Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Поиск технических решений, направленных на повышение работоспособности деталей рабочих органов почвообрабатывающих машин, относится к числу актуальных задач. Анализ конструктивно-технологических характеристик, условий работы и износов дета-^ лей, работающих в абразивной среде показывает,- что для их восстановления и упрочнения раииоігально применять механизированные способы нанесения износостойких материалов. Это обуславливается тем, что данные изделия потребляются в массовом количестве, а также необходимостью повышения их ресурса. Наряду с этим, из-за сложной формы и переменного сечения дета- лей, для их восстановления » упрочнения применение распространенных наплавочных способов ограничено или неприемлемо.
Перспективным способом восстановления и упрочнения почворежущих элементов является механизированное диффузионное намораживание износостойкими материатами. Технология позволяет свести к минимуму затраты на наплавочные работы и увеличить долговечность деталей в 2...4 раза.
Имеющиеся сведения об особенностях формирования наносимых механизированным диффузионным намораживанием металлопокрытий и их свойствах малочисленны. Как следствие, этот прогрессивный технологический процесс восстановления и упрочнения имеет ограниченное применение в производственных условиях.
Решение целого ряда научных и технических вопросов, связанных с технологией нанесения механизированным диффузионным намораживанием износостойких покрытий ставит важную научную задачу. Это предопределило актуальность данной работы и необходимость ее выполнения.
Связь работы с крупными научными программами. Исследование выполнялось в рамках государственной программы ГКНТ на 1986... 1990 г.г. 0.51.11. "Разработать и освоить прогрессивные методы организации, технологические процессы и оборудование, обеспечивающие повышение уровня использования, технического обслуживания, ремонта тракторов, автомобилей, сельскохозяйственных машин и восстановление изношенных деталей".
Цель и задачи исследования. Целью работы является оптимизация
технологических параметров и разработка технологического процесса меха
низированного диффузионного намораживания применительно к вос
становлению и упрочнению почворежущих элементов износостойкими спла
вами.
В соответствии с поставленной целью в работе решены следующие основные задачи:
1. Исследованы технологические параметры механизированного диф
фузионного намораживания из расплава высокохромистого чугуна и ин
тервалы их оптимальных значений.
2. Проведены теоретические и экспериментальные исследования но изу
чению механизма взаимодействия фгноса при активации и расплава вм-
сокохромнетого чугуна при диффузионном намораживании заготовки.
3. Разработана методика обоснования оптимальных значений техно
логических параметров формирования металлопокрытия при механизирован
ном диффузионном намораживании.
-
Исследованы физико-механические и эксплуатационные свойства наплавленных механизированным диффузионным намораживанием износостойких сплавов.
-
Разработаны технологические рекомендации по практическому использованию механизированного диффузионного намораживания в производственных условиях.
Объект и предмет исследования. Обьектом исследования является технология механизированного диффузионного намораживания деталей машин износостойкими материалами. Предмет исследования - технологические параметры процесса механизированного диффузионного намораживания и их влияние на формирование намораживаемого металлопокрытия и его физико-механические и эксплуатационные свойства.
Методология и методы проведения исследования. В работе используются методы теории подобия, течения вязкой жидкости, контактного взаимодействия расплавленных материалов с твердыми веществами, математической статистики, а также экспериментальные методы изучения поверхностного слоя с помощью рентгеноструктурного анализа, физико-механических и эксплуатационных свойств изделий.
Научная новизна и значимость полученных результатов. В работе дано дальнейшее развитие способа изготовления биметаллических изделий диффузионным намораживанием погружением в расплав присадочного материала, заключающееся в повышении прочности соединения наплавленного металла с металлом заготовки и в получении металлопокрытия с заданными физико-механическими свойствами за счет обеспечения и стабилизации оптимального режима намораживания.
Обоснован механизм взаимодействия расплава износостойкого присадочного материала с погружаемой в него офлюсованной поверхности заготовки, на стадии образования первоначального контакта и последующего формирования металлопокрытия на вертикальной стенке.
Разработана методика определения оптимальной скорости относительного перемещения заготовки в расплаве присадочного материала при механизированном диффузионном намораживании.
Обосновано применение установки для механизированного диффузионного намораживания (а.с. №1227322) и предложен состав робото і ехнологиче-ского комплекса, прошедшие проверку и лабораторных и производственных условиях.
