автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.01, диссертация на тему:Особенности структурных изменений материалов тяговых устройств волочильных машин в процессе изнашивания, разработка мероприятий по повышению их износостойкости

ГЕ Й 4 9 и

МИНИСТЕРСТВО ШСШЕГО И" СРЕДНЕГО СПЕЦШЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР

МОСКОВСКШ ВЕЧЕРНИЙ МЕТШУРГИЧЕСШ ИНСТИТУТ

ГОМЕЛЬСКИЙ Александр Григорьевич

ОСОЕЕШОСТИ СТРУКТУРНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ МАГЕРИАШВ ТЯГОНЙ УСТРОЙСТВ ВОЛОЧИЛЬНЫХ ММШН В ПРОДЗССЕ ИЗНАШИВАНИЯ, РАЗРАБОТКА. МЕРОПРИЯТИЙ. НО ПОВЫШЕНИЮ ИХ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ

Специальность 05. П - Металловедение и термическая обработка металлов

На правах рукописи

УДК 669.ОГ7: 539.538

Автореферат

диссертации на согскание ученей степени кандидата техническая наук

У .

Москва 1390

Работа выполнена в научно-ингенернсм Центре САПР машиностроения. Казахского политехнического института им. В.И. Ленина.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор БЕЛЫЙ Д.И.

Официальные оппоненты: доктор технических наук ФЕДОРОВ E.H., кандидат технических наук, доцент УШАКОВ К.

Ведущее предприятие -Московский кабельный завод

Защита состоится " '7 " ^-и. с,>,.>'■' 1990 г. в /С- час. на заседании специализированного Совета K-0S3.07.0I в Московском вечернем металлургическом институте по адресу: III250, Москва, Е-250, Лефортовский вал, д. 26.

С диссертацией мокно ознакомиться в библиотеке МВШ.

Автореферат разослан " // " 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета, к.т.н.,доцегг

ВАСИЛЬЕВА С.С.

О" >-

ОВДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В основных направлениях экономическо-'О и социального развития СССР на 1986-1990 года и на период до ¡ООО года указывается на необходимость резкого повышения качест-1енншс характеристик машин и оборудования, выпускаемых машинсст-юительныи комплексом. Это в полной мере относится и к производст-|у волочильного оборудования, стойкость отдельных узлов которого, [ частности тяговых устройств, еще недостаточна.

Современные тяговые устройства волочильных машин представляет собой довольно сложную конструкции и предназначены для создает тягового усилия за счет сил трения между их рабочими поверх-:остями и протягиваемой проволокой. Такое функциональное назначе-:ие предопределяет специфику условий их работы, характеризующуюся ысокими контактнши напряжениями и скоростями скольжения, низким оэффициентом взаимного перекрытия, наличием смазок с ПАВ, а на екоторых типах машин существенным дефицитом смазка. Перечисление особенности позволяет отнести тяговые устройства к уншсальнш рикционнш узлам, практически, не имеотдах'эналогов среди извест-ых пар трения. Это отражается на ресурсе их^работы, который на екоторых станах со скольжением составляет всего 10-15 дней. Из-за изкой стойкости тяговых устройств снижается производительность йорудоЕания (на 5-20 %), повышается брак проволоки, расходуются зрогосгоящие легированные стали, перегружаются-ремонтные цеха т.д.

Несмотря на указанное состояние вопроса, изучения процессов зналшвания тяговых устройств и разработке методов снижения их зтенсивности посвящено крайне шло работ. Не выявлены особеннос-I структурных и Физико-механнческнх изменений материалов-тяговых ;тройств в процессе их изнашивания, не сформулированы требования" этим материалам и методам их упрочнения, не установлены характе— ютики их износостойкости. В то же время существенное повышение шососюйкости тяговых устройств невозможно без решения указан— пс вопросов, что определяет актуальность поставленной проблемы..

Пель И" основные задачи исследования. Целью диссертационной 1Йоты являлась разработка а обоснование на основании зсследсва-$ структур," возникающих в процессе изнашивания тяговых устройств,

мероцриятий, обеспечиваниях повышение их износостойкости.

Для достижения поставленной дели необходимо было решить следующие задачи: *

1. Исследовать влияние условий работы тяговых устройств на показатели их износостойкости, для чего обосновать соответствующие критерии и методаку проведения промышленных испытаний.

