных процессов наплавки и механической обработки используется тепло сварочной дуги, что исключает дополнительный нагрев зоны фрезерования.
Совершенствование технологического процесса механической обработки лезвийным инструментом труднообрабатываемого наплавленного металла с использованием тепла сварочной дуги подтверждает актуальность темы диссертационной работы, связанной с разработкой и исследованием технологических путей, направленных на повышение качества наплавленного поверхностного слоя деталей при черновой обработке металлопокрытия без снижения стойкости лезвийного инструмента.
Цель работы. Повышение качества, физико-механических свойств наплавленного слоя цилиндрических деталей и производительности их механической обработки путем поиска рационального метода совмещения способов наплавки и обработки металлопокрытий повышенной твердости с использованием тепла сварочной дуги на базе комплексных теоретических и экспериментальных исследований механизма процесса и его технологических показателей.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
-
Установить характер и величину износа деталей ходовой части подвижного состава.
-
Определить пути повышения качества и физико-механических свойств восстановленных деталей.
-
Разработать рациональный ресурсосберегающий метод восстановления изношенных цилиндрических деталей подвижного состава.
-
Провести теоретические и экспериментальные исследования и разработать методику автоматизированного расчета температурных полей в зоне механической обработки металлопокрытия.
5. Исследовать усилия резания в зоне фрезерования, стойкость инстру
мента и разработать компьютерную модель их расчета.
6. Исследовать влияние режимов нанесения износостойкого
металлопокрытия и его механической обработки на качество и физико-
механические свойства поверхностного слоя восстановленной цилиндрической
детали7. Создать компьютерную модель выбора оптимальных режимов процес
са наплавки и термофрезерования цилиндрических деталей;
8. Провести технико-экономический расчет целесообразности применения термофрезерования при восстановлении деталей.
Методика исследований и достоверность полученных результатов. Исследования выполнялись теоретическими и экспериментальными методами, базирующимися на принципах математического моделирования, математической статистики и компьютерного моделирования схем процессов. Теоретические исследования проводились на базе фундаментальных исследований в области технологии машиностроения. Экспериментальные исследования проводились в производственных и лабораторных условиях.
Достоверность полученных результатов подтверждается сходимостью данных математического и компьютерного моделирования и расчета с экспериментальными исследованиями и промышленной апробацией. Научная новизна.
-
Разработана методика автоматизированного расчета температурных полей, возникающих на поверхности детали в зоне фрезерования, в зависимости от расстояния от источника тепла до фрезы.
-
С помощью экспериментальных исследований и математического моделирования получена модель расчета усилия резания торцовой фрезой и технологической стойкости твердосплавных пластин фрезы в зависимости от параметров механической обработки.
-
Разработана методика автоматизированного выбора оптимальных режимов обработки, позволяющая прогнозировать качество, физико-механические свойства цилиндрических деталей при электродуговой наплавке
и термофрезеровании, а так же выбирать режимы для увеличения срока службы режущего инструмента.
Практическая ценность работы. Установлена эффективность применения совмещения процессов наплавки и термофрезерования. Полученные в работе результаты имеют практическое значение для решения конкретных задач при восстановлении изношенных цилиндрических деталей машин: выбор оптимальных режимов наплавки и термофрезерования, изменение твердости поверхностного слоя, повышение стойкости режущего инструмента и т.д. Разработана компьютерная модель процессов наплавки и термофрезерования, позволяющая выбрать оптимальные режимы восстановления деталей без трудоемких и дорогостоящих экспериментальных исследований. Программа позволяет управлять качеством обработанной поверхности посредством изменения параметров и режимов механической обработки.
Апробация и публикация результатов исследований. Основные положения и результаты диссертации доложены и обсуждены на Международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития транспортного комплекса Юга России» (Ростов-на-Дону, РГУПС, 2001 г.); Международной научно-технической конференции «Интеграция отраслевой и вузовской науки: проблемы современного машиностроения» (Ростов-на-Дону, РГАСМ, 2001 г.); 6-й международной практической конференции выставке «Технологии ремонта, восстановления, упрочнения и обновления машин, механизмов, оборудования и металлоконструкций» (Санкт-Петербург, 2004 г.); Отраслевой научно-практической конференции «Транспорт 2004» (Ростов-на-Дону, РГУПС, 2004 г.).
По теме диссертации опубликовано 10 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав и списка литературных источников. Работа содержит 181 страницу машинописного текста, 85 рисунков, 42 таблицы, 139 литературных источника.