Установлена взаимосвязь между параметрами режима механизированного диффузионного намораживания и физико-механическими свойствами получаемых металлопокрытий.
Практическая значимость полученных результатов. Технолоіня механизированного диффузионного намораживания реализована в пронзвод-сиснных условиях. Организованы производственные учасікн для нанесения
износостойких покрытий на режущую часть машин для внесения в почву жилких комплексных удобрений (ПО "Львовхимсельхозмащ", Украина), долот и лемехов плугов, лап культиваторов (Дятловская РАПТ, Республика Беларусь).
Результаты работы внедрены в учебный процесс подготовки студентов технических специальностей Белорусского государственного аграрного тех- _ пического университета.
Экономическая значимость полученных результатов. Опыт работы наплавочных участков показал, что технология механизированного диффузионного намораживания - высокоэффективный и производительный способ. Затраты на наплавку составляют 25...30% стоимости заготовки. При этом износостойкость напАччленных деталей в 2...3 раза выше износостойкости аналогичных, подвергнутых термической обработке. Механизированное диффузионное намораживание обеспечивает получение социальною эффекта - резкое улучшение условий труда и освобождение человека от выполнения монотонных однообразных операций.
Это даст возможность использовать разработанную технологию как коммерческий продукт для заинтересованных потребителей.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту. Па защиту выносятся следующие научные разработки:
-
Технология механизированного диффузионного намораживания из расплава высокохромистого чугуна, позволяющая получать биметаллические изделия с повышенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами.
-
Выявленные особенности взаимодействия расплава износостойкого присадочного материала и погружаемой в него офлюсованной поверхностью заготовки, объясняющие механизм формирования зоны сплавления и обеспечивающие получение монолитного соединения основного и наплавляемого металлов биметаллического изделия.
-
Методика определения оптимальной скорости относительного перемещения заготовки в расплаве присадочного материала, позволяющая прогнозировать получение качественного металлопокрытия с требуемыми параметрами и необходимой прочностью его сцепления с металлом заготовки.
-
Принципиальная схема многопозиционной установки для диффузионного намораживания (а.с. №1227322), применение которой позволит механизировать основные операции, обеспечить стабильность и оптимальный режим осуществления технологического процесса наплавки.
-
Состав робототехнологического комплекса для наплавки деталей методом дифф\знойного намораживания, обеспечивающего выполнение операций технологического процесса наплавки в автоматическом режиме и позволяющего повысить производительность и улучшить условия трудз\ что особенно эффективно в условиях массового производства.
Личный вклад соискателя. Основные научные и практические результаты, положения, выносимые на защиту, разработаны и получены лично соискателем или при его непосредственном участии.
Апробация результатов диссертации. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов БИМСХ в 1985...1992 гг, БАТУ в 1992...2000 гг., республиканской научно-технической конференции "Проблемы автоматизации сельскохозяйственного производства" - Минск, ноябрь 1985 г., Всесоюзной научно-технической конференции " Актуальные проблемы повышения технического уровня сельскохозяйственных машин", -Москва, январь 1987 г.; Всесоюзной научно-практической конференции "Восстановление изношенных деталей машин", - Рига, сентябрь 1987 г., XII семинаре но диффузионному насыщению и защитным покрытиям", - Ворошиловград, сентябрь 1988 г., научно-технической конференции "Проблемы механизации, электрификации, автоматизации сельского'хозяйства и подготовки инженерных кадров", - Минск, апрель 1991 г., республиканской научно-технической конференции "Современные материалы, оборудование и технологии упрочнения и восстановления деталей машин", Новополоцк, апрель 1997 г.
Опубликованность результатов. По результатам исследований имеется 10 публикаций, из них 1 статья в научно-техническом журнале, 1 статья в сборнике научных трудов, 4 тезиса докладов на конференциях, 2 описания изобретений к авторским свидетельствам, 2 отчета о научно-исследовательской работе. Всего 154 страницы опубликованных материалов.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, общей характеристики работы, пяти глав, заключения, списка нспользоранных источников из 134 наименований й 4 приложений. Работа содержит 200 страниц машинописного текста, включая 56 рисунков, 4 таблицы, списка использованных источников на 9 страницах и приложения на 44 страницах.