2. Изучить характер структурных и физико-механических изменений поверхностных слоев материалов тяговых устройств при различных условиях работы, выявить зависимость между состоянием поверхностных слоев и показателями износостойкости исследуемых материалов.

3. На базе выявленных корреляций наметить мероприятия, направленные на повышение износостойкости тяговых устройств различных типов волочильных-машин, провести промышленную проверку основных из них,оценить 1^аницу применимости.

4. Организовать промышленное внедрение рекомендуемых методов.

Научная новизна. На основании комплексных исследований структурных и физико-механических изменений материалов тяговых устройси в процессе изнашивания установлена зависимость показателей износостойкости этих материалов от состояния поверхностных слоев. Показано, что тяговые устройства волочильных машин в зависимости от значений внешних факторов тлеют, по крайней мере,' ори различных механизма изнашивания, с соответствующим им структурным . и физико-механическим состоянием материала контактных зон. При контактных напрякениях до 500 МПа в условиях обильной смазки изнашивание осуществляется за счет диспергирования пленок вторичных структур на фоне возрастающего разупрочнения приповерхностных объемов металла. При напряжении свыше 600 МПа происходит'интенсивное разупрочнение матрицы при одновременном разрушении карбидной фазы. На указанные процессы могут накладываться коррозионно-механические виды изнашивания. В условиях ограниченной смазки и охлаждения цри напряжениях ки&е 600 Ша возникают структуры, способствувдие развитию схватывания и повреждения цротягиваемой проволоки.

Получена аналитическая .зависимость метлу интенсивностью изнашивания различных ступеней тяговых устройств, величиной контактных напряжений и скоростью абсолютного скольаения,. позволяющая, рассчи-г тывать ресурс работы баядааей. Установлена корреляция между пока-

зателями износостойкости материалов и значением их микротвердости.

Практическая ценность. На основании выявленного характера структурных и механических изменений контактных слоев тяговых устройств в процессе их изнашивания,впервые сформулированы требования к материатам этих устройств и мероприятиям по повышении их износостойкости. Все рекомендации даны с учетом установленных различий в видах изнашивания тягознх устройств существующих типов волочильных машин.

Для ступенчатых тяговых устройств, работавшие при высоких контактных налрякенглх, наиболее рационален метод плазменного на-зыленш. Дшш рекомендации по напыляемым материалам. Петод внедрен та заводах метизной и кабельной промышленности.

Разработана кинематическая схема волочильного стана, исключающая на барабанных устройствах условия трения, приводящие к схватыванию.

Для: ступенчатых тяговых устройств, работающих при средних и зизких контактных напряжениях, рекомендован отечественный керами-1еский' материал и разработана гамла конструкций тяговых устройств га указанного материала. Устройства защищены семью авторскими свидетельствами на изобретение. Разработана техническая документация, зключая ТУ", и организовано серийное производство керамических тяговых устройств на Пермском заводе высоковольтных электроизолято— зов. Создан прибор по оценке износостойкости электроизоляционных трок керамики. -

Полученные аналитические зависимости износостойкости материа-юв тяговых устройств от условий их эксплуатации могут быть ис-юльзованы машиностроителя!,ш на стадии проектирования волочяльно-7о оборудования.

Общий экономический эффект от использованных мероприятий со-:тавил около 700 тыс.руб.

Апробация работы. Основные результаты работы опробировались ia: I. Республиканской научно-технической конференции по механи-¡ации и автоматизации производственных процессов, дегрузочно-зазгрузочных транспортных и складских работ, г. Алга-Ата, 18-20 панн 1979 г.; 2. Республиканской научно-технической конференция :о повышению эффективности использования черных и цветных метал-юв в машиностроении Казахстана, г. Павлодар,6-3 ешя. 1278 г.;

