автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Оптимизация технологии восстановления деталей подвижного состава

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИИ

ОМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

1 • 1-1

~ На правах рукописи

Кандидат технических наук, доцент ВАСИЛЬЕВ Николай Герасимович

УДК 629.488:621.791.92

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Специальность 05.22.07 — «Подвижной состав железных дорог и тяга поездов»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

ОМСК 1 Я 9 5

Работа выполнена на кафедре «Технология транспортного машиностроения» Омском государственной академии путей сообщения.

" 1 . . „' 1 '[ ; 1

II а у ч н ы 1! к о н с у л ь т а и т :

заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор юхн. паук, профессор, академик АТ н ИА РФ ЧЕТВЕРГОВ Виталии Алексеевич.

Официальные о п п о н е и т ы :

доктор технических наук, профессор КИСЕЛЕВ Сергей Николаевич;

доктор технических наук, профессор ЛУКИН Виктор Васильевич;

доктор технических наук, профессор СТРЕКОПЫТОВ Виктор Васильевич.

Ведущее предприятие:.

Восточно-Сибирская железная дорога.

Защита состоится 24 марта 1995 года на заседании диссертационного совета Д 114.06.01 при Омской государственной академии путей сообщения по адресу: б44046, г. Омск, пр. Маркса, 35, ауд. 219.

С диссертацией можно ознакомиться библиотеке академии.

Автореферат разослан 23 февраля 1995 г.

Отзывы па автореферат, заверенные печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета Д 114.00.01.

Ученый секретарь

диссертационного совета

академик Академии транспорта РФ,

доктор техн. наук, профессор В. К. ОКИШЕВ.

Омская государственная академия путей сообщения, 1995

ОВД! ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Дк'шдыюшл шучишю иилелсшанид. Поддержание иоднияиого оостааа з работоспособной состоянии требует болыют количчтотн« смйшшх узлов, агрегатов и запасных частей, на дола которих при-лодитаи окоео ото ¡коса'и ремонта к технического сбалуаин-чиин. Поят»,?1/ рациональное иеполъзоганнв затени»: частей является круп-ив» резервом сникенип затрат на ррмоиг » техническое оболуяшиниа локомотивов н вдгонсп. Стоимость воооглноилення изношенной детлли на 60-00% меньао стокиооти аналогичной новой. Экономил ор^дотв достигается за счет рационального использования остаточной стоимости и значительного уменьшения расходоз на материалы и анергия, Для многих детален при носстаноьлении надставляется поямиошм поэиоить износостойкость рабочих попер*кистей. Повыяение ог{фж-тивноста восстановления иэнопеш.их деталей является еч«юй комплексной проблемой, которая наряду о реангмиии акосомичшжих и организационных вопросов требует создание онатемного подхода к проектирований технологических процессов.

Больяинстпо восстанавливаемых деталей подвижного состапа от-иооитон к классам "отеранч круглые" и "корпусние". Из мкогоибрл -айн сиособоо восстановления изионенных поверхностей на деталек указанных классов наиболее чаого кспользуетои наплавка (болео 85% объема восстановления). Наплавка получила аирокое распространение в депо и на ремонтных заводах благодаря простоте и универсальности технологического оборудования и возксаиости получать биметаллические детали о упрочненный поверхностным слоем.

Иеяду тем принятое в практике подходи к проектирования хех-нологии ьосстаиозления деталей на учитияапт многообразия взаимосвязей операции технологического процесса, Доэтому весьма паяной ивлнетои разработка иатапатичеаиях моделей технологнчеокйх операций о учетом технологической наолвдотвенноотн. Указанная проблема становится особенно актуальной, если рассматривать ее а ооязи о

•; з- '

бурно рапв!шаы=[ейон автоматизацией технологических процессов к тохшлогкчо'жой подготовки ремонтного производства. Формирование математических шделей технологического процесса гоостаноалеиия деталей позволят построить оптишлышй технологический процесс, который едздуег ^осматривать как слояну» систему, в которой Зоды5о« количество явлений влияет на конечный результат нч посредством простого суммирования их, а как комплекс факторов, удноврт?!1но действующий к какодзлкхся и елокмом взаимодействии.

Оптимальная технологии для своей реализации требует достаточного уровня шханигодкн и автоматизации технологических процессом, поэтому задача совершенствования технологического - бору-довання является составной частью проблемы пойивгапип вффектив-ностн восстановления нзноненних деталей.

В качестве исходных предпосылок теоретических исследований использогаки научные идеи, содержащиеся с трудах отечественных и шрубсаных ученых. В ИИИТе, ВШШЮе, ЛИИКГе, СыГЛПОе и других иа-учннх коллективах под руководством В.Д.Кузьмича, В.В.Стрекопыто-ии, В.Д.Четеаргоза, В.В.Лукина I других ученых выполнены исследовании сто оптимизации структуры рекаитного цшела, рациональному разузценн» ремонтных предприятий» по сценке ремонтопригодности проектируемого подвтенаго состава. Основные принципы системного подхода к описанию и ситишшци/. процессов шзханической обработки язлсаенц с трудах В.Д.Цветказа, Г.И.Торанского, И.И.Капустина, С.П.НитроЗаковз, Г.П.К. <>6са, Э.Якоба, Д.Кохана и др. Значительна вклад & разработку прикладных и теоретических вопросов технологии ремонта маиин внесли отечественные учение Д.Г.Вадивасоч, Е.Л.Волсяик, Л.В.ЛЬхтеринскии, В.К.Кряаков, В.А.Какуовицкий, И.А.Нзонно, Б.А.Еадричев, В.'Л.Черноивавоз к др. Над проблемой ¡»заработки технологии восстановлении и упрочнений деталей подвижного с ос та га работай? деопткн организаций и иаучных колшетиеоа: 8ШКГ, ЮС «м.Е.О.Пагона. ШРТ и др. Иовледошшш техиологичео-скик ирицессоо восстановления ~ детадэй доксдапшов а вагоноз по-оняечнн нсодедопания 0.Я.Киселева, И.Д.Кулагина, В.Б. Олялина,

В.В.Наликова, Н.П.Е).'ельш!01<а, В.Л.Лозннокого и др.

Диссертационная работа ирадстанляет собой теоретическое обоб-йонмз и практическое решение важной народнохозяйственной проблемы шнииения ресурса работа деталей нодвняного состава технологическим;« методами.' Работа выполнилась а содружество с решнтяымя предприятия!.!!! Ш!С, работникам которых автор вырахает искрэннюв благодарность.

ймешей 1кдш линией работа нвляется повыиений ресурса работа подвижного состава путем разработки методологии и теоретических «снов проектировав технологии восстановления и упрочнения изнскенних деталей.

Для досгихешш поставленной цели решались следующие задачи.

1. С-ормирозанае метода проектирования технологии восстания-ленил деталей подвюгнего состава о учотои вмимосшддей отдельна*' этапов технологического процесса.

2. Создание математических коделвй, устанавливающих пзаик«о-снизь размеров и формч наплавленного олов с осношнши параметрами процесса дш кинематических схем восстановления деталей подвижного состава, на основе анализа закономерностей формообразования восстанавливал«« поверхностей.

3. Разработка математических моделей ларадатричесчой и структурной оптимизации технологического процесса восстановления деталей подвияного состава.

4. Формирование матидологпя оптимизации состава материалов . для воостяновления и упрочнения изновенных деталей подоканого

состава и разработка вкономяолегирозашшк материалов.

б. Разработка технологического оборудования для реализаций нредлояешпис технодагнчеокик реиеиий.

