Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследования 10
1.1. Конструкторско-технологическая характеристика стрельчатой лапы культиватора 11
1.2. Анализ условий работы и изнашивания 17
1.3. Анализ способов восстановления и упрочнения 29
1.3.1. Методы восстановления и упрочнения 29
1.3.2. Анализ способов борирования 34
1.3.2.1. Борирование в порошках борсодержащих веществ 35
1.3.2.2. Технология борирования в газовых средах 38
1.3.2.3. Технология борирования в расплавах 39
1.3.2.4. Технология борирования в расплавах с электролизом 40
1.4. Выводы 42
1.5. Цель и задачи исследования 43
2. Теоретические основы способа восстановления 44
2.1. Сущность предлагаемого способа 44
2.2. Химико-энергетическое обоснование электролизного борирования стальных деталей 46
2.3. Анализ диффузионно-кинетических характеристик процесса электролизного борирования стали 56
2.3.1. Диффузионные процессы в системе насыщающая среда - поверхность детали 58
2.3.2. Диффузионные процессы в системе поверхность детали - металл основы детали 60
2.4. Выводы 66
3. Программа и методика экспериментальных исследований 68
3.1. Методика исследования механизма процесса электролизного борирования 68
3.2. Методика исследования структуры 70
3.3. Методика проведения рентгенофазового анализа упрочненного слоя 71
3.4. Методика масс-спектрометрального анализа упрочненных слоев 78
3.5. Методика исследования хрупкости 80
3.6.Методика лабораторных испытаний 82
3.7. Методика исследования коррозионной стойкости 86
3.8. Методика полевых ресурсных испытаний 87
3.9. Обработка экспериментальных данных и оценка точности измерений 90
4. Анализ результатов экспериментальных исследований 92
4.1. Механизм процесса электролизного борирования 92
4.2. Результат исследования структуры 94
4.3. Результаты рентгенофазового анализа упрочненного слоя 98
4.4. Результаты масс-спектрометрального анализа 101
4.5. Результаты исследования микротвердости 104
4.6. Хрупкость диффузионных слоев 107
4.7. Результаты лабораторных испытаний 110
4.8. Коррозионная стойкость диффузионных слоев 110
4.9. Технология восстановления лап культиваторов 113
4.9.1. Требования, предъявляемые к технологии восстановления и упрочнения культиваторных лап 113
4.9.2. Технологический процесс восстановления и упрочнения стрельчатых лап культиваторов 114
4.10. Результаты эксплуатационных испытаний 119
4.11. Выводы 123
5. Технико-экономическая оценка нового способа восстановления рабочих органов культиваторов 125
5.1. Экономическая эффективность способа восстановления 125
5.2. Выводы 129
Общие выводы 130
Литература 132
Приложения 148
- Борирование в порошках борсодержащих веществ
- Диффузионные процессы в системе поверхность детали - металл основы детали
- Технологический процесс восстановления и упрочнения стрельчатых лап культиваторов
- Экономическая эффективность способа восстановления
Введение к работе
Резкое сокращение государственных закупок и льготных кредитов привел к недостатку материальных средств для приобретения новой техники у производителей сельскохозяйственной продукции. В этой связи неуклонно уменьшается парк машин, а нагрузка на оставшуюся технику возрастает, что ведет к увеличению износа деталей и необходимости их замены. Запасными частями, поступающими в торговую сеть, часто оказываются отбракованные при сборке новой машины детали и узлы. Установка таких деталей на место изношенных не позволяет достичь ресурса нового сопряжения. Кроме этого изготовление деталей не обходится без горнодобывающих и металлургических процессов, оказывающих вредное воздействие на экологию.
Восстановление деталей - технически обоснованное и экономически оправданное мероприятие. Это позволяет предприятиям сокращать время простоя, повышать качество технического обслуживания и ремонта, положительно влиять на улучшение показателей надежности и использования машин.
Экономическая сторона целесообразности проведения работ по восстановлению деталей заключается в снижении себестоимости ремонта как агрегатов, так и машин за счет уменьшения расходов на новые запасные части, а также в сокращении производственных затрат при их эксплуатации. Стоимость запасных частей составляет значительную часть в себестоимости капитального ремонта машин, которая достигает в целом по стране 48 — 70 %, увеличиваясь, как правило, с повышением конструкторской сложности машин [156,157].