3. Юбилейной научно-технической конференции КазШИ т. Б.И. Ленина, г. Алма-Ата, 1984 г.; 4. Отраслевом семинаре "Изготовление быстроизнашивающихся деталей машин и механизмов в тяжелом и транспортном машиностроении", г. Свердловск, 18-19 декабря 1985 г.; 5. Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение ресурса узлов трения, работающих в экстремальных условиях", т. Пермь, 2729 шя 19В6 г.; 6. Экспозиции ВДНХ Каз. ССР "Керамическое тяговое устройство" и "Разборное тяговое устройство" по а.с. 284957, 341556, 1154791 - 1970 г. (диплом первой степени); 1973 г. (диплом второй степени); 1988 х. (диплом первой степени); 7. Экспозиции ВДНХ СССР "Разборное тяговое устройство" но а.с. 1154791 (бронзовая медаль), 1988 г.; 8. Международной Лейдцигской ярмарке в 1988 г. (разборное тяговое устройство по а.с. Н54791 и а.с. 1395401); 9. Мевдународаой выставке "Электрот.ехника-72", 1972 г., г. Москва - "Керамическое тяговое устройство*; 10. Отраслевом семинаре "Технология и оборудование волочильного производства", г. Алма-Ата, 19-21 ноября 1989 г.

Публикация работы. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 21 статье, получено 8 авторских свидетельств на изобретение.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из -введения, пяти глав, общих выводов и приложений и содержит 123 страницы машинописного текста, 83 рисунка, 16 таблиц, 61 приложение и список использованной литературы из 138 наименований.

2. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

В настоящий момент металловедение располагает разнообразными методами повышения износостойкости различных пар трения, которые в зависимости от характера воздействия на материал изделия, предложено объединить в три группы.

Показано, что эффективность применения методов либой группы зависит от соответствия производимых ими изменений свойств материала процессам, протекавшим при изнашивании и приводящим к разрушению контактных поверхностей.

Хотя причини разрушения полностью раскрываются усталостной теорией изнашивания, кинетика развития усталостных явлений зави-

- г-

сит от состояния активных объемов, определяемых не столько предварительной обработкой, сколько характером структур, образующихся в процессе изнашивания. В связи с этим при разработке мероприятий по повышению изделий чрезвычайно важно установить особенности изменений структуры и свойств материалов в конкретных условиях работы.

Обзор литературных источников показал, что тяговые устройства волочильных машин работают в самом широком интервале коятакт-аых напряжений (до 1000 МПа) и скоростей скольжения (до 10 м/с.), при этом смазки содержат ПАВ, а часть тяговых устройств работают з дефицитом смазки. Указанные условия не только не позволяют этыскать аналоги среди исследованных пар трения, но и затрудняют доведение подобных исследований. В следствие этого в достаточной зтепени изучены только внешние проявления износа и особенности кинематического взаимодействия тягоеых устройств с протягиваемой троволокойДто касается характера структурных и физике- механических ззменений материалов тяговых'устройств в процессе их работы, то он, фактически, не исследовался. Весьма слабо освещен вопрос определения характеристик износа тяговых устройств, отсутствует методики гх определения. В связи с этим нет достоверных данных об износо-!тонкости сталей и чутунов, применяемых для изготовления тяговых гстройств. Отсутствие результатов исследований структур и фазовых февращений в зоне фрикционного контакта тяговых устройств и воз-[икающих при этом изменений исходных свойств материалов не позволяет обосновано подходить к их выбору. Последний осуществляется :исто эмпирически, что сказывается на стойкости тяговых устройств, ¡о многих случаях необоснованный выбор марок сталей и методов их црочнения приводит к неустранимому браку проволоки и увеличению отерь производства.

Таким образом, разработка, и обоснование мероприятий по повы-ению износостойкости тяговых устройств волочильных машин невоз-ожны без комплексного изучения структур, вознинанцих в зонах трешки установления связи между их свойствами и показателями износо-тойкости в.конкретных условиях эксплуатации.

3. МАТЕРИАЛЫ ижгода жсшовтй

Основным объектом исследований являлись тяговые устройства волочильных мааян, эксплуатируициеся в кабельной и метизной щюкыш-ленности. Волочильные машины, на которых проводились испытания тяговых устройств, выбирались с таким расчетом, чтобы охватить как х.;онно больший диапазон нагрузок, скоростей сколькенда и условий смазки. С зтих позиций за базовые были приняты 22-х кратные ыашшк со скольжением среднего волочения медной и стальной проволоки. Барабанные тяговые устройства исследовались на прямоточных станах, типа БС6-7/550 и Ш-2/550, не и.ющих специальной подачи смазки в зону контакта с протягиваемой проволокой.