Пахашш иошшг. диссертационно!! работа характеризует следуо-цке основш1э толгаэинп, еииоскше на защиту:

- метод проектирования технология восстановления изнояекичх деталей с учетом рзаичосвязей ыёаду отдельншгя операция««; гдте-кзтичесю'е гсдали, усгававливаггцге взаимосвязи гетду гехнкко-вко-

номйчесжики'и технико-технологическиин показателей и па; .шатрами технологических шараций;

.чатеазтичеокж кодйлм параметрической оптюгааации операций соостапогле.чия изнозешшх поверхностей в зыкшых деталях подвил-кого состава;

4 - метод .оншшыюго проектирован»"» состава катериалоа для восстановления и упрочнения деталей гюдоиаиого сосгасз; составы екокоциалегнронашш. 1ши»во«<шгх матерке ж»;

штештмчесние модели оптимизации * структур» операций воо-етлнцьденкл посерхюстей. деталей под; с и* кого состаая. ■

. Адкишиагиоа шаашь?» работа созтом в юи, что на ооношг разьютх научных гшозений были ооэдаш »етодикн проектировании, ччшюлсгий госстановления изкоешниых детаяай, разработки составы жокдано-АЧ'и^зсаншх наплазовдих материалов дли упрочнения дета-1 лий подпшеиого состава и посте технологические процессы ыехаьнзн-'рсв&иного восстановления наплавкой дглале-.й иодыяного состава.-З^ктнашоть прекло»снинк тбхволагкческнк н конструкторских ре-тм езяаааа прежде всего со стаекнем затрат на проектирование ■•техколтим и тхай/»аациеЯ иаи&шэ трудоемкой операции при ..ос- -- становлении' изковекшк деталей.

ЗЗоные технологические рехелмя и устройства для их реализации защицем 26 авторскими свидетельствами.

практическая реализация результатой работа осуществлялась по обдувами направлениям.

, 1. Разработаны алгоритма проектирования олтиыалышх техноло-гк«вскя*-, операций и оборудование для восстановления корпусных ед'пнагайаряткых деталей подвкяного состава (блок дизеля, остов ТЭД и др.).^Технология и оборудование виедрега на В лоноиотнео-«игоноргаэнтаых заводах.

2. Разработаны, л внедрены в , ремонтное производство алгоритмы процктяроваяия -технологических процессов и оборудование для воо-стдноиленто валов. , •

3. Вредлотелы меропрнктия по совервеиотвованна текнокогичес-

Г*

. О

ких процессов восстановлен.- и упрочнения деталей подвижного состава, реализуемые на действующем на реьмнтных предприятиях обо-рудоыании.

Внедрение результатов работа позволило погасить производительность труда при восстановлении деталей подвианого состава в 1,5 - 3,5 раза и улучпить условия груда рабочих.

Результата работы кепользоваш в учебных пособиях (Спиридонов Д.Д., Васильев И.Г. Планирование эксперимента. Свердловск, 19715. 15?, е.; Спиридонов A.A., Васильез И.Г. Планирование эксперимента при исследовании н оптимизации технологических процессов. Свердлове«, 1975. 140 п.; Спиридонов А.А.,Васильев Я.Г. Надел и ро-ü-лнк« н оптиунзаци! технологических процессов. Свердловск, 13SS. 92 с.) и в лекциях по технологии ремонта подвигного состава.

Ащгойашш рябзун. Основные результата работа били доложен« "к обсуждена на. всесоюзных научно-технических конференциях по проблемам эксплуатации и проектировании подвязного состаза а 1981 и 1985 гг. (г. Вороаиловград), 1369 г. (г. Омск), 1990 г. (г. Луганск), 1S31 г. (г.Новочеркасск), на республиканских конференциях в 1979 и 1988 г г. (г. Таатент), 1933 г. (г. Риск), на зоиаяышх и институтские конференция*., 197-4, 1976»; 1S81 гг. (г. Свердловск), 19в0, 1984, 1936, 1990 гг. (г. Giíck), 1985 г. (г. Иркутск), 1983 i', (г. Усть-Каменогорск), 198?, 1383, 19S1 гг. (г.Хабаровск), 1931 г, (г. Новосибирск), 1393 г. (г. Самара), а такзе на технических совятах ремонтшх предприятий ШЮ.

Пкйгишш. Катериала диссертации опубликовала з цеитральких зуриалах, тезисах воесовзшх и республжансгшх конференций, учебных пособиях и описаниях к авторским свидетельства«; всего 60 публикаций, включая. 26 авторских свидетельств иа изобретения.

Сидавда а ебть дгссгвгашга. Диссертация состоит из введения, С глав, заключения о выдодакч, списка иепользозакиой литератур« (239 иакменооаний) и щшоаоннй, оодерзачих анализ состоянии корпусных деталей, поступавших в ремонт. Изложена па 345 страницах текста, соде^ит 71 рисунок и 33 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕКМИЁ РАБОТЫ

Е/аяд иархаа содержит анализ современного состояния технологии поеотанос^е.'шл п упрочнения деталей прл ремонте подвижного ооотава, выполненный на основами! литературных дан ¡их и опыта .йс-комс)тиво0аго.чоремо«тккх продари.чгаП МЯО.

Уакикы и мзхакиэдш, пршенпеиые на железиадорозшом трамедор-те, отличаются многообразие»! конструкторских ревекий, габаритами и иаэначенчзы: локомотива, вагоны, погрузочно-разгрузочше, путе-ыые и дорожно-отроатаяьнив иакины. В настопцсо вреия на ремонтных предприятиях коиенкитура восстанавливаемых деталей весьма боль~ ¡зан, что приводит к нногооЗвази» применяемых технологических процессов. Одним на путей погашения еффективнооти восстановлений деталей подвижного состава является разработка и внедрение рациональных технологических ресеияй. Уменьнить объем информации, необходимой для поиска sтих ревеиий, ксш:о на основе классификации восстанаалкааешк деталей.

¡Клаооификоция иэновеиних детален подвижного состява вапол-наиа «о копотруктивно-чйхнояогичгский признанам и представлена как иерархическая структура "деталь - чип поверхности - сад дефекта". Допсшштельтши классификационными признаками, опреде-ляяг$иви вибор материалов и способ восстановления деталей является ш!д изнашивания и условия нагруяеиия.

О:;оло BOX всех воооташоливаемих деталей подоизного состава относятся к класса« "корпусные" и "стервнн круглые". Более Ж кагориала upa аостноюеюм деталей подвитого состава ¡¡«косится на поверхности деталей укапанных выво классов. На Kopfiyciax деталях наиболее часто Еосстанаслисагтся внутренние цилиндрические в пвссюш поверкноати, a аа салак - tiapyxune цилиндрические поверхности, позтому соваршютеованив технологии всо-итановдешш о тех поверхностей позволит, прежде бссго, повысить иффективиость рсаэлгного производства.

Наплавка иэномеиных поверхностей происходит при относительном перемещении восстанавливаемой детали и инструмента, обес-. иечивахицего перенос материала на поверхность. Выбор движений летали и инструмента загноит от класса детали и тала восстанавливаемой поверхности. Контур поверхности мотно рассматривать как траектории относительного рабочего движении инструмента и детали.

. Обцность кинематических схем наплавки различных деталей позволяет сократить количество математических моделей, необходимых для описания процесса и поиска оптимальных ретимоп. Поэтому при исследовании технологических процессов восстановления изнояенннх деталей подвигного еоотава наряду с классификацией по конструк-тивно-технологнческии признакам необходимо учитывать кинематические с хеш восстановления. Применительно к наплавке, как к наиболее распространенному способу восстановления деталей подниашош состава, вогмоише кинематические охемн приведены в таблице.

Кинематические с хеки наллавки деталей поденного состава

Двихения детали Двияения инструмент-для наплавки Брииеры восстанавливаемых деталей и поверхностей

Ненодвилная Поступательное к вращательное относительно вертикальной оси Блок дизеля, остов ТЭ| (внутренние цилнкдричес -кие поверхности)

Вигадвияная Поступательное и враца-телыюе относительно горизонтальной оси Блок дизели (внутренние цилиидричео-кие поверхности)

Вращательное Поступательное Вали

ЗЗеподвияная Доступательноа Плицы. Электроялакован наплавка

Поступательное Поступательное Фрикционные клинья

Врацсгельное Поступательное в радиальном направлении ]1адрессорная балка (поверхность подпятника)

Рассмотрение кинематических схем наплавки позволяет свести ■9

все многообразие технических решений для госотановлзния изношен- . ' нык деталей подвихкого состава. к вести основном схемам, нбляйщим-св общими для деталей различна* классов.

\ На ремонтных предприятиях ШЮ для восстановления изношенных деталей применяются различные способы: наплавка, напыление, хро-«ированче, пластическое деформирование, постановка дополнительных . деталей. Больяиногио деталей подвижного состава восстанавливается дуговой наплавкой.

