Розробка ефективних параметрів і матеріалів для відновлення зношеної поверхні деталей сільськогосподарської техніки. Вдосконалення вузлів обладнання і забезпечення надійної роботи установки для нанесення якісного і однорідного по властивостям шару.
Аннотация к работе
Для забезпечення необхідних споживчих властивостей штоків, валів, шестерень, штампів та інших деталей сільськогосподарської техніки і стабільної роботи машин і обладнання необхідно забезпечити отримання в процесі їх ремонту високу якість робочих поверхонь. Це можливо шляхом вибору ефективних параметрів і технології відновлення, які б не справляли вплив на зміну лінійних розмірів при обробці, не вимагали б наступного правлення, не змінювали б структури і властивостей матеріалу деталі (у тому числі серцевини). До числа таких технологічних процесів відновлення деталей в першу чергу відносяться способи з використанням висококонцентрованих джерел енергії - лазерна, плазмова, електронно-променева та електроіскрова обробки. електроіскрова обробка сільськогосподарська техніка Відновлення деталей базувалося на проведенні досліджень якості такого шару і впливу параметрів обробки. Для досліджень структури, фізико-механічних і експлуатаційних властивостей деталей, що відновлюються електроіскровим методом використовували - оптичну і електронну мікроскопію, рентгеноструктурний та спектральний аналізи, а також методи, що дозволяють оцінити експлуатаційну надійність деталей - корозійну стійкість, жаростійкість, зносостійкість.Для отримання якісного відновленого шару рекомендовано здійснювати попередню термічну обробку деталей (відпал) для зняття наклепу. У випадку, якщо на поверхні деталі після її експлуатації залишився загартований або підданий хіміко-термічній обробці шар рекомендовано використовувати метод нагріву поверхні лазерним променем. Розроблена математична модель, яка описує вплив основних параметрів обробки і вміст найбільш значних компонентів - вуглецю і хрому на якість шару, що нарощується засобом електроіскрової обробки. Встановлено, що в деталях, попередньо підданих хіміко-термічній обробці (азотуванню), після експлуатації частково залишається зміцнений шар, який потрібно відновлювати або знімати поперед проведенням операції-нарощення. Запропоновано відновлювати попередньо азотований шар деталей шляхом обробки лазерним променем, який дозволить зменшити обсяг механічної обробки а також нарощувати незначний шар, не ушкоджуючи прямолінійність довгомірних деталей.
Вывод
1. Розроблені технологічні параметри відновлення деталей сільськогосподарської техніки і обладнання методом ЕІО. Визначені ефективні матеріали аноду, які містять для відновлення деталей сільськогосподарської техніки.
Для отримання якісного відновленого шару рекомендовано здійснювати попередню термічну обробку деталей (відпал) для зняття наклепу. У випадку, якщо на поверхні деталі після її експлуатації залишився загартований або підданий хіміко-термічній обробці шар рекомендовано використовувати метод нагріву поверхні лазерним променем.
Встановлено, що при відновленні деталей число проходів електроду неповинно перевищувати - трьох. При цьому необхідно забезпечити струм короткого замикання Ікз=8-10А, напругу холостого ходу V=14-16В. Зміцнення поверхні і підвищення якості відновленого шару забезпечується обкаткою (навантаження 30МПА). При цьому шорсткість поверхні не перевищує Rz=0,63мкм а глибина зміцненого шару 0,8-1,0мм з середньою мікротвердістю до H-100 - 550-570.
2. Розроблена математична модель, яка описує вплив основних параметрів обробки і вміст найбільш значних компонентів - вуглецю і хрому на якість шару, що нарощується засобом електроіскрової обробки. Максимальний приріст катоду досягається при енергії імпульсу Eu=3,4Дж. Особлива роль технологічних параметрів обробки виявляється спільно з вмістом вуглецю і хрому в аноді, з підвищенням яких забезпечується максимальна зносостійкість.
