автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Разработка и внедрение материалов для ножей капельных питателей стеклоформующих машин

РГ8 ОД

МИНИСТЕРСТВО ПРОСВЕЩЕНИЯ УКРАШЫ

2 О СЕН ^

Запорожский ордена "Знак Почета" иагашосгронтельний институт им. Б.Я. {убарл

На пклах рукописи

ПЕЙКО Сергей Петрович

УДК. 669.14.018.252.3:666.1.031.848.

РАЗРАБОТКА И Е1ЕДРЕНПЕ МАТЕРИАЛОВ ДО НОЗЕЙ КАПЕШИЙ ШПАТЕЛЕЙ СШЛ020ЕОТ2!1Я

Специальность ©.02.01. - гатерхаловедениа в кашиностроенин

/ярогаг,иешюсть/

АВТОРЕФЕРАТ

дпссертахля на сопсканао учзноЗ степени кащадата техшпгесюпс наук

ЗапорОхво - 1983?.

Работа выполнена в Запороксксш ордена "Знак Почета" шее-иостронтельном институте км.В.ЯЛуба^я.

Научный руководитель - доктор технических Наук, профессор, заслуженный деятель туки и технкет Украина Волчок Г.Я.

Научный консультант - кандидат технических наук, старший научный сотрудник Колотглкин О.Б.

| Официальные оппоненты- д.»'.н., профессор Коваль А.Д. ' к.т.н., с.н.с. Сокояьчук К.Ю.

Ведущее предприятие - Киевский завод стеклоиздели».

•эп

Защита состоятся " 5 " октября 1393г. в ауд. 253 в 16 " час. на заседании специализированного совета К 068.38.01 при Запорожском ордена "Знак Почета" машиностроительном пнституто км.В.Я.Чубаря по адресу: 330063, г.Запорожье, ГСП-39, ул.Буковского, 64.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Запорожского ордена" "Знак Почета" кашино строительного института км.В.Я.Чубаря. Автореферат разослан

1593г.

Ученый секретарь специализированного совет*, доктор технических наук, . профессор

.— И.П.Волчок.

Актуальность npqflno-ffl. В процессе производства схеклопзде-ляй ряд деталей зтеклс'ормутадаго оборудования райотаот в контакте с расплавленным стеклом. К таких деталей стисся'.'ся ножи капельных питателе!*, которнэ предназначены для розни на дозарова-шшо части /капли/ струи расплавленной стекломасси, нвпрерывш шгсояакдяа из ночи.Практикой производства установлено, что канбо-лов эпрйоктлшшк гаторладом ядя пзготовлешш кожей является бистро-рэкуцаа сталь. Б пасторов время з стране и за рубежом основную кассу ногой изготяыпгежт из наиболее распространенной стали типа Р6К5. Основkimi недостатками супэствуящой технологии являться: высокая стоимость и дефицит бистрорснуией стали, в ряде случаев неудовлетворительная стойкость ¡гожей.

Основшга этаян работа ештолнй1Ш в соответствии с капом туч-го-ньелецовательенже работ по программе Filial "¿^•геркалостэеть'' Hi.82.02.Ц,07.01.07 "Исследовать закопокериосгп изквлгававия кае-рзтлов и яахоаиоиио позровдеклй, разработать к внедрить ипзколэги-ропашшо сплавы я технологии изготовления из ист деталей для конкретных условий эксплуатации" п по зададите корпораций "УкрстроЕкэ-териалц" 3.16.036.07 "Разработать и внедрить в производство ноше материала дам. деталей етекло^оркухяцего оберуловаиая, работа«?« ъ условиях тбркзииклпчоггак лагруЗск, дозэрхисстпо-активглгс сред, коррозионного поноса, а такггб технология их лзгетеалбккп и восстановления", )?■ roc.per. 0Я850С646С5.

Пзлр тботи зпклтэлзсъ в разработка эвонсрподвглрог.анноЛ

стали с ]Ю2!д;б1;ншд! онсшЕ^-зтаяяоппн»*» яягпктврзвтнодм и v vcv^r-ii'.ii; ■¿■u.xijo--iOj'ii.i! J^'i.i jio^гс ¡».м-у; ;:спг-лх.огцг!:;!!:!

предприятиях отрасли отходов быстрорежущей стали.