Поскольку характер протекающих при изнашивании процессов зависит не только от значения внемних факторов, но и от исходных сеойств материалов, последщее выбирались таким образом, чтобы учесть не только степень их распространения в промышленности, но и охватить по возможности бсльаий класс сталей. Бандаки ■изготавливались аз углеродистых сталей 45 и УЮ, хромистых 45Х и ШХ15, высокохромистой стали карбидного класса Х121.5 л чугуна марки СЧ15.

Для исследования барабанных тяговых устройств -была спроектирована специальная конструкция барабана со съемными секциями, который устанавливался на место первого сдвоенного блока стана ВС6-7/550 или чистового стана ВН-2/550.

Исследования проводились по специально разработанной методике, которая впервые была применена при изучении процессов пзнази-зания бандажей. Износостойкость материалов банданей оценивалась по интенсивности их изнашивания в устаковквсийся период работы. На каждой ступени тяговых устройств допытывалось по три баядатл до предельного износа и два до завершения периода приработки. После испытаний в производственных условиях из бандажей вырезались специальные образцы, позволяющее проводить исследование характера структурных изменений на расстоянии не более 5 ккм от поверхности. Данные образцы являлись объектом дальнейших исследований. Объектом исследований барабанных устройств являлись секции - образцы экспериментального разборного барабана.

За наиболее вероятное значение величины предельного износа бандажа ступени и дуги трения, принималось их средне-ариЗыетичес-

08 из трех испытаний, а интенсивность изнашивания рассчитывалась о формуле:

с _ г

^ п^ёЭ, ^J при?

~ "У7* 7

X- n^eb. L. neuf*

де Snped. - площадь эшоры предельного износа, мм2;

эпюра износа за время приработки, мм2; средняя величина

ути трения до предельного износа, мм; средняя величина

ути. трения за период приработки, м.

При оценке величины износа, наряду с площадью эпюры .износа, ценивалось количество образовавшихся дорожек трения, а так же от-ошение глубины наибольшей дорожки к диаметру протягиваемой прово-оки, выратаемое через безразмерный коэффициент "К".

Поскольку экспериментальные значения интенсивности изнашиза-ш отдельных ступеней тяговых устройств не позволяет непосредст-енно проводить сравнение износостойкости материалов из-за разли-ий в условиях их работы, предусматривалось нахождение аналитичес-эй зависимости интенсивности изнашивания от внешних факторов. Та-эя зависимость позволяет проводить сравнение износостойкости в грого одинаковых условиях, независимо от конструктивных особеннос-зй волочильной машины. Все расчеты проводились с помощью ЭВМ.

Форма и величина износа рабочих поверхностей тяговых устройств зенивалась с помощью микроскопа МБС-I, оснащенного микрофотона-здаой 1®Н-4. Эпюра износа замерялась по профилограммам, записан-лл на профилографе - профилометре "Калибр-201" при вертикальном зеличении ХГООО, горизонтальном-- Х8. Топография изношенных по-зрхностей дополнительно изучалась с помощью сканирующего микро-шпа.типа "Стереоскан" при увеличении до X200Q. Характеристикой груктурного состояния зоны фрикционного контакта служила период эистаплической решетки основной структурной составляющей, истин-(физическая) ширина.интерференционных линий на рентгенограм-з, микротвердость, фазовый.состав.

Рентгенографический анализ проводился на дифрактометре Дрсн-с кобальтовым излучением при напряжении на трубке. 30 вВ и силе зка 20 мА. Злектромонограмш была получены на электронном ыикро-ШП8 3MB-IGQA с угольных пленок-реплик толщиной Ю-5 мм.

Лослойный замер мккротвердости осуществлялся'на приборе ПЫТ-З, качественный анализ структур проводился на оптическом микроскопе "Неофот-21".

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УСЛОВИЙ РАБОЗЫ ТЯГОВЫХ УСТРОЙСТВ НА ПОКАЗАТЕЛИ ИХ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ

Обработка экспериментальных значений- интенсивности изнашивания испытанных материалов методом математической статистики позволила получить следующую зависимость иекцу ее значениями на любых ступенях тяговых устройств н возникающих на них контактных Напряжений скоростей скольжений.