3. Вивчено вплив кількості дотиків електроду (на см2) в протязі часу на коефіцієнт суцільності покриття. Показано, що суцільність покриття після трьох проходів електроду складає 91%, і забезпечується достатньо висока якість відновленого шару та продуктивність процесу.
4. Оцінена кінетика змінювання хімічного складу нарощеного шару протягом часу при ЕІО електродами з різноманітних сплавів. Виявлена зміна концентрації компонентів катоду з урахуванням їх вмісту в аноді. Визначено час в період, якого вміст компонентів стабілізується, і зявляються нові фази з азотом.
5. Запропонована розрахункова схема процесу утворення нерівностей і шорсткості при електроіскровій обробці. Оцінена залежність впливу струму іскрового розряду на діаметр одиничної лунки. При збільшенні струму іскрового розряду від 15 до 80А діаметр лунки зростає з 0,3 до 1,4мм.
Для зменшення шорсткості, підвищення якості і глибини нарощування рекомендовано проводити ППД, як проміжну або кінцеву операцію. Для її здійснення розроблені пристосування і оптимальні параметри обробки.
6. Вивчені закономірності розподілу і склад фаз хімічних елементів по глибині і периметру шару, що нарощується, а також зони термічного впливу.
Показано, що окрім a-Fe, g-Fe, спецкарбідів, карбонітридів в шарі виявляються чисті елементи аноду. Це підтверджує, що при обробці має місце механізм переносу через міжелектродний проміжок атомів та іонів цих компонентів.
Зі збільшенням ступеню легованості і частки вуглецю в катоді середня глибина зони термічного впливу, починаючи з 4-х проходів, істотно зростає.
7. При розробці рекомендацій по підготовці робочої поверхні (з урахуванням її стану) до відновлення, досліджували особливості зносу деталей сільськогосподарської техніки, виготовлених з різноманітних матеріалів. Встановлено, що в деталях, попередньо підданих хіміко-термічній обробці (азотуванню), після експлуатації частково залишається зміцнений шар, який потрібно відновлювати або знімати поперед проведенням операції -нарощення. Запропоновано відновлювати попередньо азотований шар деталей шляхом обробки лазерним променем, який дозволить зменшити обсяг механічної обробки а також нарощувати незначний шар, не ушкоджуючи прямолінійність довгомірних деталей.
Під час експлуатації деталей сільськогосподарської техніки, виготовлених зі сталі ШХ-15, на поверхні тертя формується зона вторинного гартування, яка знижує якість шару, що відновлюється. Запропоновано метод відновлення такого шару плунжерів роторних насосів, суттєвість якого полягає в термічній обробці при t=600-6500С на протязі 2-хгодин. При цьому забезпечується стабілізація структури робочого шару деталі з формуванням дрібних однорідних карбідів.
8. Виконано математичне обґрунтування режимів відновлення деталей методом лазерної обробки, які попередньо були піддані хіміко-термічному зміцненню. В основу розрахунків покладено рівняння теплопровідності, яке ураховує конвективні процеси. Рішення цього рівняння дає розподіл температурного поля у точках циліндра, який обробляється лазерним променем. На основі ряду перетворень та з урахуванням параметрів лазерної обробки оцінили температуру і глибину дисоціації нітридів, які дорівнюються 6250С і 0,5мм відповідно.
9. Проведено промислове випробовування та впровадження метода електроіскрового відновлення деталей сільськогосподарської техніки і обладнання, що підтвердило ефективність виконаних розробок і забезпечило фактичний економічний ефект в розмірі 139,54тис. грн. на рік. Очікуваний економічний ефект від розширення номенклатури та обсягів впровадження складе 6,205млн. грн.