Для досппмнш поставленной б рай от е цел»; бшш репины слзду! цао задачи:

- в производственных условиях определен температурный ре.ча-л.' работа ко-.г!1 и юпо.зиен аьедвз причин их гигхода из строя;

- с применением методов математического планирования э колер; 1-;&нта второго порядка получены уравнения регросскй, описщгашгто влияние ьольфраьй, молнйдеиа и ванадии Я а механические г служебные свойства стали при комнаткой и высока: температурах;

- изучено влпягаэ легирования и модифицировав на струп-туру, стровиие карбидной £&зц, кехаш'лескке п служебные свойства стали при комнатной а высоких температурах;

- проддокон состав экоиокнслегЕровщщой ст&та для яроаз-ЕОдетва нохей катодом лктья;

- разработана конструкция литого нока повышенной стойкости;

- проведано опробование и внедреиио предложенного сплава в производство;

- увеличен ресурс работы колей в 1,5 - 2,0 раза л снижен расход дэ1одзтаоЙ бкегрорежукой стали.

Натч^^я Уточнен механизм разрушения материала

кожей при контакте с расплавленной стекломассой.'

Получены зависимости. 'олйсывашие слияние осьсбных легяру-к-лгих элементов /яольдаиа. ко-имадепа и ванадия/ на мюгашчеекие и слухибные свойства бкстрсрслукей стали при ксмкачкоЛ и высокой тгтлтерглурьх.

Получены дсполнятелыш данные о влилнш: лег;:ровг№ и мо-

дифицарования /титан, ниобий, цирконий, бор, лигатура АКЦе/ на формирование структур» п глрйлдноГ! ([азы, а также га характер разрушения, механические ц служебные ¡уязйства быстрорежущей стал;-! при комнатной и высоких тет/доратурп;-;.

Полученные п работь загисга*ости гг ■ вольта разр Ьтать эконотео-леглроззашгуп сталь для гаготовлепет ножей капельных питатолсЛ 'иодукдого состава, г.'лсс.;': 0,85-0,55 углерода; 0,3-0,6 г.арган-ца; 0,5-0,8 крекния; 4,0-5,С хрома; 1,7-2,0 машбдока; 2,0-2,5 вольфрама} 1,6-1,8 ванадия; 0,3-0,5 никеля; 0,05-0,15 ниобия; 0,002-0,003 бора; железо - основа.

Внедрение стал а производство позволяло а 1,5-2,0 раза увеличить рпоурс райотн ножей п получать зшкжпческиЯ зф^ет.

Зтоцо?дт^сскп^ эЯекгтгорссть,. т^або???. ГЬдовой эг. ~нскяческаЗ эМзкт от внедрения результатов работы составил /в ионах до

1980 года/ на Песковском завлпе стеклогзяелий 49709 рубле;1;; на Мере^яноко- стекольном заводе 11225 рублей.

Автор заеишает:

- завксимостл механических съухебкхх свойств стали с-т ее состава при 20° С и 750° С;

- сведения о влкякяя легирования т модг^якировяния на }ср-

шгроааше структуры и карбидной $азы при 20° С и 750° С;

- состав эконошолеггро ванной стали /а.с. №1446191. а.с. М52Б229/;

- состав шихты для быстроре&уцей стали /а,с. М786104/;

- конструкции литого ножа повышенной стойкости /а.с. И4864Г7;

- результс.-^ прошзле..лого опробования и внедрения.

Дртобацтг рпботц. Основные материалы диссертации докладывались и обсуждались на есссоезшо; : '.учно-технических конференциях: "Новые конструкционные тали и сплавы и методы их обработки • для повышения надежности и долговечности деталей", /Запороаье, 1986; 1989/; республиканских научно-технических конференциях "Неметаллические включения и газы в литейных сплавах", /Запорожье, 1938; 1991/;' "Повышение технического уровга и совершенствование технологических процессов производства отливок", /Днепропетровск, 1990/7 областных гаучк--технических конференциях молодых ученых "Молодые ученые н специалисты - реализация региональна, целевых комплексных прог..аюл, ускорении научно-технического прогресса", /Запорожье, 1986; 1988/.

Г^-блст^уи. По материалам диссертации опубликовано 19 ра -бот, получено четыре авторских свидетельства на изобретешш.