х _ /£_«/* V» % ~ ( (2)

где 2 а - интенсивности изнашивания зшбых ступеней тяговых устройств;

^-к ^ п — контактные зацрянешия на этих ступенях; и 1/гл - скорости сксльгения

Соотношение проверялось по .всем экспериментальным точкам. Максимум ошибки приходиться на 2-4 что свидетельствует о достаточной надежности-полученной зависимости. Дополнительная ее проверка осуществлялась в производственных условиях на различных типах волочильных машин. Установлено, что зависимость позволяет еше на стадии проектирования .выявлять ступени, износ которых наи-Солее вероятен.

Неслонные преобразования уравнения (2)- позволяют рассчитывать интенсивность изнашивания тяговых устройств из любого исследованного материала

/ и Я у ■ (3)

где - коэффициент, определяемый экспериментально

Показано, что-коэффициент "А".характеризует износостойкие свойства материала ж зависит от его состава и вида упрочняющей обработки. Однако он не учитывает ьлляние материала на величину износа, после которого нарушается нормальное перемещение проволо-

ей по поверхности тягового устройства, т.е. на кинематику пары "проволока-бандан". Это учитывается с помощью коэффициента "К',' с ростом которого увеличивается ресурс работы бандажа. Установлено, что увеличение числа дорожек трения приводит к снижению коэффициента "К", т.е. при наличии большого числа дорожек трения обрывность в большей степени зависит от кинематики и в меньшей от свойств материала.

Полученные значения коэффициентов позволяют провести в строго одинаковых условиях сопоставление износостойкости исследованных материалов. Значения износостойкости даны относительно стали Х12М (табл. I).

Таблица I

Относительная износостойкость испытанных материалов

Показатель _Материал _

Х12М УЮ 1Ш5 45 451 0-415

Относительная

износостойкость I 0,80 0,61 0,43 0,42 0,084 Относительная износостойкость с учетом кинематики I 0,67 0,41 0,34 0,29 0,11

Как следует из таблицы, учет кинематики пары "бандаж-проволока" не вносит существенного различия в соотношения стойкости закаленных сталей. Это дает основание предполагать общность процессов их изнашивания.

Приводятся результаты сопоставления экспериментальных в рас-?етных значений интенсивности изнашивания материалов от условий гх испытаний. Отмечаются различия в сходимости этих значений. Ес-1и для сталей 45 и Х12М отклонения на всех ступенях незначительны

I приближаются к нормальному закону распределения, то доя сталей г10, 45Х и ШХ15 экспериментальные значения, особенно в области вы~ :оких давлений, цревышают теоретические на величину до 20-25 %.

Еще большее рассогласование значений интенсивности изнашива-1ия наблюдается у бандажей, работающих при контактных напряжениях

свыше 600 МПа. В этом случае указанные значения различаются на порядок.

Барабанные тяговые устройства, работающие при контактных напряжениях свыше 600 ИПа, но в условиях дефицита смазки, вызывают интенсивный брак протягиваемой проволоки, особенно .из низкоуглеродистых сталей. Проведенные исследования свидетельствуют о явлениях схватывания, развивающихся в зоне фрикционного контакта барабана с проволокой. Полученные результаты позволяют составить общее представление .о характере зависимости интенсивности изнашивания тяговых устройств от условий работы (рис. I). Эта зависимость имеет явный параболический характер и состоит из трех зон.

Первая зона - зона малой интенсивности изнашивания (участок • а-в), охватывает диапазон контактных напряжений от 100 до 600 МПа.

Вторая зона - высокой интенсивности изнашивания (участок ъ-й) охватывает диапазон давлений свыше 600 МПа. Переход от первой зоны ко второй сопровождается нарушением, соотношения (2), что дает основание предположить возможное изменение вида изнашивания.

При дефиците смазки, даже цри меньших давлениях (участок за линией е-е')_, развиваются катастрофические виды изнашивания. Наличие, по храйней,мере трех видов изнашивания делает сомнительным возможность разработки универсального метода упрочнения тяговых устройств любого типа. Очевидно, что такой метод следуе'!1 разрабатывать для каждого вида изнашивания, определяемого уровнем его интенсивности и особенностями протекания процессов его сопровождающих.