Изучение состояния деталей ремонтируемых машин показывает, что во многих случаях доля, пригодных для дальнейшей эксплуатации, составляет 20 - 45 %, восстанавливаемых - 40 - 60 % и негодных - 9 - 20 % [156]. В настоящее время доля восстанавливаемых деталей составляет не более 15 % ремонтного фонда. Это говорит о значительном размере неиспользуемого ремонтного фонда, содержащем большое количество остаточного общественного труда, пренебрегать которым нецелесообразно.
Особый интерес представляют рабочие органы почвообрабатывающих машин, техническое состояние которых значительно влияет на урожайность сельскохозяйственных культур. Как правило, они подвержены интенсивному абразивному изнашиванию почвой. К таким деталям относятся стрельчатые лапы культиваторов.
Увеличение объемов восстановления деталей позволит существенно снизить затраты металла на запчасти, инструмент и оборудование, сэкономить энергию, живой труд. По сравнению с изготовлением сокращаются число операций в 5 - 8 раз и в 20 - 30 раз расход металла, что позволяет получать экономический эффект [157].
При восстановлении деталей необходимо обеспечить их качество на уровне новых и выше. При этом нужно достигнуть улучшения геометрии посадочных и опорных мест, повышения твердости и износостойкости рабочих поверхностей. В итоге возможно достижение исходного ресурса деталей или даже превышение его.
Цель исследования — повышение долговечности стрельчатых лап культиваторов путем разработки и применения способа их восстановления приваркой борированной режущей части.
Объекты исследований: диффузионные процессы, режимы насыщения при электролизном борировании стальных деталей и стрельчатые лапы культиваторов.
Методика исследований. Методика исследований заключалась в теоретическом и экспериментальном обосновании способа восстановления лап культиваторов, его основных технологических параметров и применяемых материалов. Теоретические исследования проводились на основе известных законов и методов физической химии и математического анализа. Экспериментальные исследования выполнялись с использованием методов математической статистики и методов многофакторного эксперимента.
Научная новизна. Впервые предложено восстанавливать лапы культиваторов с применением ремонтной детали, упрочненной электролизным бо-рированием. Теоретически обоснована способность управления составом и структурой упрочненного слоя за счет изменения параметров насыщения (плотности тока, температуры, продолжительности насыщения, состава насыщающей среды и марки стали насыщаемой детали). Установлен оптимальный режим электролизного борирования, способствующий получению упрочненного слоя с высокими механическими и служебными свойствами. Предложен технологический процесс восстановления и упрочнения лап культиваторов.
Практическая значимость. На основе результатов исследований разработана технология восстановления культиваторных лап (патент РФ № 2241586), ресурс которых увеличился в 1,5-2 раза по сравнению с новыми и восстановленными по существующей технологии.
Реализация результатов исследований. Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы в ремонтном производстве, при восстановлении изношенных деталей и в машиностроении при создании рабочих органов почвообрабатывающих машин.
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на международной научно-практической конференции «Совершенствование технологии и организации обеспечения работоспособности машин с использованием восстановительно-упрочняющих процессов» на базе СГТУ (г. Саратов, 2002 г.), на межгосударственном научно-техническом семинаре «Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания» ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ» (г. Саратов, 2002 - 2004 гг.), на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова» (г. Саратов, 2002 -2005 гг.).
Научные положения, выносимые на защиту:
• способ получения износостойкого диффузионного слоя путем электролизного борирования ремонтной детали;
• закономерности протекания процесса электролизного борирования;
• результаты исследований влияния состава материала ремонтной детали и основных параметров режимов электролизного борирования на механизм формирования структуры, механические свойства упрочненного слоя и технико-экономические показатели процесса восстановления;
• технологические особенности восстановления лап культиваторов. Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ в том числе без соавторов и получен один патент РФ на изобретение. Общий объем публикаций 1,24 печ. л., из них лично автору принадлежат 0,79 печ. л.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 192 страницах машинописного текста, содержит 41 рисунок, 14 таблиц и 10 приложений. Список литературы включает 178 наименований.
Диссертационная работа выполнялась с 2001 г. в ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» на кафедре «Надежность и ремонт машин».