ГИут.; р^бпти. ,й:ссертадао}шая ра£г~а с^стслт ез введенка, о

4 глав, основных вводов ™ приложений; она с торжит' ltJ страниц . машинописного текста, 28 рисунков, 20 таблиц, 5 приложения. ' Список литературы вклтаег 115 источников. В приложения включены акты о внедрении и расчеты экономической эффективности.

Ро обосновала актуальность те:.«, с' эрмуларованы

целя и задачи псследоганяй, изложена научная новвзна, практическая ценность в эеояо!.впзски эйэх^язяость гшолнеплой работы.

В пстго? г.та?е дай обзор литературы ко теге диссертационного исследования. Показано, что условая работы поясей капельных питателей существенно отличается о? условий рабо- i металлорежущего инструмента. Но?. .: периодически, в точения долей секунды, соприкасаются с расплавленной стокяокассой, после тсго подвергаются охлавдекш. Реяузая кро!.жа нога нагревается до более высоких те?лператур /'. 50-000° С/, чем кромка инструмента из быстрорежущей стали /500-650°^ , В то sä вроет усилия резания расплавленного стекла значительно ниже, чей усилия резания металла.

Установлено, что в отличие от маталло! ;^ушего инструмента материал кожей капельных питателей подвергается воздействию термохимической эрозии к т-зркошкличееким нагрузкам. Поэтому при разработке материала для нежей, креме стандартных, необходим специальные виды испытаний, характе, лзуюше сопротивление термохимической эрозии и термостойкость материала.

Производственным опытом установлено, что наиболее перспективна: материалом для изготовления вс?.ей являются быстрорежущие стала. Б связи с эти: представляется перспективной спт;г.а-

зация состава стали с учетом условий работы ножей.

До втотоР глава проводятся описание материалов и иетодов их испытаний.

Объекта!® исследований были литые быстрорежущею стали с различной степенью легирования вольфрамом, молибденом и ванадием, а так.:-.а модифицированные элементами, обладающими высоким химический сродством к углероду /титан, цирконий ниобий, бор/, кислороду и сере /кальций л РЗ!,!/.

Шавки стали осуществляли в индукционных печах типа ИСТ с основной 1утеровкой емкостьп 25 и 120 кг. Отливки получали методом фракционной разливки стали постоянного состава. Для предотвращения насыщения металла газами наводили искусственный шлак из кварцевого песка и плавикового шпата. Заливку металла опытных плавок осуществляли в сух!.о песчаные форин. Тешература металла на выпуске составляла 1720° С, тешература заливки форы -1650°С. Из металла отливали заготовки ,из которых вырззалг образца для контроля структуры, механических свойств и других показателей.

Состав сталей контролировала химическим и спектральным методами, металлографический анализ осуществляли на оптических микроскопах. Микрорентгеноспектральный аналиг состава карбидов й выполняли на микрозонда "Самека и-46н, фрактографическнй анализ свежих изломов образцов 10x10x15 ш изучали на растровом микроскопе ЗБ ИТ—300.

Дяя определения предела прочности при растяжении при комнатной и повышенной температурах проводили испытания на машине УМЗ-10 1 на пятикратных образцах диаметром 5 ка.

Твердость определяли на твердомере ТК-2, Для определе1шя т эрдости при пояыаеннш температурах использовали приопосблеш^,

_ 1 ..... и ' "

" В работе принимали участие с.н.с. А.Л.Хвалян и н. % .',В,Мороз

в

позволяющее производить нагрев образцов до 800° С .

Испнте ще материалов на изнашивание товодили на типовой машине МИ-1 в условиях трения сколыгеюи при нагрузке Р-500 II, частота вращения верхнего образца 300 ган"1 а неподвижном нижнем образце. Время испытаний образцов п.д нагрузкой составляло 10 дан. Перед началом испытаний образцы предварительно прирабатывалась друг к друту.

Способность сталей сопротивляться термохимической эрозии при пергадяческоы контакте о раепдавлекпм стеклом определяли щи помощи специальной установки, имитирующей условия работы нояей.

В тгетьей главе приводятся результата исследований по оптимизации состава эконокнол«гаровакной с-.мт для ножей капельных питателей.