; ЧехнологическиЯ процесс восстановления наношенных деталей состоит из отдельных операций, которые связаны между собой. По- : втшу проектирование операций наплавки, механической обработки и» упрочнения независимо друг от друга снижает аффективнооть принимаемых уеаенкй.

В связи с изложенным и в соответствии о цель», поставленной , и ' -работе, предлагаемое исследование направлено на ревение следующих основных задач. . •

. 1. Исследовать взаимосвязи операций технологического процесса восстановления и-зиоиенних деталей гюдвияного ооптава и разработать ватематические модели, характеризующие зависимости показателей операций от технологических параметров,

2. Разработать модели оптимизации технологических параметров .'с учетом взаимосвязей операций технологического процесса. : . ,

3. Разработать «одели оптимизации состава материалов дли /нрочнення деталей подвижного состава при нх восстановление. !

•4. Разработать оптимальные технологические процессы м обо, рудша.чие для восстановления деталей подвижного состава.

Еамиа смг& содержит анализ технологического процесса вое-.' становления изноиенных дьталей при рассмотрении его как единой система. ' . -

В обцем случае оксплуатационная надежность подвижного состава зависит от распределений рабочих свойств Хр и вксплуатационных нагрузок. Х3 и от оистекы ремонта, описываемой параметрами Производство подвижного состава о более высокими начальными рабо-

чими свойствами требует более'высоких затрат на создание Е„

О

В процессе «эксплуатации необходимо поддерживать заданный уровень надежности « нести затрата на эксплуатацию Еа л ремонт

% * 8р = <*эр <*„• V V-

Очевидно, что оптчмальные значения рабочих свойств н параметров система ремонта необходимо находить из условия обеспечения минимальных суммарных затрат

вс+ Ч+ % = о < V V V-

Производство, эксплуатация ч рексит составляют единую систему, поэтом/ минимизация в отдельности каждого кз слагаемых затрат (Вс, В^, 83) не позволяет получить минимальные суммарные затрата. Технологические показатели качества отремонтированных изделий (погрешность формы поверхностей, погреанооть размеров и т.п.), определяемые параметрами технологчеокого процесса ремонта, непосредственно ие связаны о яоказагелшн надежности, которые зависят от шссплуатационных свойств (износостойкость, циклическая прочность и т.п.). В данной работе не реааются задачи установления оптю/лльных значений рабочих свойств, а определится пути наиболее эффективного достижения этих показателе!? при восстановлении деталей подвижного состава.

При восоганоалении деталей подвижного состава' южно не только получить требуешй уровень эксплуатационных свойств, но и добиться направленного формирования этих свойств, что приводит к повкяениа долговечности восстанавливаемых изделий.

В обуем случаа технологический процесс восстановления изиозешшх поверхностей состоит из следующих этапов: подготовка детали и восстановления, наплавка, предварительная механическая обработка, упрочнение и чистовая обработка. Содергание каждой из операций и порядок их выполнения зависят от многих фзктороз, т.е. технологический процесс вссстановданип изноаенких деталей, как систкеа, отличается шюгомерноотъи, миогокритериалькостьв.

мна/ч/обрааием возможных форм связи элементов системы между собой и многообразием природы элементов, составлнюцих систему. Технологический процесс относится к оложным системам, повтому для его анализа следует применять общесистемные принципы, которые необходимо учитывать как при проектировании технологического процесса в целом, так и при разработке отдельных его частей.

Отдельные операции, как мдоистемы, такхе состоят нз отдельных взаимосвязанных алемеитоз: материалы, оборудование, инструмент, оонаотка и т.п. Повтому при поиске оптимальных уоловий функционирования лоСой из подсистем приходится учитывать овязн елементов и связи подсистем. Например, показатели операция наплавки зависят от технологических возможностей оборудования, режимов наплавки, материалов и оонасгкн. Бевозмсшю говорить об оптимальном выборе материалов без учета реяииов, на которых ведется наплавка, так как от параметров режима зависит доли основного металла и наплавляемом слое.

Рис.1. С хана уоржиро^Фшя покааиггмхй качества

Показатели отдельных этапов и технологических операций П^ {рис.1) зависат не только от параметров выполняемой операции, ко и от показателей ранее выполненных операций, т.е. показатели качества (точность размера и форма, пероховатооть, деформации и т.д.) когут переходить (наследоваться) от одной операции к другой. Качество отдельно восстановленной поверхности регламентируется техническими условиями па следующим показателям: точность

размера, томность фо^рш, шероховатость, волнистость, физико-механические свойства.

Анализ причин получения погрешностей восстановленных поверхностей показывает, что часть лог.реиноотей возникает непосредственно при механической обработай, а часть погрешностей наследуется от операции наплавки, которая, в сшо очередь, наследует пог-репности от изношенной поверхности. Содержание опзрациЯ механической обработки зависит от погревностей -фсрны наплавленной ni>-верхности, которые, в сво» очередь, зависят от состояния поверхности до наплав«« и от резишв наращивания. Правильный выбор тол- адны наплавляемого одон позволяет снизить затрат« на наплавку и последу!ицух) обработку. Предложен расчетный >№'год определения гил-йнны наплавляемого моя, учитывающий структуру операций последующей механической обработки и погрешности форми поверхности по^ле ааплавки.

Этапы технологического процесса взаимосвязаны и каждый из них нохет выполняться с пойоцья набора различных операций, каждая из которых мояет регикаовынаться разными способами. Выбор способа восстановления является о лог ной зада-. формализованного подхода is регаени» которой нет. Предложено для выбора способа восогановменил использовать метод расстановки приорнтатск, выполняя con. -отавлзниэ способов по показателям, определяют«» еффективнооть не только втапа наплавки, но и последующей обработки: коэффициент использования »«атериала; выход годных изделий; трудоемкость на-платчк; припуск на последуюцую механнческув обработку; необходимость последующей упрочняющей обработки; себестоимость наплав-'ки; пуонаиодителгнооть используемого оборудования; уровень' механизации и автоматизации; трудоемкость подготовительных операций; требуемая квалификация работников; дефицитность материалов; прочность сцеплении наращенного сдоя о Основным металлом; стабильность геометрии наплавленного слоя;, иозмохность ведения процесса в различных пространственных полояеняяк восстанавливаемой поверхности; снижение усталостной Прочности восстаназ-

-лАваеадых деталей. . - . Уасочитаннае. значения нормированной итерированной эначи-. »ости сравниваемых вариантов дли каждого из показателей, по ко-,торин орканивгиот варианты, ислолььоваьы для определения обобщенного критерия, lio которому и осуществляется выбор рационального > способа ьосстлновления. Вростое суммирование значений эначииостей по различным показателям недопустимо, так как показатели имеат '*"различную весомость, которая для каждого класса детален, типа воо- , отаиавливаешх поверхностей и кинематической схемы будет изменяться. Весомость показателей определена методом экспертных -оиенок. Обобцеянын показатель можно найти по зависимости:

. vt = K»pl j/ít ■ <П .

где - весомость 1-го показателя для С-го способа; -• нормированная итерированная значимость 1-го показателе для í-rc , способа восстановления; Ккоэффициент применимости t-ro способа <K,ipl*0; 1).

Выполнено сопоставление одиннадцати способов восстановления, которые применяются при ремонте изноаенных деталей подвижного состава. .Эффектиьнооть каждого способа оценивалась по девяти .-технико-вкоионическим и технологическим характеристикам. Для каждого класса деталей подвижного состава определены наиболее рациональные способы восстановления. Получеиние результаты использованы для выбора структура технологического процесса.

В третьей главе приведены результаты теоретических н экспе-. ркментальных исследований по моделированию процессе восстановле-. "нии ичноаенных деталей подвижного состава наплавкой. Исследования вэдылнеча для указанных вше кинематических схем и следующих способов наплавки: вибродуговая под флюсом, вибродуговая в углекислом газе, самозацитной пороакоаой проволокой, 8 углекислом газе и эдекгроплаковая. Показатели процесса, которые в достаточной мере-характеризуют процесс наплавки, а также предкествувщие m

последующие егапы технологического процесса восстановления, следующие: геометрия наплавляемого егоя (толцика слоя и висота неровностей), состав наплавленного металла, потери материала при аосстановлении, производительность, себестоимость.