Борирование в порошках борсодержащих веществ
Борирование - это процесс химико-термической обработки, заключающийся в диффузионном насыщении поверхностных слоев изделий из металлов и сплавов бором с целью повышения их твердости, износостойкости, теплостойкости и коррозионной стойкости. Борированные металлы и сплавы используются в особо жестких условиях эксплуатации: трение скольжения без смазки, абразивное изнашивание, изнашивание в вакууме, при повышенливает борный ангидрид.
Перед использованием все порошковые компоненты должны быть просушены, а карбид бора прокален при 350...450 С в течение 1,5...2 ч [44]. Сам процесс борирования в порошках можно проводить различными способами: в герметичных и негерметичных контейнерах, изготовленных из нержавеющих или жароупорных сталей; в вакууме, защитных восстановительных атмосферах, в псевдокипящем слое борсодержащих порошков.
Наибольшее распространение получил способ борирования в контейнерах, герметизированных плавким затвором. Герметизация осуществляется следующим образом. На поверхность смеси укладывают лист асбеста, на который насыпают слой сухого песка толщиной 40...50 мм и борный ангидрид. Подготовленные к борированию контейнеры загружают в печь, разогретую до температуры процесса. После нагрева тигля до температуры 500...700 С на поверхности песка образуется сплошной слой — стеклоплавкий затвор.
Применяемые температуры насыщения лежат в пределах 900... 1100 С. Продолжительность процесса зависит от требуемой толщины боридного слоя и составляет обычно 3...8 ч.
По окончании процесса контейнер извлекают из печи и охлаждают на воздухе. Борированные изделия очищают металлическими щетками, промывают в горячем щелочном растворе и просушивают. После 2...3 циклов обработки насыщающая смесь обновляется на 10 - 15 %.
Интересным способом является борирование в токопроводящих порошкообразных смесях, основанный на способности смесей разогреваться при прохождении через них постоянного или переменного тока [45]. Порошкообразные токопроводящие смеси для химико-термической обработки должны содержать насыщающие реагенты, активаторы процесса, наполнители, обладающие достаточно высокой электропроводностью, и инертные добавки. В качестве насыщающих реагентов, активаторов и инертных добавок токопроводящих смесей используют порошки борсодержащих веществ, галоидные соли щелочных и щелочноземельных металлов и трудновосстаноливает борный ангидрид.
Перед использованием все порошковые компоненты должны быть просушены, а карбид бора прокален при 350...450 С в течение 1,5...2 ч [44].
Сам процесс борирования в порошках можно проводить различными способами: в герметичных и негерметичных контейнерах, изготовленных из нержавеющих или жароупорных сталей; в вакууме, защитных восстановительных атмосферах, в псевдокипящем слое борсодержащих порошков.
Наибольшее распространение получил способ борирования в контейнерах, герметизированных плавким затвором. Герметизация осуществляется следующим образом. На поверхность смеси укладывают лист асбеста, на который насыпают слой сухого песка толщиной 40...50 мм и борный ангидрид. Подготовленные к борированию контейнеры загружают в печь, разогретую до температуры процесса. После нагрева тигля до температуры 500...700 С на поверхности песка образуется сплошной слой — стеклоплавкий затвор.
Применяемые температуры насыщения лежат в пределах 900... 1100 С. Продолжительность процесса зависит от требуемой толщины боридного слоя и составляет обычно 3...8 ч.
По окончании процесса контейнер извлекают из печи и охлаждают на воздухе. Борированные изделия очищают металлическими щетками, промывают в горячем щелочном растворе и просушивают. После 2...3 циклов обработки насыщающая смесь обновляется на 10 - 15 %.
Интересным способом является борирование в токопроводящих порошкообразных смесях, основанный на способности смесей разогреваться при прохождении через них постоянного или переменного тока [45]. Порошкообразные токопроводящие смеси для химико-термической обработки должны содержать насыщающие реагенты, активаторы процесса, наполнители, обладающие достаточно высокой электропроводностью, и инертные добавки. В качестве насыщающих реагентов, активаторов и инертных добавок токопроводящих смесей используют порошки борсодержащих веществ, галоидные соли щелочных и щелочноземельных металлов и трудновосстановимые оксиды различных элементов соответственно. Токопроводящими наполнителями могут служить графит, кокс, графитизированный антрацит, древесный уголь.