Основні положення дисертації опубліковані в таких роботах
1. Мартыненко А.Д., Скобло Т.С., Сидашенко А.И., Хохлов А.Т., Триполко В.К., Триполко П.К. Разработка технологического процесса повышения твердости стали 30Х13.// Сб. тр. Научно-практической конф.: "Концентрированные потоки энергии в обработке и соединении материалов". - Пенза: Издательство ПРДЭНТП, 1991. - С.80-82. (Здобувачем проведені експериментальні дослідження та узагальнені матеріали експериментів).
2. Мартыненко А.Д., Науменко А.А., Скобло Т.С., Сидашенко А.И., Иванов В.И. Влияние химического состава и пластической деформации на склонность к графитизации высокоуглеродистых сплавов // Повышение надежности восстанавливаемых деталей машин: Сб. науч. тр. / ХГТУСХ. - Харьков, 1996. - С.56-62. (Автором проведені дослідження по впливу високотемпературної деформації на графітизацію, узагальнені матеріали).
3. Мартыненко А.Д., Науменко А.А., Скобло Т.С., Сидашенко А.И. Механизм износа плунжеров роторных насосов // Повышение надежности восстанавливаемых деталей машин: Сб. науч. тр. / ХГТУСХ. - Харьков, 1996. - С.28-32. (Здобувачем проведено збір і узагальнення інформації і результатів досліджень).
4. Мартыненко А.Д. Исследование распределения химических элементов в слое после электроискровой обработки // Повышение надежности восстанавливаемых деталей машин: Сб. науч. тр. / ХГТУСХ. - Харьков, 1997. - С.140-146.
5. Мартыненко А.Д., Скобло Т.С., Сидашенко А.И. Исследование влияния химического состава анода на величину и качество слоя, восстановленного электроискровым методом // Повышение надежности восстанавливаемых деталей машин: Сб. науч. тр. / ХГТУСХ. - Харьков, 1997. - С.75-81. (Автором запропонована та обгрунтовано схему експерименту, виведена математична залежність, побудовані графічні залежності).
6. Мартиненко О.Д., Науменко А.А., Скобло Т.С., Сідашенко О.І. Вплив параметрів обробки та електродного матеріалу на якість та властивості відновленого шару методом електроіскрового нарощування // Перспективы развития механизации, автоматизации и технического сервиса сельскохозяйственного производства: Сб. тр. ІІ науч. - пр. конф. / ПГСИ. - Полтава, 1997. - С.32 - 35. (Автором проведені експерименти по впливу параметрів обробки на формування нанесеного шару).
7. Мартиненко О.Д. Дослідження впливу параметрів ЕІО на формування нарощувального шару та стійкість анода // Актуальні проблеми природничих і гуманітарних наук: Зб. доповідей молодих вчених. / ПДСГІ. - Полтава, 1997. - С.275-281.
8. Мартыненко А.Д., Науменко А.А., Скобло Т.С., Сидашенко А.И., Полищук И.В. Изучение напряженного состояния наращенного слоя после ЄИО // Повышение надежности восстанавливаемых деталей машин: Сб. науч. тр. / ХГТУСХ. - Харьков, 1999. - С.63-67. (Автором проведені експерименти по впливу параметрів обробки на формування нанесеного шару, побудовані графічні залежності).)
10. Мартыненко А.Д., Скобло Т.С., Сидашенко А.И., Слоновский Н.В. Способ восстановления и упрочнения деталей обработкой лазерным лучом // Підвищення надійності відновлюємих деталей машин: Вісник ХДТУСГ, вип. 4. / ХДТУСГ. - Харків, 2000. - С. 82-86. (Автором проведено комплекс досліджень по впливу параметрів лазерної обробки на розпад азотованого шару, зібрані та обгрунтовані матеріали досліджень).
11. Мартыненко А.Д., Скобло Т.С., Сидашенко А.И., Хохлов А.Т., Рудюк А.С. Разработка технологии поверхностного упрочнения штоков // Информационный листок №128: // Харьковский ЦНТЭИ. - Харьков, 1993. - 0,40п.л. (Автором проведено комплекс досліджень, проведена модернізація обладнання, побудовані графічні залежності).