Введение к работе
Актуальность работы. На предприятиях технического сервиса изготовление ряда новых детален проводится с использованием штамповой оснастки различного назначения, в том числе разделительных и формообразующих штампов. Доля разделительных штампов (РШ) в общем'объеме применяемой штамповой оснастки составляет от 70 до 90%. Для изготовления рабочих частей штампов - пуансона и матрицы - в машиностроении применяются инструментальные углеродистые и легированные стали, а также твердые сплавы др, На ремонтных предприятиях рабочие части РШ изготавливаются обычно из сталей марок У8А, У10А, а также из конструк-ционных сталей, поэтому их стойкость (износостойкость) значительно- ниже, чем изготовленных из специальных инструментальных сталей.
Работоспособность штампа, его ресурс и качество разделения зависят от стабильности технологического зазора и состояния режущих кромок рабочих частей в процессе продолжительной работы штампа. В процессе эксплуатации происходит износ рабочих поверхностей штампа, что ухудшает процесс разде-ле-ния материала и качество получаемой детали, а также резко снижает эффек-тив-ность этого высокопроизводительного метода механической обработки.
На ремонтных предприятиях не проводятся работы, направленные на повышение стойкости РШ. Это связано, главным образом, с тем, что произ-водст-венники не владеют технологией упрочнения и восстановления штамповой оснастки. Механизмы износа рабочих частей штампов в зависимости от состояния их контактных поверхностей и свойств поверхностного слоя исследованы недостаточно. Это ограничивает практическое использование имеющегося положительного опыта на производстве.
Известные рекомендации по выбору рациональных геометрических параметров поверхности инструмента, свойств поверхностного слоя не учиты-ва-ют широкого многообразия условий его эксплуатации, что ограничивает эффективное применение этих рекомендаций на практике. Кроме того, методы повышения стойкости РШ, эффективно используемые в машино- и приборостроении, часто экономически нерациональны для применения на ремонтных предприятиях.
Поэтому разработка технологии упрочнения и восстановления элементов РШ, обеспечивающей повышение их ресурса, является актуальной задачей.
Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте технологии упрочнения, восстановления и изготовления деталей ВНИИТУ-ВИД «Ремдеталь» и на кафедре технического сервиса машин института механики и энергетики Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева.
Целью исследования является повышение стойкости разделительных штампов (РШ) путем увеличения износостойкости их рабочих поверхностей и восстановления утраченных.в процессе эксплуатации размеров применением метода электроискрового легирования (ЭИЛ).
Согласно поставленной цели сформулированы следующие задачи исследований:
-
Установить закономерносги взаимодействия деформируемой заготовки с инструментом, рельеф рабочей поверхности которого образован сог.окуп-яос-тыо выступов протяженной и ограниченной длины. Установить рациональные его параметры.
-
Выявить механизм разрушения поверхностного слоя инструмента из-за воздействия силового нагружения и определить его рациональные параметры.
-
Разработать методику определения свойств свойств поверхностного слоя инструмента, обеспечивающего повышение его адгезионной износостойкости.
-
Выбрать и исследовать метод обработки для упрочнения и восстановления рабочих частей РШ применительно к условиям ремонтного производства.
-
Разработать практические рекомендации по его использованию, внедрить их в производство, оценить их технико-экономическую эффективность.
Объекты исследования - новые и изношенные пуансолы и матрицы РШ для обработки листовых металлических заготовок.
Научная новизны. Новые научные положения и новизна работы заключаются в следующем:
-теоретически обоснованы пути увеличения износостойкости рабочих поверхностей РШ за счет создания на них рельефа из совокупности выступов ограниченной длины, придания поверхностному слою инструмента свойств, препятствующих его механическому разрушению и адгезионному взаимодействию с материалом заготовки;
-установлены общие принципы выбора рациональной геометрии рабочей поверхности инструмента, физико-механических свойств его поверхностного слоя;
-теоретически обоснован выбор материалов и технологических режимов нанесения покрытий методом ЭИЛ на рабочие поверхности РШ (материал электрода, режимы обработки) для придания инструменту требуемых рельефа и свойств, отвечающим условиям его эксплуатации;
-получены основные физико-механические и технологические характеристики покрытий при ЭИЛ применительно к РШ.
Практическая значимость работы заключается в разработке технологических рекомендаций по повышению ресурса штампов, создании и внедрении в условиях ремонтного производства новых ресурсе- и энергосберегающих тех-
іюлогических процессов упрочнения и восстановления их рабочих поверхностей с применением метода ЭИЛ.
Разработаны конструкции оригинальных устройств для установок ЭИЛ, новизна . технических решений которых защищена авторскими свидетельствами. Годовой экономический эффект от внедрения результатов исследований на производстве при увеличении стойкости РШ в 2-2,5 раза составил 95692 рублей со сроком окупаемости затрат около 0,1 года (1990 г).
На защиту выносятся:
результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению рациональных параметров рельефа рабочей поверхности инструмента, находящегося в условиях пластического контакта с материалом заготовки;
результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению рациональных физико-механических и технологических свойств поверхностного слоя инструмента, сформированных при ЭИЛ;
обоснованные режимы нанесения покрытий методом ЭИЛ;
результаты производственных исследований, внедрения и технико-экономической оценки разработанных технологий.
Реализация результатов исследования. Технологические рекомендации внедрены на ряде ремонтных предприятий - АО «Вельский ремонтно-механический завод» (г. Вельск Архангельской обл.); ремонтно-технических предприятиях объединения "Саратовоблсельхозтехника", Курганском АРЗ, Большеглушицком РТП (Куйбышевская обл.) и др.
Апробация. Результаты исследований докладывались на научно-технических конференциях, симпозиумах, семинарах, проводившихся в период 1976-1999 г.г. в городах Москве, Ленинграде, Брянске, Челябинске, Киеве, Одессе, Тбилиси, Кишиневе, Тирасполе и др., экспонировались на ВДНХ СССР и МССР, отмечены бронзовой медалью ВДНХ СССР и дипломами.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 36 работах и защищены 5 авторскими свидетельствами.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 218 страницах машинописного текста, включает 63 рисунка и 31 таблицу.