С целью унификации терминологии будем считать материал, наносимый за один проход при одном перенесении инструмента для наплавки, валиком, а материал, наносимый несколькими валиками, наплавляемым слоем, йзнопенная поверхность иогет быть восстановлена наплавкой отдельного валика или слоя, поэтому необходимо исследовать и описать закономерности образования как отдельного валика, так и слоя.

Геометрия отдельно наплавляемого валика характеризуется следующими параметрами: пирина валика Ь, высота валика а, глубина проплавлепия Ь, площадь наплавки Рн я площадь проплавления К0. Соотношение плоцадей ?н и ?0 характеризует долю основного металла в наплавляемом слое

У„ » -2- . (2)

° рн + "о

Неровности наплавляемого слоя ноасно разделить на два вида: неровности поверхности отдельных валиков; неровности, возникавшие при сплавлении отдельных валиков. Причины образования этих неровностей различные. Первый вид неровностей определяется условиями плавления основного и электродного неталла и условиями переноса последнего, а второй - 1*еомгатрией отдельных валиков я величиной перекрытия соседних задиков.

Для реяения практических задач, овязаинах с описанием и оптимизацией технологических процессов, часто используют регрессионные модели в виде полиномов первого или второго порядка. Широкое применение лри моделировании технологических процессов навля также степенные зависимости.

Обцее число факторов, влияющих иа выход Ч, в реальных задачах достаточно велико: обычно несколько десятков, а то и сотен.

Поэтому до проведения экспериментов, направленна* на отыскание параметров математической модели, необходимо отсеять малозначаще н выделить существенные факторы. Обработка априорной информации показала, чю ьа раэиеры и форму наплавленного валика основное влияние оказывают следующие факторы: диаметр электрода <1Э, скорость подачи электрода удД скорость наплавки Ук, напряжение дуги Сд, положение наплавляемое'изделии в пространстве. Остальные факторы, по мнению опрошенных специалистов, оказывают меныаее влияние и поэтому при моделировании процесса могут быть исключены из исследования. В лабораторных исследованиях и при реализации технологии на производстве факторы, которые не были включены в исследование, устанавливали на уровнях, рекомендованных другими исследователями.

В результате экспериментальных исследований были получена математические модели, характеризующие зависимости размеров наплавленного валика от основных параметров процесса при восстановлении наружных цилиндрических поверхностей вибродуговой наплавкой под флюсом и в углекислом газе к плоских поверхностей наплавкой в углекислом газе. Для аппроксимации неизвестных функций откликов использовали регрессионные степенные нли полином-ные модели второго порядка.

Внутренние цилиндрические поверхности в корпусных деталях (блок дизеля, остов ТЗД) целесообразно восстанавливать наплавкой в углекислом газе или самозацитной порошковой проволокой врацаю-цинок мундят^ком ка неподвижной детали. При втой охеме наплавки дуга может находиться в различных пространственных положениях. Процесс наплавки в пологениях, отличных от кижне;«, имеет ряд особенностей, основными из которых являются: узкий диапазон стабильно режимов, сложность формирования наплавленного слоя, болызие потери электродного металла при отклонении режимов наплавки от оптимальны?, значений. Поэтому для процесса наплавки внутренних цилиндрических поверхностей исследовано влияние основных факторов на формообразование наплавляемого слоя и на ле-

ремос и плавление электродного металла.

, Анализ априорной информации показал^ что на потери элект-. родного металла основное влияние оказывают диаметр и скорость подачи электродной проволоки, напряжение дуги и ее положение в пространстве, а также характеристики источника питания и сварочной цепи. На размеры и форму наплавленного олон - значительное влияние оказывает скорость и ааг наплавки, поэтому и эти <[лкторн вклвчили в исследование. Горизонтальное положение оси наплавляемой поверхности приводит к тому, что дуга последовательно проходит положения от верхнего до нижнего. При этом существенно изме--• няются условия переноса металла. '

г Получена зависимости: ; ,

^ф = 1,01312 иаа + 0,01148У„и - 0,053251^ Ук + О,О1342и0с< . . - 40,31419\30 + 0,Э1500УН - 0,25764« + 418,66737; • (3)

*К.з~ 140,99563^ - 3,33750^- 0,01724^ - 0,Ибб2и3Ук+

3,0791ЭТН + 0,27243<Х - 1407.31310, (4)

.'где Ф - коэффициент потерь влектрсдкого материала, X; се - угол поворота мундвтука; ~ частота коротких замыканий дугового' промегутка, с-1. . "

Наиболее суиествеиное влияние ла потери элзктродного метги а оказывают напряжение дуги и положение ее в пространстве. Статистический анализ показал, что влиянием сага наплавки в исследуемом диапазоне можно пренебречь., ' < '•',; ,

Современные двухмерные сечения поверхностей откликов ф и /д.з пРивеленн на рис.2. Потери электродного металла возрастают с 'увеличением угла поворота мундзтука от нижнего положения к пото-'лочному. Причем в области малых значений напряжений влияние угла а пронвляется и меньяей степени, нем в области больаих напряже-. ний дуги. В нижием положении дуги потери электродного металла в несколько ргз мьньав, чей в потолочном. )ля каждого угла наклона мундатука напряжения дуги, соответствующие экстремумам Ф и fKmS, »•ало отличаются, т.е. иезавибимо от пространственного полоа-змия

услсэия каплавки, при которых: достигается, максимум частоты ко--ротких ааиыканий, соответствует китшуму потерь влектродиогоме-. талла. Осциллографирэзание процесса н анализ размеров капель, застывших ла торцах влектродг, показывают, что с изменением пространственного положения дуги от нижнего к потолочному размеры капель и время, пребывания их в зоно дуги возрастают, а частота

16

перехода капель в сварочную 'панну снижается. Размеры кгпель о ростом лапргаения дуги пря всех пространственных положениях увеличиваются, а при наплавке в потолочном полезении особенно. . .Диапазон устойчивых рехкмов зависит от пространственного полохе- , нил дуги. Опасть резимов, обеспечивающих стабильный процесс, ллавлечин к перекоса электрода, расширимте л о изменением положения мундштука от потолочного к ниянему.

йополъзуя почученные зависимости, можно найти условия наплавки, обеспечивании« минимальные потери электродного металла. Наличие взаимосвязи между частотой коротких замыканий к ког^и-цийнтсм потерь электродного металла позеолкет производить настройку источника питания дуги по максимальной частоте коротких замыканий.

Получека также модели, характеризующие зависимости размеров наплавленжп-о валика от пространственного подоаенкн дуги и основ иых параметров процесса.

Изнозегшые поверхности восстанавливают нагшвкоП отдельных валиков или слоя, образованного сплавление« нескольких заликов. Цилиндрические поверхности восстанавливают наплавкой пс винтовой линии с шагом 3, а плоские - параллельными валиками с заданный перекрытием. Яри наплавке каядого последующего валика проплавляется не только основной металл, но и предыдущий валик. Толщина наплавленного слоя с по выступая получается больяз высоты а отдельно наплавленного валика и при постоянных значениях а и Ъ зависит от величины перекрытия ЙА. Высота неровностей наплавленной поверхности Ъ. также зависит от 3. Исследования показали, что получить качественный слой при З/Ъ 4 0,2 не представляется возмолным в связи с тем, что пргчтически отсутствует проплавление основною металла.

При наплавке моторно-осевих горловин (НОГ) остовов тяговых двигателей локомотивов и опорных поясков под цилиндровые втулки блоков дизеля, ось восстанавливаемой поверхности расположена вергикаяьно. Наплавка ЙОГ мояет производиться как саиозацктной

порошковой проволокой, так и сллоьной проволокой СвОа^С а угле-. киолои газе. Опорные пояоки рекомендуется нап/аелягь проьолокой СВ09Г2С-, так как использоьание поровковой проволоки приводит к' повыаенному теидовлохениш из-ьа ее йольиего диаметра. Поэтому исследования выполняли * ддя порошковой, и для сплошной проволоки.

Для проволоки Св08Г2С диаметром 1,6 ш получены зависимости:

ф = 6,0200 + 0.£016х/+ 0,7867хи -0,9575л,. -- 2,0525x^*3 + 1,70; (¡¿)

■= 2,6314 + 0,3476х1 - 0,5889*., - 0,5355л, ; (6)

Ь^ = 0,3038 + 0,11922, - 0,1507Ху + 0.1320Х.,, + + 0,1806х1х/1 . (7).