Насыщение в порошковых средах — наиболее простой метод борирования, который может осуществляться в любой печи (электрической, газовой, нефтяной), обеспечивающей получение заданной температуры. Наиболее важным его преимуществом перед другими методами является возможность борирования изделий сложной формы с узкими пазами и малыми отверстиями. При этом нет необходимости в операции промывки, что особенно затруднительно для деталей сложной конфигурации. К недостаткам порошкового борирования относятся [44; 98]: сравнительно низкие теплопроводность и гигроскопичность насыщающих смесей, необходимость их регенерации в случае многократного использования, высокая стоимость борсодержащих порошков, трудоемкость упаковки и распаковки контейнеров, низкая стойкость последних.
Борирование в газовой среде осуществляется за счет разложения следующих газообразных соединений бора [42; 44; 100; 101]: диборана, трех-хлористого бора, трехбромистого бора, триметилбора. Для осуществления процесса борирования детали собирают на специальном приспособлении и загружают в реакционную камеру, нагретую до температуры 800...950 С. После герметизации установку продувают инертным газом в течение 3...5 мин и создают избыточное давление. Борсодержащий газ подают через инжекторный смеситель.
Наиболее целесообразно применение диборана или треххлористого бора [44]. Для того чтобы на стенках реактора и деталях не откладывался слой элементарного бора, газы разбавляют водородом, аргоном, очищенным азотом или аммиаком. Наибольшую скорость диффузионного насыщения обеспечивает смесь диборана и треххлористого бора с водородом в соотношении 1 : 25...1 : 225 и 1 : 15...1 : 20 соответственно [98]. Давление борсодержащего газа в реакторе создают в пределах 23,4-10 .. .28,6-10 Па.
Газовые среды - наиболее активная насыщающая атмосфера. Тем не менее, до настоящего времени процесс газового борирования не нашел применения в промышленности из-за токсичности газовых сред, высокой стоимости борсодержащей атмосферы, необходимости специального оборудования, сложности и взрывоопасности процесса [101 - 103]. Кроме того, упрочнение в атмосфере, содержащей треххлорид бора, сопровождается разрушением поверхности деталей и реактора хлором в результате протекания обменных реакций.
Диффузионные процессы в системе поверхность детали - металл основы детали
При составлении программы исследований были приняты во внимание цель, поставленная в работе, и вытекающие из нее задачи с учетом данных известных по литературным источникам. Программа экспериментальных исследований включает в себя: лабораторные исследования с целью проверки теоретических предпосылок и обоснования основных режимных параметров упрочнения ремонтной детали; полевые испытания с целью проведения сравнительной оценки долговечности работы культиваторной лапы.
Определение электродвижущей силы поляризации ионов бора и натрия, а также предельного тока насыщения в предлагаемом составе (см. п. 2.1.) позволит раскрыть кинетику процесса борирования с помощью установки, схема которой показана на рис. 3.1.
Исследования проводились в электрической печи сопротивления с неконтролируемой атмосферой марки КО 14 (11), в рабочее пространство которой устанавливался тигель (1) (рис. 3.2). Заданную температуру поддерживали постоянной 950±5С и контролировали предусмотренными в конструкции печи устройствами, состоящими из автоматического потенциометра типа КПУ-3 с градуировкой ХА до 1373 К (1100 С) и датчика температуры, которым служила хромель-алюмелевая термопара типа ТХА. Регулировка температуры расплава (10) осуществлялась изменением напряжения, подводимого к силицидным нагревателям электрической печи сопротивления (11).
Катодом (4) служила стальная пластинка (СтЗ, ГОСТ 380 - 94), площадь борируемой поверхности которой в соответствии с объемом тигля составила 3 -10"4 м2. Равновесные потенциалы бора измеряли относительно электрода сравнения (3), в качестве которого использовался образец, идентичный борируемому образцу. Электроды зачищали мелкой наждачной бумагой № 3, ГОСТ 13344-79.