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ МАТЕРИАЛОВ ЕАДШЕЙ В ПРОЦЕССЕ ИХ ИЗНАШИВАНИЯ

Характер изменений микрогеометрии рабочих поверхностей тяговых устройств позволил выявить закономерности их приработки и установить оптимальные значения периметра й9 , которые укладываются в интервал 0,15-0,3 мкм. Наибольшее влияние на срок службы бандажей оказывают микроотклонения поперечного, профиля. Являясь "зародышами" будущих канавок, они сокращают время локализации из-» носа, вследствие чего,его предельная величина достигается; за

Рис. I. Принципиальный характер зависимости интенсивности изнашивания тяговых устройств различных типов волочильных машин от условий их работы.

Контактные напряжения , МПа

лее короткий срок. В продольном направлении наиболее существенны параметры волнистости (радиус закругления вершин и их шаг).

Одновременно•с процессами приработки в зоне малой интенсив-кости изнашивания (участок , рис. I) идет образование тончайших пленок вторичных структур, которые особенно четко проявляются у стали 1121.1 и чугуна. При возрастании контактных напряжений до 600 Ша они начинают разрушаться, а при давлениях свыше 600 ¡«Па разрушаются полностью.

Поэтому при малых нагрузках,износ развивается за счет исти-ранкя вторичных структур. Хотя утке при этих напряжениях в местах контакта наблюдается пластическая деформация приповерхностных объемов, что проявляется в повышении микротвердости, в увеличении микроискакений глежплоскостных расстояний и уменьшении размеров блоков мозаики. Глубина изменений достигает 10 мкм. При возрастании давлений до 600 Ша (участок о- а , рис. I) возникают конкурирующие процессы, связанные с разогревом поверхностных слоев, о чем свидетельствуют структурные изменения и уменьшение тетраго-нальносги решетки мартенсита. Глубина активированных слоев возрастает до 20 мкм.

При нагрузках свыше 600 Ша действие температурного фактора становится преобладающим, о чем свидетельствует полное снятие ис-

жени® решетки мартенсита. В этих условиях пластическая деформация может протекать непрерывно.

Карбидная фаза вносит свою особенность в процессы изнашивания. Твердые составляющие, при напряжениях ниже ЗООМПа,армируют матрицу, т.к. износ развивается только на участках, обедненных карбидной фазой. При напряжениях ниже 300 МПа её износ протекает путем вшфяшвашш после износа окружающей более мягкой фазовой составляющей. Такой процесс сохраняется вплоть до напряжений, равных 600 МПа, изменяясь только количественно.

При напряжениях свыше 600 Ша,твердые составляющие разрушаются одновременно с матрицей. Этим объясняется возрастание на порядок интенсивности изнашивания при указанных нагрузках. Большое значение имеет величина карбидных включений и равномерность их распределения. На основании полученных результатов делается вывод о той, что при нагрузках до 600 Ша лимитирующей износостойкость фазой является металлическая матрица (ее склонность к отпуску). Вывод подтверждается данными значений горячей твердости при температурах вплоть до 700°С, т.к. соотношение твердостей материалов при повышенных температурах совпадает с рядом их износостойкости.

Наряду с механическими видами изнашивания,у ряда, материалов, в частности из сталей 45Х, УЮ и ШИ5, наблюдается коррозионно-ыехалический вид изнашивания. Об этом свидетельствует не только внешлй вид бандажей, но и результаты замеров величины тока различных гальванических,пар в эмульсионной среде. Наличием электрохимических процессов в зоне фрикционного контакта этих сталей можно объяснить расхождение экспериментальных и расчетных значений ин-тенсявностей изнашивания на 20-25 %.

На барабанных устройствах (участок за линией е-е', рис. I) в условиях ограниченного количества смазки и охлаждения структурные изменения происходят в еще большей степени. В зонах контакта возникает структуры, характерные для низкотемпературного отжига.

>В динамическом режиме работы (разгон, торможение, обрыв) возрастание скорости скольжения происходит скачкообразно, что ведет , к разрушению смазочной пленки и возрастанию температур вплоть до температуры плавления. Это создает условия для схватывания, которое развивается преимущественно на участках, содержащих свободный феррит. По данннм рентгено-структурного анализа,разрушение идет

а счет материала проволоки, который в последствие упрочняется и ызнвает микрорезание проволоки при ее подъеме по галтели бараба-а в стационарном режиме работы.