Переход от кодированных значений факторов к значениям факторов в натуральном иасвтабе осуществляется по формулам:

Vэ в 183 ч 54*1; УК=Э5 + 10х2; 21 + 2х3( Б = 3,55 + 0Д5хд.

Значительное влияние на потери электродного металла оказывает напряжение горения дуги, особенно при крайних значениях скорости подачи электрода. Валряхение дуги, при котором потери минимальны, о повышением скорости подачи електрода сыецается в область больших значений. По воем диапазоне используемых скоростей подачи электрода область оптимальных значений напряжения дуги очень узкая- Отклонение напряжения от оптимальной неличины приводит к значительному росту потерь электродного металла и нару-аеииа стабильности процесса нал дао;: к. Аналогична« исследовании наполнены с использованием в качестве электродного материала еа-иозацитюй поровковой проволоки ПЛ-АН1.

Исследован процесо формообразования наплавленного слоя при электрояяаковой наплавке н сварке, применяемых при восстановлении деталей вкипакной часта локомотивов и корпусов автосцепки.

Таким образом, проведенные укспериментальнае и «теоретические иеследозания позволили описать процесс формообразования наплавленного сдоя при восстановлении деталей подвихкого состава. Установлено, что га потет алектродного металла чаиболькее влияние ■ окагкваю'г напряжение дуги и положение ее о пространстве. Зависимость потерь эдекчродного металла от напряжения дуги имеет акстремум. Напряжении, обеспечивающее минимальные потери олект-родного металла, в значительной степени зависит от положения дуги в пространства и в кмныЕей степени от значений других параметров. С изменением положения дуги от ниянего к потолочному оптимальное напряжений смещается а область мекьЕнх значений. Таким образом, имеетел ьозмшюоть дли диаметра и скорооти подачи электрода и скорости наплавки, обеспечивающих заданную геометрию наплавляемого слоя, установить напряжение дуги, соответствующее минимальным потерям электродного металла. Отклонение напряжения дуги от оптимального значения на 3-ЙВ приводит к увеличении потерь на 5-7%; геометрия слоя при атом изменяется незначительно. Потери электродного металла коррелированы с частотой коротких замыканий дугового промежутка, йаксимум частоты коротких замыканий и минимум потерь приходятся практически на одно и то ае значение напряхепия дуги, поэтому представляется целесообразным настройку источника питания дуги производить по частоте коротких замыканий. Созданный прибор для контроля частоты коротких замыканий показал высокую надежность в лабораторных и производственных условиях.

Е '^тв^ртоД описаны исследовании п» оптимизации пара-

метров процесса наилаики деталей иидвкхногэ состава.

Основной целью техиилогичр'жого процесса восстановления и упрочнения деталей нв№этсн обеспечение требуемых характеристик качества наиболее производительным путев я с наименьшими затратами. Как было показано выше, весь технологический процесс можно разделить на взаимосвязанные этапы, -г.е. выходные показатели предиествувдего втала является входными для последующего, позто-

»V при проектировании технилиги'ческиги процесса вообще и тем оо-лее при решении задач оптимального проектирования необходимо рассматривать технологический процесс как единуя систему. Оптимальным можно считать технологический процесс только лиаь ь то» случае, если суммарный еффчку от выполнения всех этапов будет наи(4)льаим. Рассматривать всо этапы технологического процесса одноьременно олоано, поэтому целесообразно разделить технологический процеоо на операции и выОнрать оптимальние условии выполнении каждой из операций с учетом взаимосвязей ее с предиесгву»-«ими и пос.'.едувцими итерациями.

При проектировании технологических процессов наиболее часто используют в качестве критерия оптимальности: приведенные затрата или производительность. Вронаводи-г^льномь и себестоимость восстановлении связаны с оптимизируешь« параметрами технологических операций» поэтому их можно ис.'юльзовать в качестве критериев оптимальности. Анализ показал, что но всем оптимизируемым параметрам процесса наплавки производительность и себестоимость не имеют локальных экстремумов. Оптихильные значения параметров будут находиться на границе области допустимых значений исследуемых параметров.

В формулу расчета основного териологического времени в явном виде входит скорость и цаг наплавки. Другие параметры процесса связаны между собой условием достижении требуекой толкины слои. При оптимизация 1:0 производительности время восстановлении зависит не только от режимов наплавки, но и от структуры операции.

Для операции каплавкк имеем три группы ограничений:

1) ограничения по обеспечении требуемого качества наплавленного слоя:

4 '*>< Сг•

4 «х,.^,.... V4 С"

В,; (8)

2) ограничении, учитывающие услоиия наплавки: . . е* (^.х.,,..., хр1)< С*. <х1,х2,..., лгаК Сд,

(х,.^..... хлк с*

^ ; ;. (9)

3) ограничения принадлежности нараи^етров допустимым областям:

X «г 0Л . . ".. • ' ' .(Ю) _

Ограничения Л представляет совокупность адвисимостей, выра-жахгцих взаимосвязь режимов наплавки и заданных показателей качества 0} наплавленного слоя. К показателям качества наплавленного слоя следует отнести: а)-тещину наплавленного слоя или размеры отдельно наплавленного валика; б) высоту неровностей наплавленной поверхности ■ ; в) коэффициент потерь электродного металла на угар и разбрызгивание ф; г) частота коротких замыканий дугового промежутка „.

л а - - 1

Ограничения й2 выражают взаимосвязь параметров технологической операции с показателями, определяющими условия наплавки С^: а) температура наплавленного сдоя в зоне отделения шлаковой корки б) мощность Уд дуги; в) глубина проплавления основного металла Ь; г) доля основного металла в наплавленном слое ,-,)■ диапазоны изменения скорости иодачи "электрода, скорости наплавки (при бесступенчатом их изменении) и напряжения дуги. ■

Ограничения третьей Группы должки учитывать Vдискретниить отдельных параметров процесса: диаметр электрода, наг наплавки, скорость наплавки и скорость,подачиэлектрода. <ириступенчатсм их 'регулировании). .

Максимально допустимая высота неровностей наплавленной,-по-, верхности зависит от структуры и параметров операций доследуюцей механической обработки, а '/акже от ', жеаткостн технологичеъкой системы., ■ ' - ■' -■

23

Основное технологические нремм налдасии по винтовой линия , цилиндрической нимииости длиной Ь олределается по ¿ирмухе: 60 Ь Ь

+ ------г- ; к= Б/Ъ, . (11) .

, - ° шс Уя

где й - диаметр наплавляемой поверхности, мм; и - частота врлценм калдгвлнемой детали или мундитука, мин"'.

. Толцкка наплавленного слоя зависит в основном от высоты а 'валика к от отношении оага наолаыкн В к ииркье Ь валика. ■ Минимум времени наплавим сштиетствует максимуму Условия наплаики, обеспечкващио получение аадаикой толщины слон при максимальной ирокзьодитедьиооти, про^есс-а мохно установить наш*— деииен умовнего максимума произведении У^Ь при их'раничениих, • налагаем:« функцией отклика для высоты ва~«ика_ "

Задача оптимизации ари кешльэоьан»«» ь качестве критерия себестоимости сформули^вана следуюцим об^а'лом: необходимо выбрать ¡.■ежим нашшши, ибьсаичиваюция требуемый уровень технологических . »юкаэателей при заданной лроиззидитвльчости труда с наименьшими затратами:

. . 0К '------> я1п (12)

при условиях .

• . л = ш;() > ' (13) • '* \

': 4 = <КХ ) > .(14) ; " .

Ън с= МХ ) > (15) ,:

, ъ^ к(х )• > ь®; ' «б) •':'../:•:

V.! = *<х > < л :

- где II - яроизнсдительность кагмавки; аппаратура н&мавлйе--иой поверхности в месте установки резца для удалении плановой 2 ', корки;_ ЛФ0, 11°, заданные значении ииказгтмеЗ.''

Дрв поиске оптимальных реышов наплавки 8 ИХ, выражение (17) йз"оис№иы ограничений необходимо исключить.