" 'а

Анализ условий эгеплу^татаи ножей показал» ^то одной г> ос-

новнше причин выхода их из зтрог является окисление рабочих поверхностей, контакттоупцнх с расплавленным стеклом. В то же время хорошо известно, что основные легитгугоцие элементы быстрорежущих сталей вольфра. и молибден ускоряют окисление на воздухе сплавов железа при высоких температурах. Это делает перспективным псис" и разработку эконемнолтировакнше -¡талей для изгс:ов-ления ножей капельных питателей.

Оптимизацию соде, ашм волырама, молибдена и ванадия в литой быстрорежущей стали осуществляли методом математического планирования эксперимента. План эксперимента содержал пелкагй кнего факторны Я эксперимент второго порядка.

Пределы варь: ^свагля г^ль^раул /0,5-5,5;$/, !,г"либ„ака /1,64-3,36$/, ванадия /0,65-4,35^/ были выбраны на основе лнте-р-турных данных и спыга производства. Е качестве ^уккиг ; от:--*;;:-ка приняли тхазател!; кехакячеехгзс сгойс.в при у г* и

5

о

повышенной тсшературах /20°С, 750°С/, износостойкость и скорость эрозии в расплавленной стекломассе.

Регрессионный анализ полученных результатов механических и служебных свойств ттали позволил установить ряд корреляционных згвисимоотей, описывающих влияние вольфрама, молибдена и ванадия на исследуемые показатели свойств:

НЮ20= 47,669 + 8,117 Ыо - 2,51\Л/ + 4,. 12 V - 0,812 Мо2 + 0,209 Ыо\Л/- 0,851 ЫоУ * - 0,341 \Л/2+ 1,668МУ- 1,625\/2 /1/

НЕС750- 59,573 - 8,675 Мо - 10,762V/- 4,469^ + 0,637 Мо2 + 0,667 МоМ + 0,504У/2 + 1,601\^- 0,407 V 2 /2/

(Э Б2СГ946'б43+ 56.042 -14„41У +0,Со Мо2+3,04 К'.оУу/

-32,477 ЫоУ +2,074^+40,757ИУ+ 16.696У 2 /3/

(Э В750—"?09,2У4+322 Мо+183,54М +194,915V -24,979 Мо2 --9,174 MoW-19.ll Мо'/ -19с238V*/2 0,934^У- 13,663'/ 2 /4/ КС20=0,042+0,013 Ыо+0е017^ +0о024бУ -0,001 Мо2+0,0026 МоУ/--0,0036 МоУ ~0,0035УУ2 -0о0021У^ -0,0006V 2 /5/

КС?5СГ0 2414-0,345 Мо - 0,0436М+0Д26У +0,0097 Мо2+0„002 МоДО1--0,0244 ЫоУ +0»01421^2«0,0202ч- 0,00768 I/ 2 /6/

V =34,3246 3,63 Мо -0,4516^/ -6,847\/ +0,3637 Мо2 + +0,654УУУ+ 0„Э785У 2 ' /7/

& =257-169,51 Мо •••163,4^-78.2^ +18,52 Мо2 -15,11 МоУ/ + +27,98 Мо¥ +2.2Ш2 +45Р2ЭМ V+28,49У 2 /8/

Реиажв уравнений 1 - о нз позволило однозначно определить

состав стагш0 обеспв'ываявдй высоки., уровень всех показателей

свойств стала. Поэтому бита проведены ••еталлогра|шческЕе, фрак-

тоградаоскне г микрорентгеноспектральные исследования стали, а

телке аыполкен графоаналитический анализ уравнений 1 - 8„ При

этом бшш выбраны ко^еитрацин воль {.рама и гллибвдна /аналити-

чг-.кив Еерианты, табл.1/, близкие к составам, получен1шм при

о

проведении многофакторного эксперимента второго поргдва.

о

Микроструктура и свойства последних исполмовалпеь* дгя пия графоаналитических зависимостей /рис.1 ч 2/.

Таблица 1

Химический состав стали, % /масс./

Вари- ¡Аналитически впшантч ¡вактическва состпЕв/азажав/

О ИТ * *

ант \ —»- \ №> » —-т ■ — ; V 1 ! «А' 1 »> ' V ! ! !