Исходя из особенностей изнашивания ступечатнх тяговых устройств, их материал должен обладать не только высокой твердостью контактной прочностью, но и сохранять эти свойства при температурах вплоть до 700°С. Кроме того, в его состав не долены входить цементы, способствующие электрохимическим процессам при трении агрессивных средах. Такими свойствами могут обладать высоколе-ированные стали. Однако экономически более эффективны поверхност-ае метода упрочнения, из которых особенно распространены азотиро-зние в тлеющем разряде, лазерная поверхностная закалка и плазмен-зе напыление, тем более, что по результатам проведенных исследо-эний горячая твердость этих покрытий выше, чем у термически обра-зтанных сталей. Каждый из названных методов обладает своим набо-зы преимуществ л недостатков, суммарный эффект которых можно оце-ш> только, путем экспериментальной проверки в промышленных усло-зях.

Одновременно обосновывается мероприятия по устранению схваты-1ния на барабанных тяговых устройствах. Показано, что наиболее юномичными являются мероприятия, устраняющие возможность нетех-злогического скольжения проволоки по поверхности'барабана.

6. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ГОВЫШЕЯИЮ ИЗЙОСОСТОЙКОСТИ ТЯГОВЫ! УСТРОЙСТВ ВОЛОЧИШШХ МАШИН

Оценка выбранных методов проводилась на основании промышлен-гх испытаний опытных партий упрочненных бандажей к машине грубо> волочения медной проволоки ВСК-13. Материал основы выбирался учетом требований к его рабочим поверхностям, предусматривающим ! только высокую твердость контактных слоев, но я самой подлодки, также особенностей последующей технологии. Исходя из этого, для тано-плазменного покрытия, борирования и лазерной закалки банда-[ изготавливались из сталей ШН5 и 112М, для газотермического шыления - из стали 35.

Приводятся конкретные технологии упрочнения и результаты ые-

таллографических исследований опытных образцов. Установлено, что толщина азотированного слоя составила 0,25-0,3 ш при твердости 8000-10000 МПа. В процессе обработки происходил отпуск подложки, твердость которой составила у стали ШХ15 - 38...39 HRQ, а у XI2M ■ 50...52 HRCa. Толщина борированного слоя не превышала 0,2 ш при твердости как и у азотированного слоя, а твердость подложки была еще ниже (I1IXI5 - 33...35 НВС,, XI2M - 40...42 ЩСэ). Толщина напыленного'слоя достигала 1,6 ми, твердость лежала в пределах'6500-7300 Ша. Лазерная закалка оказалась не технологичной.

Промышленные испытания показали, что наилучшие результаты для ступенчатых тяговых устройств, работающих при контактных напряжениях свыше 600 МПа (участок с-г/ , рис. I) дает метод плазменного напыления, имеющего в своей структуре,на фоне металлической матрицы, мелко дисперсную твердую фазу (карбиды, бориды и т.п.). Создана специальная камера плазменного напыления тяговых устройств, работающих при повышенных контактных напряжениях, внедренная на Камском кабельном и Волгоградском сталецроволочно-канатном заводах, Дополнительный эффект повышения стойкости получен устранением микроотклонений поперечной шероховатости за счет создания штрихов, расположенных под углом к направляющей бандажа. Метод внедрен на Волгоградском сталепроволочно-канатном заводе.

С целью экономии металла для тяговых устройств, работающих в области малых давлений (участок а-/ , рис. I) была изучена возможность применения керамических материалов. Поскольку керамику нельзя отнести к традиционно машиностроительным материалам, ее выбор осуществлялся на базе электротехнических керамик.

На основании лабораторных испытаний по специально разработанной методике, приближающей условия испытания к реальным, был выбран ыуллито-корундовый материал марки УФ-46.

Для оценки износостойких свойств керамических бандажей при их серийном изготовлении осуществлялся поиск корреляции между технологическими параметрами изготовления керамики и ее износостойкостью.

Установлено, что наибольшей износостойкостью обладает кера-мгка , которая после отжига имеет плотность 3,28+0,02 тДА Такая керамика сбладэг наибольшей микротвердостью, рассчитанной по глу-5::не невостановленного отпечатка и работой внедрения индентора.