Предложенные :;лгоритма расчета тилцины на давленного слон и

максимальной высоты неровностей наплавленной поверхности, которая может быть устранена при рекомендованной схеме механической обработки, позволяют рассчитать допустимые значения, иходячие в модель оптимизации. Возникают сложности в определении допустимого значении потерь электродного металла <{>• Очевидно, что, чем меныае потери электродного металла, тем стабильнее процесс наплавки. Анализ зависимостей параметров геометрии наплавленного слон, коэффициента потерь электродного металла, производительности напдаЕки от режкмоь наплавки показал, что наиболшеэ влияние на коэффициент потерь электродного металла охазнеает напряжение дуги. На другие показатели напряжение дуги влияет в меььией степени по сравнении со скорость» и нагом наплавки, скоростью подачи и диаметром электрода. По&тоиу представляется возможным разделить решение задачи на два этапа: 1) определить напряжение дуги, обеспечивающее минимальные потери электродного металла для средних значений других элементов реаима наплавки; 2) длн напряяения дуги, обеспечивающего минимальные потери электродного металла, определить оптимальные зна'ченяя других параметров, обеспечизакцих минимальную себестоимость наплавки, а затем уточнить напряжение дуги для найденных значений чэ, ун, Э.

Рассмотренные Еике модели позволяет определить услочия однослойной наллявки. Условия многослойной наплавки и наплавки торцевых и конических поверхностей имеют особенности, поэтому были разработаны алгоритмы оптимизации структуры операции многослойной наплавки и наплавки торцевых и конических поверхностей.

Разработанный алгоритм оптимизации технологии многослойной наплавки предусматривает определение количества слоев и условий наплавки каждого слоя при' максимальной производительности процесса.

Наплавка конических поверхностей осуществляется по винтовой линии, а торцевых поверхностей - по спирали. При наплавке диаметр поверхности в месте нзлозения валика изменяется от Вгезх до 0о1л или наоборот. При этом изменяется скорость наплавки, а следо-

иательно, и размеры наплавленного валика. Одной из наиболее сложных задач является стабилизация толщины наплавленного слоя.

Сопоставление по производительности к расходу электродного металла возможных структур операций наплавки конических и торцевых поверхностей показало, что наибольиий эффект достигается при поддержании постоянной скорости наплавки.

Выполнены исследования но выбору оптимальной структуры, и параметров для лроцеоса наплавки плоских поверхностей отдельными валиками.

a oanitt главе рассмотрены задачи выбора оптимального оостава материалов для упрочнения деталей подвижного состава при их восстановлении.

Лри наплавке используются « зависимости от выбранного способа електродная проволока, фл»о, присадочный материал и защитные газы. Каждый вид материала имеет определенные функции: флюс и за-цитиые газы - зацкта зоны горении дуги и расплавленного металла от окружающей атмосферы; электродная проволока и присадочный материал - наплавка слон на изношенную поверхность для восстановления размеров и формы. Лоролкован самозацитная проволока и лента выполняют оба указанные функции одновременно. Кроме этого наплавочные материалы могут выполнять и дополнительные функции, например, легирорать наплавленный слой о целью достижения требуемого химического состага или эксплуатационных свойств наплавляемого слон.

При восстановлении изноаенных и изготовлении новых биметаллических деталей применяет сварочные и наплавочные электродные проволоки, химический состав которых регламентируется действуюви-ми стандартами и техническими условиями. Производство электродных проволок, отличных по составу от выпускаемых электродов, целесообразно при больаих партиях восстанавливаемых деталей. Поэтому обычно применяет дли наращивания електроды, состав которых соответствует ГОСТу, « дополнительное легирование при необходимости производит через присадочный материал или флюс.

26

Таким образом, оптимальное проектирование состава наплавочных материалов может предусматривать ранение одной из сл«дуичи* иадзч: .

1) определение состава ылеотрода, припадочное материала или ''флвса, ойеспечивакщих задании» свойства наплянлиемошсзои;

2) определение состава илектрода, присадочного материала или флюса, обеспечнваюцик аид пиний состав наплавляемого слои и оквтремум целевой функции;

3) определение состава ылектрода, присадки и флоса, обееиечиваюцих достижение ¡»данных свойств и акстремума целевой Функции. - '

Одним из путей достижения требуемых эксплуатационных свойств восстанавливаемых поверхностей является введение в наплавляемый слой легирующих (сомпонентоа. Заданные свойства можно получить, вводя .в наплавочный материалы различные легирующие компоненты в разных количествах. Поэтому представляется возможном использовать в качестве критерии оптимальности стоимость наплавочных материалов ; к „

Х^А»* па)

где Сд - суммарна» стоимость материалов, используемых при наплавке слои; содержание 1-го алемента в виде наилавочного материала; Ц -. «¡тоьаи цена 1-ш элемента н ¿-м иидо материала; я - количество нидои наплавочных материалов; К - количество элементов, входицих в наплавленный слой. - ,

При реаении первой задачи предложено исполь^вать обобщенный показатель качества наплавленного слои, ниляицегосн функцией частных критериев.

В работе были иооледованы системы легирования (Ре-О-Ог-В) (Ке-С-МтьБ!) с добавкой рудного концентрата, состоицаго из окислов ниобия* тануала, цирконии и титана. Системы легирования были вибраны исходя из требований, предъявляет* к деталям подвижного состава, и целесообразности введения' дегирувцих добавок через фляс при дуговой и злектрошлаковой наплавках. Применение рудного

концентрата позволяет сиизя.'ь затраты на де^ировсЫие.' . •

£ Еагдой с&ша списана результаты исследований по совервсн-ствовакис технологии и оборудования для восстановления деталей подвижного соотаад.

Оптимизация технологии наплавки валов выполнена по описанным выше моделям. Основное технологическое время при наплавке вахикон рессорного иодвеикванна, салов ТЗД и др. удалось сократит», на ЭЭ-50Х. За счет выбора рациональной толщины наплавляемого слои уменьве» расход электродного ватериала. При восстановлении Еали- : . ков рессорного псдвевкваккя с использованием Злисоз с легирующей добавкой привело к по вшен.ю износостойкости рабочих поверхнос- " тей в 3,55 раза.

Правилами выполнения наплавочных работ поя ремонте деталей подвижного соотлй» рекомендовано применит* вибредугову» нагшшку, . поэтому были проанализирована кзвесише конструкции вибродугогше голоеок н определены нугн «к совершенствования. Основным умом вибродуговой головки, от которою аанися!' иадеаностъ работу оборудования и качество наплавки, надяегя механлам подачи и вибрация электрода. Разработано более 20 различных механизмов, реализующих следующие способы подачи и ыибрацнн олектрода; 1) подаюци-ми роликами; 2) путем создании поперечных колебаний« преобразования их б продольные. Подающим роликам сообщаются колебательные или круговые двиаения. Применение предложенных механизмои позэо-лиг.о сьести к минимуму динамические магрузки, действующе на звенья механизма н их связи, и разработать систему управлениям стабплязирувлую ададигуду вибрации электрода.

Прадлолена оптимальная технология наплавки в СОа изношенных -поверхностей в крупногабаритннх корпусных деталях {блок дизеля, остов ТЭД). Разработано оборудование, позводяввее в автоматическом цикле наплавлять поверхности о пазами и вырезами. Предложена система регулирования напряжения дуги по частоте ко-Ю'тих замыканий дугового промежутка. Внедрение разработанной технологии и оборудования позволило в 1,5-3,5 раза сократить врем* на

наплаеку изниаенных поверхностей и механизировать одну из наиболее трудоемких операций технологического процесса восстановления кориусннх деталей подвижного состава.

Исследован процесс электроалаковой заварки трещин в . перемачке хвостовика корпуса автосцепки и предложена технологии,

позволяющая получить восстановленные корпуса с требуемыми механическими свойствами.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТУ И ВЫВОДЫ

1. Реаена важная народнохозяйственная проблема повышения ресурса подвижного состава путем разработки методологии проектирования технологии восстановления я упрочнения деталей. Обоснована необходимость представления технологического процесса восстановления изнояенных деталей как единой системы. Получены математические модели, описывающие формоизменения восстанавливаемых поверхностей на отдельных этапах технологического процесса.

2. Установлено, что около 80% восстанавливаемых деталей относятся к корпусам и валам, а более 90% металла наносится при ремонте этих деталей на цилиндрические и плоские поверхности. °аэработани кинематические схемы (шесть) восстановления наплав-, кой, охватывчпцие все многообразие сочетаний восстанавливаемых поверхностей и деталей подвижного состава.

