Введение к работе
Актуальность работы. В сложившихся экономических условиях организация восстановления изношенных деталей машин является одним из важнейших направлений решения накопившихся в АПК проблем. Разработанные на методе шовной сварки электроконтактные способы восстановления обоснованно считаются одними из наиболее востребованных и эффективных. В качестве присадочных материалов в этих способах чаще применяют стальные ленты, реже проволоки и металлические порошки. Именно стальные проволоки являются наиболее удобным, доступным, дешевым видом присадочного материала. В последние годы возрос интерес исследователей и производственников к этому виду присадки. Поэтому исследования, направленные на совершенствование способа электроконтактной приварки стальных проволок (ЭКПП), устранению его недостатков и направленные на более широкое его использования в АПК, являются весьма актуальными.
Степень разработанности темы. Способ ЭКПП известен с шестидесятых годов прошлого века, наибольший вклад в его изучение и совершенствование внесли В.В. Булычев, В.А. Дубровский, В.А. Емельянов, И.И. Загиров, В.С. Ибрагимов, Э.С. Каракозов, Ю.В. Клименко, В.Т. Катренко, Р.А. Латыпов, М.З. Нафиков, А.В. Поляченко, А.И. Пономарев, Л.Б.Рогинский, М.Н. Фархшатов и др. Разработан целый ряд технологических вариантов осуществления процесса, разработано технологическое оборудование для этих целей. Раскрыта физическая природа образования сварного соединения, установлено, что прочность соединения в твердой фазе зависит от степени пластической деформации присадочной проволоки, установлены теоретически и экспериментально некоторые закономерности образования такого соединения. Имеются исследования по определению рациональных режимов приварки, свойств металлопокрытий и др.
Но резервы совершенствования прогрессивного технологического процесса восстановления валов ЭКПП далеко не исчерпаны. Процессы восстановления деталей этим способом достаточно сложны и специфичны и требуют дальнейшего исследования и совершенствования.
Диссертационное исследование проведено по плану НИОКР Башкирского ГАУ на 2015-2020 г.г. «Разработка и совершенствование технологий упрочнения и восстановления деталей машин», гос. рег. номер 115041410056.
Объект исследования – технологический процесс восстановления изношенных деталей цилиндрической формы сельскохозяйственной техники электроконтактной приваркой стальных проволок.
Предмет исследования – закономерности формирования металлопокрытия, наносимого ЭКПП.
Цель работы. Повышение производительности, качества и эффективности восстановления изношенных валов сельскохозяйственной техники.
Научная новизна заключается в следующем:
-
В соответствии с составленной расчетной схемой выполнено аналитическое описание пластической деформации и определены параметры образования сварного соединения при ЭКПП одной, а также одновременно двух растянутых присадочных проволок.
-
Разработана математическая модель процесса пластической деформации одной и одновременно двух присадочных проволок, учитывающая дополнительное силовое воздействие на присадочный металл.
Научная новизна проведенных исследований подтверждается патентами РФ №№ 2578874, 2651839 на изобретения, патентом № 151258 на полезную модель. Теоретическую и практическую значимость представляют:
-
Технологическая схема приварки растянутой присадочной проволоки, позволяющая повысить производительность восстановления на 30…40% по сравнению с традиционным процессом.
-
Методика и компьютерная программа для определения рациональных режимов ЭКПП при приварке проволок различного диаметра и химического состава на наружные цилиндрические поверхности изношенных деталей.
-
Конструкция устройства для подвода и дополнительного растяжения одной или одновременно двух присадочных проволок в зону приварки.
-
Установленные эксплуатационные характеристики восстановленных по разработанной технологической схеме валов техники сельскохозяйственного назначения.
Методология и методы исследований. Сформулированная цель исследования реализуется на основе сочетания теоретических и экспериментальных методов исследования процесса формирования сварного соединения по предлагаемой технологической схеме ЭКПП. При исследованиях применялась вычислительная техника и современные компьютерные программные продукты: Microsoft Office 2010, Компас 3D V16, MathCad 15, Statistica 10, программа анализа изображений «KS-300» и др.
Положения, выносимые на защиту:
-
Модель пластической деформации присадочных проволок при двухпроволочной технологической схеме ЭКПП.
-
Закономерности формирования металлопокрытия по предложенной технологической схеме.
-
Результаты теоретических и экспериментальных исследований по оценке показателей качества восстановления.
Личный вклад автора в проведение исследований. Вклад соискателя состоит в участии во всех этапах проведения теоретических и экспериментальных исследований, обработке результатов, составлении выводов и производственной апробации. Автором разработаны способы, а также устройства для растягивания присадочных проволок, составлена расчетная схема и модель формирования сварного соединения при одновременной приварке одной и двух растянутых проволок, установлено влияние параметров пластической деформации присадочных проволок на прочность формируемого в твердой фазе сварного соединения, разработана методика и по ней определены рациональные режимы ЭКПП.
Апробация работы. Материалы диссертационных исследований докладывались и обсуждались на LIV Международной научно-технической конференции «Достижения науки – агропромышленному производству» (г. Челябинск, ЧГАА, 2015 г.), VI Международной научно-технической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения» (г. Ульяновск, МГУ им. Н. П. Огарёва, 2015 г.), VI Всероссийской научно-практической конференции в Рамках Х Промышленного салона и специализированных выставок «Промэкспо. Станки и инструмент», «Сварка. Контроль. Диагностика» (г. Уфа, Башкирский ГАУ, 2015 г.), Международной научно-практической конференции «Аграрная наука в инновационном развитии АПК» (г. Уфа, Башкирский ГАУ, 2016 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Совершенствование конструкции, эксплуатации и технического сервиса автотракторной и сельскохозяйственной техники» (г. Уфа, Башкирский ГАУ, 2016 г.), LVI
Международной научно-технической конференции «Достижения науки - агропромышленному производству» (г. Челябинск, ЮУрГАУ, 2017 г.), Международной научно-практической конференции «Современное состояние, традиции и инновационные технологии в развитии АПК» (г. Уфа, Башкирский ГАУ, 2017, 2018 гг.), Всероссийской научно-практической конференции «Реновация машин и оборудования» (г. Уфа, Башкирский ГАУ, 2017 г).
Степень достоверности результатов полученных автором научных положений обеспечивается применением законов и принципов математики, физики, контактной сварки, металловедения, применением в исследованиях современного и сертифицированного научного оборудования, статистической обработкой полученных данных с использованием лицензионного программного обеспечения, удовлетворительным совпадении теоретических и экспериментальных данных, эксплуатационными испытаниями реставрированных деталей.
Публикации. По результатам исследований диссертационной работы опубликовано 29 печатных работ, в том числе 7 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации материалов кандидатских и докторских диссертаций. Получены патенты РФ №№ 2578874, 2651839 на изобретения и патент № 151258 на полезную модель, свидетельство регистрации программы для ЭВМ № 2015660532. Объем публикаций 3,9 п.л., доля автора 2,2 п.л.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы из 194 наименований и приложений. Работа изложена на 186 листах машинописного текста, содержит 16 таблиц, 75 рисунков и приложения на 21 листе.