1 оЗ.О 1.8 1,0-6,0 3,31 1,63 3,07

2 3,0 4,5 1,0-5,0 3,07;2.98 4,68;< 81 0,71$4,6?

3 ?,о 8.0 1,0-5,0 2,94 8,32 2,59

4 1.5 0,0 1,0-5,0 1,48(1.41 2,71;2,38 1,77;3.£1

5 4,5 3,0 1,0-5,0 4,71;4,Р5 2,82;3,21

6 1.5 7.0 1,0-5,0 1,43 7.16 3,85

7 4,5 1,0-5,0 4,32 6.94 3,87

С использованием уравнений ж - 8 были пострсзкл щжшз механических и -лужебных свойств стали в зависимости от язггвет-содержания вольфрама и молибдена я вог^остаюгих от 1 еэ 5 ^ концентраций ванадия.

Результаты исследований показали, что по ю»р» увеяячегжз степени легирования прочность стали при' 20° и сначала возрастала, затем начинала снижаться/ряо. 1/ вследствие увеличена ешгояе хрупких карбидов, расположенных в основном по гранита» верея.

С точки зрения прочностных свойств легирование лзезегеи оказалось наиболее эффективным для низколегарог-угаж стахгЗ /вар.1,2,4,5/, тлеющих в своем составе преимущественно гатх р'своргаше при гешература:: аустекизалии карбюы -"^С т В результате раствс^екия карбидов происходит леггроганлз тг«4-дого раствора воль ¿раадм и молибденск, прпвздяззе г тзгсинению и гтовшенгао предела прочности ста.*;;.

Влияние легирогшмя на свойства сталей при температуре 20° С

ЦП0

909

700

soo

HRt es

ss «

Д5 25

— — —

0.1Í 9,4

ojo

O.OJ

ofiH

o, pf

—• — — / 3

-- - г

/

1

/ с J / ✓ - r

t 2 3

5

ч 4

Содержаще лэгирущж элементов, %: í - 3,0W, 1,5 Mo; г - 3,0W, 4,5 Mo; 3 - 3,0W, 8,0 Mo§ 4 - 1.5W, 3,0 lío; 5 - 4,6*/, 3,0 i..o;.6 - 1.5VV, 7,0 Mo; 7 - 4,5W. 7,0 Mo.

p Рис. 1.

y

Аналитические зависимости описывающие влияние легирования на свойства сталей при температуре 750° С

<je МПа

га

¿1

Н

■ -

_ —

. ■ 1 - ¿AJ- /_i j— \j

-4-

>

rV4

i N

Содержание легирующих элементов, %'.Л - 3t0W. Ко; 2 - 3.0W, 4,5 Mo; 3 - 3,CW, 3,0 Ко; 4 - 3,0 lio;

5 - 4,5W, 3,0 Mo; 6 - 1,5W, 7,0 Mo; 7 - 4.5W, 7 0 Ко.

Рис.2.

Дязщвгяжжа ваиаддеы составов 3-6 приводило к ыонотон-

пягярвгя сроч1аости стали /см.рис.1/. При этом увеличение t

скати сгшртсьтя воль$рака с 1,5 до 4,5% /составы 6 и 7/ при

шеет!шж£ вэвдавтраии» молибдена f%/ меняет s М«кт влияния

дгашхЕг т.е. юзашо тоюрип. о том, что в какой-то мера вольф-

рзк шЕ&а^ашэует способность ванадия сникать ърочность стали с

HJOWm 7,2 К».

Еетыш. ютззгдвдыю то, что при содержании ванадия 1,8-

Ёваюгруезща кривые пересекались в узкой области,

«зйзетгп^хщеа предав прочности 750-800 МПа. Следовательно,

дзздаягай зфвгагь срочности, вг лио приемлемый чля материала

' о

SŒÎ тааимах Е-.ателеЯ, может быть достигнут при минимально) егэдрЕшаг вcaipeasa и молибдена.

faraagza» твердости в результате легирования ванадием ста' лиг с дпдагсш сажзратям вольфрама и молибдена /3 и 1,5% соотве-сшш, Егр.1,/ мгасЕО объяснить дополнительным легированием тквЕ^гскга Ешждага хавадаеи в заменой карбидов MgC+MjgCg карби-ддаи K^CgiS^C в прэ дальнейшем увеличении содержания ванадия гедйдзшм Б^С. То хг саше шхно сказать и о составах 5 и 7.