Роль анода при измерении катодной поляризации выполнял графитовый стержень (2) диаметром 9 10 3м и длиной 8 10 2м марки ЭГ-0, ГОСТ 4421-73. Ток задавался с помощью источника питания постоянного тока марки Б7-16А (5) и регистрировался миллиамперметром (7) постоянного тока М 104, ГОСТ 8711-93. В качестве регистрирующего и измерительного прибора был использован цифровой универсальный вольтметр В7- 16А (6). Ток насыщения изменяли ступенчато и последовательно через каждые 10 мА. После установившегося показания значения напряжения на вольтметре результат фиксировали. Исследование структуры производилось на электронном микроскопе МИМ-8М. Образцы для металлографических исследований вырезали вулканито-выми кругами при обильном охлаждении, исключающим возникновение структурных превращений, из прямоугольных пластин (30 10 3 х 20 10"3 4-10 3м), изготовленных из сталей марок СтЗ (ГОСТ 380-94), 20, 30, 45 (ГОСТ 1050-88), подвергнутых электролизному борированию (см. п. 2.1). Плоскость микрошлифов отстояла от плоскости срезов не менее чем на 3-Ю"3 м, лишний металл снимали на наждачном круге. Вначале шлифы изучали в нетравленом виде на предмет наличия макродефектов. Затем темплеты подвергались тонкой шлифовке на водостойкой абразивной бумаге № 2 и № 1, ГОСТ 13344-79, грубой и тонкой алмазной полировке. Для выявления микроструктуры металла основы и боридного слоя использовалось химическое травление раствором, состоящим из 3 10"6м3 азотной кислоты и 10"4 м3 этилового спирта (С2Н5ОН) в течение 15...20 с. После этого шлифы промывали и сушили на воздухе. Подготовленные таким образом образцы исследовали на микротвердомере ПМТ-3, ГОСТ 23677-79 (наносили уколы при нагрузке 0,981 Н в виде дорожек) и металлографическом микроскопе МИМ-8М (рис. 3.3) при 100 и 600-кратном увеличении. С целью исследования диффузии бора и углерода по толщине упрочненного слоя и определения фазового состава в лаборатории химии твердого тела НИИхимии СГУ были проведены исследования боридных слоев на стальных образцах, упрочнение которых проводилось методом электролизного борирования. Количественный фазовый анализ осуществлялся рентгенографическим методом на дифрактометре ДРОН-3,0, ТУ 25-05. 2420-79 в фильтрованном FeKa-излучении с фокусировкой по Брегу-Брентано (рис. 3.4.). Источником рентгеновского излучения была трубка с железным анодом. По перераспределению дифракционных максимумов анализировали изменение фазового состава и проводили идентификацию структуры образующихся фаз. Для этого образцы укрепляли в специальном кювете, поверхность съемки которой ориентировалась относительно рентгеновской трубки. Сканирование образцов в интервале бреговских углов 0...40 град, проводилось с различными скоростями: 2 градУмин для первичной оценки состава и 0,5 градУмин для прецизионного фазового количественного анализа. . Идентификацию фаз осуществляли на основе данных, представленных в Международной картотеке Общества испытаний и материалов ASTM.
Технологический процесс восстановления и упрочнения стрельчатых лап культиваторов
Исследования, проведенные в соответствии с п. 3.7. показали, что водные растворы соляной кислоты (рН = 4,0...4,5) интенсивно разрушают неуп-рочненные образцы (рис. 4.15.). Интенсивная коррозия указанных образцов наступает уже после 25-часового воздействия среды. При воздействии среды в течение 75 ч потеря массы неупрочненных образцов из сталей марок 30 и 65Г составила 98,253 и 107,564 г/м соответственно. Наиболее коррозионно-стойкими оказались борированные образцы, потеря массы которых в те-чение 75 ч составила 14,537 г/м .
В разбавленном растворе едкого натра (рН = 7,5...8,0) упрочненная и неупрочненная сталь имеет более высокую коррозионную стойкость, чем в растворе соляной кислоты. Так, в течение 75-часового воздействия среды борированные образцы теряют только 5,231 г/м , что намного меньше потери массы сталей 30 и 65Т, неподвергшихся химико-термической обработке (со-ответственно 49,376 и 44,122 г/м ).
В нейтральной среде (рН=6...6,2) наблюдается увеличение коррозионной стойкости образцов после борирования. За 75 ч испытаний потеря их массы составила 4,166 г/м , тогда как потери исходной стали 30 и 65Г — 6,332 и 6,124 г/м соответственно.
