Введение к работе
Актуальность работы.
Развитие современного машиностроения неразрывно связано с повышением надежности и долговечности деталей машин и механизмов.
Известны два направления восстановления работоспособности и обеспечения защиты поверхностей деталей от износа. Первое связано с повторным использованием деталей, отработавших свой ресурс, а второе направление заключается в создании ресурсосберегающей технологии предупреждения и защиты рабочих поверхностей деталей от износа. Оба направления требуют разработки и широкого использования новых прогрессивных технологий.
Длительное время восстановление изношенных поверхностей деталей осуществляется наплавкой, напылениями и другими, с последующей обработкой резанием, способами. Однако отсутствие эффективных методик производительной и качественной обработки покрытий подчеркивает ряд технологических проблем, которые находятся либо на стадии решения, либо относятся к перспективе ближайших исследований. Препятствиями являются низкая обрабатываемость резанием покрытий высокой твердости, большая истирающая способность твердых включений, а также пористость материала покрытий, вызывающая снижение теплопроводности при образовании более высокой температуры, чем при резании монолитных материалов идентичного состава. Применение лезвийных инструментов из композитов при обработке наплавок обеспечивает выполнение требований по качеству и точности обработки, однако широкое внедрение прогрессивных инструментальных материалов сдерживает их высокая хрупкость.
Применение ресурсосберегающих технологий является менее изученным способом повышения эффективности эксплуатации машин, поскольку технологии защиты не требуют вмешательства механической обработки как на этапе эксплуатации машины, так и при восстановлении работоспособности изношенных деталей.
Таким образом, совершенствование теории и практики восстановления работоспособности и повышения эффективности эксплуатации деталей машин покрытиями и ресурсосберегающими технологиями, а также создание на этой базе методов прогнозирования и технологического обеспечения заданных качественных показателей является актуальной научной задачей.
Цель работы - повышение эффективности ремонта изношенных поверхностей деталей наплавкой и отделочной обработкой композитами, а также разработка и совершенствование технологии защиты рабочих поверхностей деталей специальными износостойкими покрытиями.
Задачи исследования:
1.Получить экспериментально аналитические зависимости для расчета толщины наплавки и минимально допустимого припуска на последующую механическую обработку. На их основе разработать методику определения
ГрОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С.-Петербург
ОЭ ЗОСбакгтО О
режимов нанесения наплавленного слоя для обеспечения заданной толщины наплавки при минимальном припуске.
2.Провести теоретический анализ возможности использования инструмента из композита при обработке наплавленных поверхностей и проверить экспериментально.
3.Получить экспериментально аналитические зависимости для расчета стойкости инструмента из композита и шероховатости обработанной поверхности наплавки. На их основе разработать методику определения режимов резания наплавленных поверхностей, обеспечивающих заданную шероховатость при оптимальной стойкости и наибольшей производительности.
5.Выполнить экспериментальные исследования возможности применения ремонтно-восстановительных технологий на деталях, работающих в условиях высоких знакопеременных нагрузок.
б.Исследовать структуру металлокерамического защитного слоя и механизм его образования при использовании ремонтно-восстановительных составов. Экспериментально исследовать влияние этого слоя на эксплуатационные показатели деталей.
7.Разработать методику создания защитного слоя для поверхностей деталей, работающих в условиях высоких знакопеременных нагрузок.
Методы исследований. При выполнении работы использовались научные основы технологии машиностроения, теории резания, математической статистики и планирования эксперимента.
Технологическая оснастка и метрологическое обеспечение: металлографический микроскоп мод. МИМ-8 для исследования структуры металла; микротвердомер мод. ПМТ-3 для исследования механических свойств (твердость металлокерамического покрытия) в сравнении с основой; установка мод. ДМ-29М для исследования влияния покрытия на триботехнические параметры опор скольжения; комплекс приборов для оценки шероховатости обработанной поверхности; комплект линейно-угловых средств измерения.