З^изтзЕЕхг шлгбдена с 1,5 до 4,55? при содержании вольфра ш 2% Двщ1.1 в 2/ приводило к рооту твердости; дальнейшее повы ¡шш ншвдьшзрезш шхибдеиа до /вар.З/ вызывало пгчение твер

Опгдкекв твердости при увеличении в стали содержания вана jда ащи ЕЕ235ЕЕПЖ содержании вольфрама и i элибдена можно обья еззгь слеэдхщжи образо: . Г стали с меньшим содержанием ванадия ses: квгсЕЕЗ аарбдда образуют сплошную сетку на границах зере сжезаэ ЕгрСддов WrC и ЬЮ невелико, что положительно сказы-»шкаЕ ш тазргмгга кеталла. Увеличение количества карбиде

о

и

ванадия правело к образованию изолированных округлых карбидов М£С и большого количества каисодасперсяых карбидов МС, что явилось причиной снижения твердости. При "»том изменился также и характер разрушения металла: заметно уменьшилось количество фасеток хрупкого скола.

Подобные закономерности бот характерны я для других вариантов /2 и 5/, нмевдях развое содержание ванадия.

Достоверность зависимостей, описывающих влияние легирован, л на твердость стали, подтверждается характером кривых износа: он л являются в целой зеркальным отображением кривых твердости.

При содержании ванадия 1-2!? наиболее высокую твердость имели стали вариантов 1 и 6. С практической точки зрения интерес представляет вариант 1, в которое суммарное содержание вольфрама и молибдена составляет 4,1",.

С увеличением содержания ванадия предел прочности при 750°С возрастал для всех анализируемых вариантов, за исключением составов, содержащих молибдена /рас.2/. Твердость, наоборот, снижалась для всех составов, за исключением тшк-дх повышенное /4,5 %/ содержание вольфрама. Наиболее высокоо сопротивление эрозионному разрушению имел экономнолйгировашшй состав 4 /1,5% М ; 3,0% Мо/ при содержании ванадия 2-45?.

Прочность при 750° С также, как и прг комнатной температуре, зависит от степени легирования твердого раствора и количества карбидов; кроы того, при высокой температуре на прочность значительное в; яние оказали продукты распада мартенсита. Повышение предела прочности в результате легирования вавадием наблюдалось для сталей с низким содержанием легируют-/ элементов за счет увеличения количества карбидной фазы и повышения степени Лч^аро^аиая твердого реатвора. В сталях с дос.атсчно высоким

содержанием легирующих элементов, например состава 3 /3$ vV, 8$ Мо/, по мере увеличения концентрации ванадия происходило снижение прочности вследствие увеличения количества перлита и феррита в металлической матрице.

Горячая твердость, прежде всего, определялась степенью

распада маржены.та: с увеличением содераан*ш ванадия твердость снижалась.

Наиболее высокую твердость ИКС 58,5 ед. по-те нагрева и чЯлааденил имела сталь с l,i8%W , 2,71? Мо и 1,7$ V . Сталь примерно такого же состава обладала чаксимальным сопротивлением термохимической эрозии.

На основании приведенных результатов исследований содержание вольфрама приняли равным 2,0-2,5?, молибден" 1,7-2,С$ и ваьадия 1,о-1,8#, что соответствовал- стала типа I~М2Ф2Л.

Следующий этап работ!' заключался в повышении механических и с "ужебных свойств разработанной стали путем ее модифицирования. При этой ставилась зада ¡а добиться измельчения и более равномерного распределения карбидной Фазы, а также снижения отрицательного влияния вредных примесей в стали.

Результаты реитгеиоспектрального микроанализа пс азали, что титан, цпжоний я ниобии образуют собственные карбиды: соде-ржанкз титана, циркония и ниобия в карбидах этих элементов превышал'" 7С# /габл.2/. Пе обнаружено влияние лигатуры АКПэ и бора на сосав карбидной раза.

Несмотря на незначительное количество, карбиды титана, циркония и ниобия оказали суиествешое влияние на процессы карби-дообразования и,как следствие, ка свойства стали.