3. Предлохено производить оценку эффективности способов восстановления изноаенных деталей подвижного состава по комплексному показателю, учитывающему взаимосвязи операций технологического процесса и результаты выполнения отдельных операций. Определены рациональные структуры технологических процессов восстановления типовых деталей подвижного состава.

4. Обоснована целесообразность восстановления валов вибродуговой напланкой а углекислом газе или под флюсом. Показано, что основное влияние на раамерн и форму наплавленного валика оказывают диаметр и скорость подачи электрода, скорость наплавки, напря-

жение дуг« и положение электрода относительно наплавляемой поверхности. Предложено 'находить, режимы наплавки, обеспечивающие достижение требуемой толцины слоя и высоты неровностей, которые могут быть «оправлены при принятой схеме последующей механической обработки.

5. Обоснована целесообразность восстановления изношенных поверхностей в крупногабаритных корпусах <блок дизеля, остов ТЭД и др.) наплавкой в углекислом газе или еамозацнтной порошковой проволокой на неподвижной детали врацаюцимся мундштуком, что приводит к изменение положения дуги в пространстве. Показано, что на потери электродного металла на угар и разбрызгивание основное влияние оказывавт напряжение дуги я положение ее и пространстве, причем для каждого положения дуги мо^но найти напряжение, обеспечивающее минимальные потери. Отклонение на 1-2В напряжения от оптимального значения приводит к увеличению потерь на 5-7Х. Предложено выбирать рехимы наплавки из условия достижении требуемых размеров слоя при минимальной себестоимости операции, а затем находить напряжение -дуги, соответствующее минимуму потерь.-Доказано, что напряжение дуги, соответствующее минимуму потерь влектродниго металла, и напряжение, обеопечиваюцее максимум частоты коротких замыканий дугового промежутка, практически совпадают, поэтому целесообразно производить настройку источника питания по максимуму частоты коротких зашканий.

6. Предложено состав материалов для упрочнения восстанавливаема поверхностей находить из условия достижения требуемых свойств при минимальных затратах, прикииая в качестве характеристики свойств обобценный показатель, полученный как функция от частных показателей с учетом их ведомостей для конкретных условий эксплуатации. Показана целесообразность использования в легирующей добавке к флюоу рудного концентрата, состоящего из окислов ниобия, тантала.и циркония.

7. Еа основании теоретически* и экспериментальных исследований процесса формоизменения поверхностей при их восстановлении и

упрочнении разработаны К внедрена - »производство технологии и оборудование, обеспечивамние:

- механизация процесса при восстановлении изноаенных поверхностей на корпусных деталях;

. - уменьиеиие потерь металла при ремонте за очет выбора рациональной геометрии слоя при иашаыке и уменьяение объема металла, переводимого а стружку при механической обработке;

- повышение износостойкости восстанавливаемых поверхностей; ' - новынение производительности труда при наплавке

в 1,5-3,5 раза. .

Основные поколения диссертации ипубхияованн в следующих pai/omax:

1. Спиридонов A.A., Васильев В.Г. Планирование вксперимента.

- Свердловск, 1975. - 152 с.

• 2. Спиридонов A.A., Васильев Н.Г. Планирование эксперимента при исследивании и оптимизации технологических процессов. - , Свердловск, 1975. - 140 с.

3. Спиридонов A.A., Васильев Н.Г. Моделированич и оптимизация техноло»'ических процессов. - Сьердлоск, 1988. -92 о.

4. Спиридонов A.A., Еасилъе» Н.Г., Семкин A.A. Условия мини-, мизацик припуска на механическую обработку после наплавки.

//Сб.науч.тр. *23а /гаи им С.Н.Кирова..- Свердловск, 1975.

5. Спиридонов A.A., Васильев Н.Г. Поиск оптимальных режимов вибродуговой наплавки. //Известии вузов. Машиностроение. - 1976,

- * м

6. Спиридонов A.A., Васильев Н.Г. Планирование эксперимента при исследовании процесса вибродуговой наплавки // Сварочное

' производство. - 1976, - № 10. ■

7. Спиридоноы A.A., Васильев Н.Г., Семкин A.A. Условии максимальной производительности процесса вибродуювой наплавки .//Известия вузов. Наиииостроение. - 1978, - К 3.

б. Планирование вксперкмента при оптимизации процесса наплавки остовов тяговых двигателей локомотивов //Jen. ВИНИТИ. ИК Ж.-д транспорт. - 197Э. - * 2 /Васильев Н.Г..Ковалев В.А., ' Четвергов В.А. к др. . .,

9. Васильев Н.Г., Косалева Н.В., Четвергов В.Л. Исследование динамики износа опорных поисков под цилиндровые нтулки блока дизеля 2Д100 //Деп. ВИНИТИ. PK Ж.-д. транспорт. - 1980. - » 9.

10. Васильев Н.Г., Ражковский A.A. Условия максимальной производительности вкбродуговой наплавки под флюсом // Дел.

. ; ВИНИМ. PK «.-д. транспорт. - 1981. - * 6.

11. Васильев Я.Г., Ковалева Н.В. Совервенотвование заводского 1 ремонта блжа дизеля ДЮО //Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Создание локомотивов больной мощности и повииьние их технического уровня". / Ворошиловград. - 1981.

v 12. Четвергов U.A., Ковалева Н.Б., Васильев Н.Г. Анализ • ' износа н ьибор способа восстановления опорных поисков блока дизеля 2Д100 // Сб.науч.гр./ ТавИЙТ. Ташкент. - 1979.

13. Оптимизация резшюв автоматической вибродуговой наплавки //Сварочное производство. - 1982. -)&€./ Спиридонов A.A., Ва~

' сильы» Н.Р..Семкин A.A. и-др.

14. Электроалаковое восстановление деталей: опорно-осевое " подвешивание // Электрическая и тепловозная тяга. - 1S84. - » 4,

/ Четеерго* В.А..Васильев К.Г., Бабенко Э.Г. и др.

15. Васильев Н. Г., Ракковский A.A., Питаев H.H. Оптимизация состава легированного флпса для износостойкой наплавки //Деп.

,ВИНИТИ. FKK.-д. транспорт. - 1935. - » 2.

16. Васильев Н.Г., Ковалев В.А., ЗКаркоа Е.В. Оптимизация ptrtHMoa наплавки деталей гшдвианого состава //Тезисы докладов Всеоиызной конференции "Создание и техническое обслуживание локомотивов больном модности". / Ворои-ловград. - 1385.

17. Васильев Н.Г., Ракковский A.A., Жарков В.В. Методика

■ оптимизации состава легированного флюса //Сварочное производство.

18. Васильев Н.Г., Смольяников B.C. Оптимизация по себестоимости рехимов здектроконтактной сварки//Сварочное производство. - 1987. - S3. • ' ,

!9. Установка для автоматической наплавки опорных поясков блока.цилиндров дизельного двигателя //Сварочное производство. - 1908. - » 5. / Васильев Н.Г.,Ковалев В.А., Смольянинов Б.Р. и др.

20. Васильев Н.Г., Ковалев В.А. Повышение эффективности вос-' становления наплавкой крупногабаритных деталей подвижного состава

//Тезисы докладов республиканской конференции ""Технология диагностики и повышение надежности средств транспйрта"/Таыкент.-1988.

21. Ковалев В.А., Васильев Н.Г., Смольянинов B.C. Прибор для измерения частоты коротких замыканий дугового промеаутка //Сварочное производство. - 1983. - * 1. • .

1" 22. Васильев Я.Г., Ракковский A.A. Пути повышения надекиости наплавочнош оборудовании для восстановления деталей подвияного состава //Деп. ВИНИТИ. PK Ж.-д. транспорт. - liw'J. - J* 6.

23. Васильев Я.Г., Ковалеа В.А. Повышение экономичности и

качества восстановления из- .генных деталей подвижного состава //Тезисы докладов Всесотгной кинфеге.чции '"«-.¿годы и средства диагностики технически* средств железнодорожного транспорта". /Омск. - 1SS3.

24. Васильев д.Г., Ковалев В.А., Ковалева Я.В. .Анализ износа крупногабаритных деталей подвижного состава //Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Методы и средства диагностики технических средств гелезнодорозного транспорта". / Омск. - 1S89.