Таким образом, проведенные исследования показали, что электролизное борирование повышает коррозионную стойкость стали. Наиболее агрессивной средой для исследуемого насыщения является раствор соляной кислоты в дистиллированной воде, кислотность которого рН=4,0...4,5. При разработке технологии восстановления и упрочнения деталей необходим целый комплекс мероприятий, направленных на снижение трудовых и материальных затрат с соблюдением установленных правил и требований. Снижение трудовых и материальных затрат достигается в результате применения рационального технологического маршрута восстановления деталей, отражающего дифференцированный подход к модифицированию рабочих поверхностей и восстановлению формы, основанный на фактическом состоянии ремонтного фонда. Технологический процесс должен характеризоваться высокой степенью механизации и автоматизации основных и вспомогательных работ, а также минимальными расходами материала и инструмента. Восстановление деталей осуществляется с помощью оборудования, установленного на ремонтном предприятии, поэтому только максимальная оснащенность производства и рабочих мест в сочетании с наличием квалифицированных кадров может обеспечить высокую производительность и выпуск качественных изделий. Этому содействуют также технологическая дисциплина и надлежащий контроль качества. Технологический процесс и оснастка должны отвечать единым требованиям техники безопасности и производственной санитарии. Все отмеченные требования должны быть отражены в технической документации. Ремонт культиваторов включает в себя все основные операции типового технологического процесса на стадиях разборки, мойки, деффек-тации и т. д. Как показали исследования, для получения упрочненного слоя высокого качества необходимо выполнить ряд требований: соблюдать состав насыщающей среды -Na2B407 - 55 %; В203 - 16 %; К2С03 - 17 %; Na2Si03- 7 %; K2Zr F6 - 5 %); строго выполнять режимы, рекомендованные для данного технологического процесса восстановления: - плотность тока (катодная) - /к, А/см 0,22 - температура расплава - Г, К 1194 - продолжительность насыщения - т, ч 1,7 Катодную плотность тока принимают на один условный квадратный сантиметр насыщаемой поверхности, и при включении установки подают ток в соответствии с фактической покрываемой площадью детали (так называемый ток загрузки). С учетом отмеченных особенностей разработан технологический процесс восстановления стрельчатых лап культиваторов (рис. 5.1, прил. 9).
В соответствии с маршрутной схемой опишем технологию и порядок проведения отдельных операций. Изношенную часть лезвия лапы культиватора удаляют шлифовальным отрезным кругом A24SBF по ГОСТ 23182-78 при помощи угловой шлифовальной машины МШУ-2-230. Угловую пластину изготавливают путем изгиба под углом 65 полосовой стали марки 30 толщиной 5 мм при помощи кривошипно-механического пресса КД 2128 К (рис. 5.2.). Режущую кромку пластины затачивают под углом / = 12 на универсально-заточном станке ЗД642Е. После предварительной изоляции приварочной кромки путем покрытия гальванической медью угловую пластину подвергают электролизному борированию в расплаве шлака в соответствии с обоснованными режимами. По окончании борирования поверхность пластины покрыта слоем застывшего шлака, для его отделения угловую пластину опускают в ванну с водой. Упрочненную заготовку приваривают к восстанавливаемой детали сплошным швом ручной электродуговой сваркой. Рациональный выбор режимов и материалов при проектировании сварочных конструкций из среднеуглеродистой нелегированной стали и марганцовистой стали 65Г является сложной инженерной задачей, при решении которой необходимо учитывать кроме состава и свойств материалов также технико-экономические, технологические и эксплуатационные факторы [114].
Экономическая эффективность способа восстановления
Конечной целью научных исследований является повышение эффективности использования сельскохозяйственных машин за счет совершенствования технологических процессов восстановления рабочих органов. Эффективность выявляется путем сравнения основных технико-экономических показателей нового способа восстановления стрельчатых лап культиваторов с существующим [142 - 145].
При определении технико-экономической эффективности использования новой технологии восстановления (п. 4.9) за базу при сравнении принимался способ [28], при котором изношенная часть лезвия удаляется, а взамен приваривается новая рабочая часть из стали 65Г с последующей наплавкой износостойких металлических порошков для обеспечения эффекта самозатачивания. Исходными данными для определения экономической эффективности являются результаты полевых исследований и нормативно-справочные материалы [34]. Все расчеты выполнялись с учетом цен на январь 2005 г.