В иемоди^пкированшй стали карбиды UgC располагались исключительно по границам зерен, образуя в ряде случрев сплошную сетку, что способствовало хрупкому разрушению стали.Присадка титана,

Таблица 2.

Сос.ав карбидной фазы р стали Р2М2Ф2Л

карбида ' Массовая доля элементов, % - ! ! 1 I ! ' „ 1

а ,С» , Ч/ ,Мо , V , П /А

М6С 8,6 10,9 29,4 35,5 10,3 -

МС/вашрю- 4,8 3,7 16,9 19,02 52,4 -

П 9,4 • 10,5 27,1 35,1 10,01 1,3

Лита вый/

МС/титано- 1,05 0,5 0,02 2,8 14,7 70,1 -

" й/

йС/ванади- 5,2 3,7 1Р.7 17,1 55,6 ОД _ евый/

М6С 11,4 1~,3 25,8 33,2 9,7 I 1^2 Т*

ИС/циркони- 1,2 0,9 0,06 2,1 13,1 - 71,4 -евый/

мс/ванада- 3,1 4,2 16,1 16,8 56,3 - 0,4

О ВЫЙ/

5,3 4,06 28,9 25,5 2,8 0^02 - СмГ

МУшюба- 1,6 0,4 1,9 2,02 8,$ 0,4 - 77,3

тий/

ИС/за"1ДЯ- 5,01 4,и2 16.7 18,1 34,6 0,6 - 11,7 овыу

,'.С6% ' 36^ 4, 8 29,) 26,4 2,8 - I Г~

С/ваг-га- 5,3 4,8 16,01 18,2 44,6 -

ейил/

,2% Ы6С 10,02 11,5 28,4 36Д 11,1

иС/ванам- 6,-1 3,£. 16,4 16,1 56 8 евыгу

( Указана ьолтяна присадки лигачурц.

циркония я ниобия способствовали измельчению размеров зерна и эвтектических карбидов, а также получению разогнанной карбидной сетки на границах зерен. Это привело к и^мененгч характера разрушения от какзере ¡¡кого к внутривереннс^у.

Кар^идообразуищие элементы цирконий, бор и ниобий обеспечили повышение прочности л твердости -гали. Особенно заметно было повышение твердости при температуре 750° С, что имеет большое значение для ножей, работав®хх в условиях высоких температу] и механического износа. Эти ке модификаторы обесцечили повышегам износостойкости в два раза. Повышенна прочности, твердости и износостойкости стали можно объяснить уменьшением размеров верна стали и увеличением дисперсности карбидов.

Как отмечалось ранее, основной причиной выхода ножей из •зтроя, является термохимическая эрозия - окисле!.ze и растворение режущих кромок в ргпшшвлеююм саакле. Применительно в этому показателю наиболее благоприятными модификаторами оказались ниоояй, цирконий и dop, обеспечивание снижение скорости эрос ли на 12-15^. Титан и лигатура АКЦе, наоборот, снижали сопротивление стали высокотемпературной эрозии, очевидно,вследствие логко го растворения оксидов титана, кальция и РЗМ в расплавленном стекле.

В целом _ езультаты исследований показали, что для стали Р2М212Л наиболее э.{*ек ;твннми кодификаторами являются ниобий, цирконий и бор. Оптимальная когагентрапия в стали этих модификаторов составляет: 0,2$ циркония, 0,^5* нтпбия, C,003i бора.

Результаты исследований позволили предложить для исполь-зоваютг в производстве три г.аркн стали: Р2М212ЦЛ, P2M2J2EI /а.с. №152522?', Г2У.2:2РЛ /а.с. №1446191/.

Четвертая глава посвящена вопросам прсшяленнсго опробования и внедрения кат^рпаягв диссертация на стеко"">ных заиодах.

С целы ?конс?л1и бистрсре.тппей стали разработана технолог!

эдугривахядая изготовление из бкстрорегуцзй стали только куцей частя нежа, а доряатйля - из листовой углеродистой стали, здинение составных частей гожа осуществлялось аргошга-дуговой аркой.

Разработанная технология предусматривает т?гао изменение ла заточки режущей кромки нсаа, а также пзготоплепне новей о орпым выступом /а.с. М486481/, исключающим соударение пояей и эксплуатации и утаныгащим изкоо граней.