25. Васильев Н.Г., Ковалев В.Л., Ковалева П.В. Влияние пространственного положения дуги на потери электродного металла при наплавке в СОа //Автоматическая сварка. - 1S83. - ИЗ.

26. Васильев й.Г. Оптимальное проектирование состава наплавочных материалов для восстановления и упрочнения деталей подвижного состава //Тезисы Всесоюзной конференции "Проблемы развития ' локомотивостроеиия*'./ Луганск. - 1S90.

27. Васильев ..'.Г., Ковалев В.Л., Смольянинов B.C. Совершенствование технологии восстановления деталей электровозов //Тезиса докладов Всесоюзной конференции-" Состояние и перспектив» развития электровозостроения в стране" /Новочеркасск. - 1991.

20. Васильев Н.Г., Ковалев В.Д., Ковалева Я.В. Повышение.эффективности заводского ремонта блока Д100 //Двигателестроение.

- 1380. •• И 10 . ;

29. Васильев Н.Г. Оптимальное проектирование состава напла-во-шых материалов для восстановления и упрочнения деталей подвистого состава. //Деп. ВИНИТИ. PH Jt.-д.транспорт. - 1S91. - »3.

30. Васильев ¡1. Г., Бабе ига Э.Г. ,йакие(жо 3.''. Исследование технологии электроалаковой наплавки деталей подвижного состава. У/Леп. ВИНИТИ. PII д.-д. транспорт. * 1991. - ® 4.

•31. Исследование процесса переноса электродного металла при наплавке моторио-осечих горловин истовиз тягооих двигателей локомотивов. //Дел. ВИНИТИ. PI Технология еаиичостроения. - !977.

- й 5. /Ковалев P.A., Васильев Н.Г., Четвергов В.А. и др.

32. Механизация иаплавочнык работ при ремонте локоштиеоц /Л?окомотив. - 1292. - й 6. /Васильев Н.Г., Ковалев В.Д., Смольянинов B.C. и др. /

33. Ковалев В.Д., Галкин В.Г., Васильев Н.Г. Влияние техно-логин ремонта остова на состояние кониутации тятосих электродвигателей // Тезисы докладов конференции "Современные тенденции в развитии и конструировании коллекторных капип постоянного тока" / Омск. - 1933.

■34. Васильев И.Г. Оптимизация технологии наплавки изноаениих деталей /Сварочное производство. - 1934. - 15 7.

35. A.C. 51S2SS СССР. f/КИ D23X 9/30. Голоска для вибродуговой

наплели /Спиридонов A.A., Расильеь Н. Г. //БИ. - 1976. -

3G. А. г. 5272S6 СССР. ?!K!t КЗЗК S/30. Голоска для вибродуговой наплавки /Спиридонов A.A., Васильев Н.Г. //БИ. - 1976. - й 35.

37. A.c. 529024 СССР. ШШ В23К Э/SO. Головка для вибродугоаой наплавки. /Спиридонов A.A..Васильев Н.Г.,Семкии A.A. //БИ. -197G. - » 35.

38. A.c. S5G009 DCCi». UKU B33JÍ 9/3О. Головка для нибродуговон наплавки. /Спиридонов A.A..Васильев Ц.Г.,Семкин A.A. //БИ. -197?. - К 16.

33. A.c. "526023 СССР. ИК'И ВЗЗК 9/30. Гиловка для вибродуговой наплавки. /Спиридонов A.A., Васильев И.Г. //БИ. - 1976. - М 43.

40. А.о. 603528 СССР. МКИ В23К 9/30. Головка дли вкбродуговой нагдавки. /Спиридонов А.А.,Васильев Н.Г.,Семкин A.A. //БИ. -1970. - 6 15.

41. A.c. 811598 СССР. Й!£И В2-ЗК 9/30, Неханизм подачи и пр>,-«¡ольной вибрации электрода /Спиридонов A.A., Васильев Н.Г., Семккн A.A. //Не публикуется.

42. A.c. 733S04 СССР. МХИ В23К 3/30. Механизм подачи приволоки и сообщения ей продольных вибраций /Спиридонов A.A., Васильев K.P., Семкин A.A. и др. //БИ. - 1950. - W 18.

43. A.c. 811Б97 ССОР. ШШ В23К 9/04. Неразъемный подающий ролик вибродуговой головки /Спи'идонов A.A., Васильев Н.Г., Оемкии A.A., Ковалева IL В. //Бе публикуется.

44. A.c. 9S8937 СССР. йКИ ВЗЗК 9/30. Механизм подачи проволоки и сообщения ей продольной вибрации /Спиридонов A.A., Гпсичьев Н.Г., Семккк A.A. к др. //Не публикуется.

45. A.c. 10034S5 СССР. МКИ Р23К 35/362. Керамический флюс длп наплавки /Васильев Н.Г., РаккоаекиЛ A.A. //Не публикуется.----

4G. A.c. 1098707 СССР. НКИ В2-ЗК 9/12. 'Неханизм для импульсной гмдачи электродной июволоки /Васильев Н.Г., Раяковский A.A., парков В.В., Буг З.А. //БИ. - 1934. - В 24

47. A.c. 1138273 СССР. МКИ В23К 9/12. Кьханизм Дли пульси-рух-К'.ч! подачи проволоки /Васильев Я.Г., Смольннинов B.C., парков Р.В. //БИ. ~ 1985. - » 5.

43. A.c. 1243924 СССР. 8КИ В23К 31/00. Способ ремонта нкори тягового чдбктродвигателя локомотива /Сиольичннов'B.C., Вж-ммча Н.Г. //ЕИ. - 1936. - а 26.

49. А. о. 1297-350 СС-С-Р. НКИ В23К 35/363. Фяюо для наплавки / Васильев Н.Г., Ра*ковский A.A., Рауба A.A. //Ii« публикуется.

50. A.c. 1233382 СССР. МЮГВЗЗК 35/363. <?л»с для износостойкой наплавки /Васидьеь Н.Г. ,PdSKODCKtiñ A.A.,Рауба A.A. //Не

3-1

•публикуется.

51. A.c. 1256326 СССР. ЫКИ Б23К S/ЭО. Механизм подачи изволоки к головке для виОродуговоЛ наплавки / Спиридонов A.A.. Васильев Н.Г., Семккн А.Жарков В.В. //Не публикуете«.

52. А.о. 12973« СССР. ЯКИ Б23К 35/353. 1'ЛЮ длн iv.MWirwrotl-кой наплавки /Васильев Н.Г., Бабенко 5. Г-, Иакиенко Б.Ч.. •РажковскиП A.A. //Не публикуегся.

53. h.a. 13318G5 СССР. ШЧ В23К 9/12. Способ влектроллакоеой наплавки /'Васильев Н. Г. ,!1акиенко В. И. ,Ба6еико Э.Г. //Не публикуется. ,

54. A.c. 142854S СССР. ИКИ В23К 9/30. Устройство управления амплитудными характеристиками вибродугового процесса /Васильев Н.Г., Смсдьянчнов B.C. //БИ. - 1988. - J4 37.

55. A.c. 1632691 СССР. МХИ В23!С 9/30. Нех&низм иидччи и издольной вибрации элекчродз»/Васильев IL Г. //БИ. - 1991. - I* 9.

5G. А.о. 1655Я90 СКОР. НКИ В23И 9/12. Механизм подачи и ичб-рэции алектрода /Васильев И. Р., Смольянннов B.C. //Eil. - 1991. --№ 22. '

57. A.c. 142331« СССР. ЧКЛ В23К 9/12. Механизм д.тв импульсной подачи проиолоки /Спиридонов A.A., Васильев Н.Г., Смжин A.A. /7БИ. ~ 1388. - й 34.

5Ь. A.c. 1590263 СССР. НКИ В23К 9/30. ЗГеханиэм подачи н продольной нибрации члектрода /Васильев Н.Г., Смодьяиинов B.C. /т, - 1990. - Ä 3. .

,59. A.c. 1627335 СССР. №1 В23Н 9/12. Способ наплавки J Васильев Н.Г. //БИ. - 1993. - й 26.

60. Положительное решение по заявке ^ 49242SS от 13.02.92 г. Установка для наплавки фасонных поверхностей. / Васильев Н.Г.