Экспериментальные данные обрабатывались с применением современных методик и пакетов прикладных программ на ЭВМ.
Достоверность научных положений, выводов, результатов исследования диссертационной работы обоснована и подтверждена опытными данными и результатами промышленного внедрения.
На защиту выносятся:
1.Аналитические зависимости для расчета толщины наплавки и минимально допустимого припуска на обработку.
2. Расчетные зависимости стойкости инструмента из композита и шероховатости обработанной поверхности наплавки от режимов резания.
3.Режимы резания наплавленных поверхностей инструментом из композита, обеспечивающие заданную шероховатость при требуемой стойкости и наибольшей производительности.
4. Методика создания защитного слоя для поверхностей деталей, работающих в условиях высоких знакопеременных нагрузок.
5.Результаты исследования качественных показателей поверхностей и эксплуатационных характеристик деталей и машин при использовании технологии РВС.
Научная новизна работы заключается в:
получении расчетных зависимостей толщины наплавки и мини
мально допустимого припуска на последующую механическую обработку от
условий наплавки;
разработке методики определения режимов нанесения наплавленного слоя для обеспечения заданной толщины наплавки при минимальном припуске;
получении аналитических зависимостей стойкости инструмента из композита и шероховатости обработанной поверхности наплавки от режимов резания;
создании методики определения режимов резания наплавленных поверхностей, обеспечивающих заданную шероховатость при оптимальной стойкости и наибольшей производительности;
разработке методики создания защитного слоя для поверхностей деталей, работающих в условиях высоких знакопеременных нагрузок.
Практическая ценность:
применение предложенной технологии наплавки поверхности с последующей лезвийной обработкой композитом позволило повысить эффективность восстановления изношенных деталей машин за счет отмены операций шлифования;
усовершенствована технология обработки резанием наплавленных поверхностей лезвийным инструментом из композита с особым расположением режущей части относительно обрабатываемой детали;
применение ремонтно-восстановительных составов (РВС) при ремонте поршневых колец двигателей внутреннего сгорания, подшипников качения и поршневого компрессора доказывает целесообразность РВС технологий в качестве предупреждения износа трущихся поверхностей и восстановления изношенных деталей машин;
разработаны практические рекомендации по повышению эффективности технологии ремонта деталей машин, проведено внедрение результатов диссертационной работы на ряде предприятий региона.
Реализация работы. Разработанные в результате исследований рекомендации внедрены на Федеральном государственном унитарном предприятии «103-й Бронетанковый завод» (создан специализированный ремонтный участок), ОАО «Читинский машиностроительный завод» и на Приаргунском ремонтном заводе. Внедрение показало существенный экономический эффект за счет отмены операций шлифования и увеличения межремонтного периода не менее, чем в два раза.
Апробация работы. Основные результаты теоретических, экспериментальных исследований, выводы и рекомендации диссертационной работы фрагментарно докладывались на интервале 2001-2006гг. на международных, республиканских и внутривузовских конференциях: Человек и окружающая
среда - проблемы взаимодействия // Международная научно-практическая конференция, Пенза, Академия ВХ наук РФ, 2001г.; Технические науки, технологии и экономика // Международная научно-практическая конференция, Чита, ЧитГТУ, 2001г.; XXIX научно-техническая конференция Читинского государственного технического университета, Чита, ЧитГТУ, 2002г.; Кулагинские чтения // 4-я межрегиональная научно-практическая конференция, Чита, Чит ГУ, 2004г.; Механики - XXI веку // 4-я межрегиональная с международным участием научно-техническая конференция, Братск, Бр ГУ, 2005г.; Ассоциация технологов - машиностроителей Украины, Институт сверхтвердых материалов, г. Киев, 2006г. Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки//8-я Международная практическая конференция -выставка, Санкт-Петербург, изд-во Политехн.ун-та, 2006г.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 6 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений, содержит 155 страниц машинописного текста, 39 рисунков, 27 таблиц, список литературы, включающий 134 наименования,