Химико-термической обработкой можно значительно повысить износостойкость изделия. В этой связи такие технологии оказываются эффективными даже тогда, когда себестоимость восстановления превышает стоимость новой детали. В таком случае экономическую целесообразность определяют, исходя из условия снижения удельных расходов на единицу ресурса [144; 145]: где Цн - цена новой детали, руб.; Сост — остаточная стоимость после выработки доремонтного ресурса, руб.; Св — себестоимость восстановления детали, руб.; Ку - удельные капитальные вложения, связанные с организацией ремонта, руб.; Сіост - стоимость ремонтного фонда с учетом транспортно-заготовительных расходов по данной технологии, руб.; Ен — нормативный коэффициент эффективности капиталовложений (Ен = 0,15); Сгост - остаточная стоимость восстановленной детали после ее использования, руб.; Тн - срок службы новой детали до ремонта в единицах ресурса, мото-ч; Тр - срок службы восстановленной детали, мото-ч.
Как правая, так и левая части неравенства (5Л) представляют собой удельные расходы при расчете на единицу ресурса, связанные с технологическими затратами. Если эти расходы в связи с восстановлением снижаются, то повышается экономическая эффективность его проведения.
Уровень удельных расходов можно исчислять и задать в виде соответствующих критериев эффективности, на основании сравнения которых можно определять экономическую целесообразность технологии восстановления детали.
Для рейтинговой оценки по условию зависимости (5.1) необходимо подсчитать правую часть неравенства для предлагаемой и существующей технологии восстановления культиваторных лап. Естественно, что каждая из них обеспечивает различные сроки службы детали после восстановления. Оптимальность технологии оценивается по минимуму затрат на единицу ре сурса. Сравнив значения действительного критерия эффективности восстановления культиваторной лапы по предлагаемой технологии (см. п. 5.2) и существующей технологии, предложенной в работе [28], (табл. 5.1) видно, что Кр.п.=1,34 Кр.р.=2,53. Следовательно, предложенная технология восстановления культиваторной лапы более предпочтительна с экономической точки зрения. где Сі - себестоимость восстановления лапы по существующей технологии, руб.; Сг — себестоимость восстановления лапы по предлагаемой технологии, руб.; Кі и Кг - соответственно, капитальные затраты для существующей и предлагаемой технологии, руб. Исходя из производительности разработанного технологического процесса, годовая программа восстановления составляет 10000 шт. Годовой экономический эффект при восстановлении культиваторных лап предлагаемым способом -128300 рублей. Выводы Проведено технико-экономическое обоснование технологического процесса восстановления стрельчатых лап культиваторов. Критерий эффективности восстановления по предлагаемой технологии (см. п. 4.9) составил Кр.п.=1,34, что меньше критерия эффективности для существующей технологии, предложенной в работе [28], (Крр. = 2,53). Следовательно, предложенная технология восстановления рабочих органов культиваторов более предпочтительна с экономической точки зрения. Экономическая эффективность новой технологии восстановления культиваторных лап при программе ремонта 10000 шт. составляет 128300 руб. 1. Анализ литературных источников показал, что более 60 % стрельчатых лап культиваторов теряют работоспособность ввиду износа носка на 30 мм и крыльев по ширине на 15 мм. Существующие способы восстановления достаточно трудоемки, при этом ресурс рабочих органов составляет 70.. .90 % от новых деталей. 2. Предложен принципиально новый способ восстановления стрельчатых лап культиваторов (патент РФ № 2241586 от 16.09.03). Разработана математическая модель процесса электролизного борирования устанавливающая зависимость состава и структуры упрочненного слоя от плотности тока, температуры и состава насыщающей среды, длительности обработки и химического состава материала основы. Установлено, что распределение бора и углерода по толщине упрочненного слоя, определенное экспериментально, отличается от расчетных значений на 5 %. Выявлено оптимальное значение начальной концентрации углерода соответствующие стали 30. Определены оптимальные технологические режимы: температура насыщающей среды — 1194 К; катодная плотность тока - 0,22 А/см; продолжительность процесса- 1,7 ч.