Разработан также состав шлгты для быстрорезущей стати .с. Л1786104/.

3 1936-1Ш0 г„г. козп прошли оштио-промшиенпые испытания

различных условия эасЕлуатащж /табл.3/.

Те,6м>.чш 3.

Рбзудыетй срагнитаиьник 0Еигко-»громшлэЕ1шх иеямташй литых ножей

5 Завод 5марка 5Пронзво-|Срок &вуэ?в нойзй, сут. : «тшшя ¡датель- —-""Л^Ж'етгд"

ТоркОБИ^сжнй КС б/ВО 29 1,5 2,0-2,5

Мерзфинский АС 200 1,0 1,5

ЗАСШ 200 1,0 а„5

2Ш 28 3,0 6о0-8о0

Константинов- 2ШЧ сний 17 з.о 6,0-8,0

Песковсклй АБ-4 19 7,0 14,0

На основагии результатов прошшлешгнх испытаний разраоотака ганожогическая инструкция ТИ -7615-003-90 на пронзаодстэо гтых составных ноаей из сталн тша Р2М2Ф2БН.

Суммарный годовой экономический эффект от внедрения материков ддссертаизасшой рМоты нг Мара Диском и ¡зо.совском стеколь зшведа есста' :и 60934 руб. /в ценах до 1990 г./.

. Основные потопы

1.Анал::з условий эксплуатации ножей капельных питателей показал, что щксшальная температура ьагрова рзауштос кромок ноха достигает 750° С. ¿сновташ причинами выхода ножей из стг являются: тершхикзческая эрозия, теркоустадосткыо трещины, коробление и др.

2.Изучен механизм терлоэрозкошого разрусения быстрореяу-* щей стали, Еспользуешй для кзхх>товлепщ ножей. Установлено,

что он включает этапы: окисление рабочей поверхности коней, растворение оксидной плеши в стекломассе, обезуглерогивашю поверхностного сдоя и распад карбидов, Следствием этих процесс является снижение твердости поверхностного слоя стали примерно в 2,5 раза а его ускоренный износ.

Термохимическая эрозия является основной пр-чпной выхода ез строя ножей капельных питателей.

3.С применением метода математического планирования экспе мат . второго порядка получены уравнения регрессий, описывают влияние вольфрама, молибдена в ванадия па механические и слу-жеиные свойства стали при температурах 20° С и 750° С,

4.С применением современных методов исследований изучено вдынне легирования на структур? металлической матрицы, строе-ые к-.рбидной )азы, характер разрушения, механические и служес ные ехмйства экономнолегированннх быстрорежущих сталей; с испс зованием графоаналитического анализа уравнений регрессий опрс; леш опгигал' ные концентрации легирз1 тих элементив, обеспечивг щие ..опешнуо эксплуатацию литых ножей, предложена сталь типа

5.Изучено птпяние кодифицирования тито' -м, цирконием, нис .' :, боре?.: к лигатурой АКЦе на структуру и свойства разработай стали; установлены оптгт.'ллы:ые кл'тактраппи кодяЬткаторсь.

6.На основании проведенных исследований предложеги три сос-1ьа стали для ножей кяпелыих питателей:

1/.0,85-0,95^ С, 0,3-0,6!? ¡,ш, 0,5-0.^^, -4,0-5,0!? С* , ,7-2,0!? Мо, 2,0^2,V/, 1,6-1,8? V , 0,3-0,5?^, ,05-0,15$ Ыъ, /-*е - осн.

2/.0,Я5-0,95£ С, 0,3-0,6% Мл, 0,5-0,4,0-5,0£ Сь , ,7-2,О? Мо, 2,0-2,55? и/, 1,6-1,0? V , 0,3-0,55?/УД ,002-0,006? В, е - осн.

3/.0,85-0,95,« С, 0,3-0,6% Мл, 0,5-0,8?Й£, 4,0-5,0? Сг , ,7-2,® Мо, 2,0-2,5? V, 1,6-1,8? V , 0,3-Г,5?Л^, ,1-0,3?<2г. Я» - осн.

• 7.На основании результатов опытио-прошшшнных испытаний заработана технологическая инструкция ГИ-7516-003~9С1, регламзн-ирующая процесс производства ножей капельных питателей.

8. Внедрение стали в производство обеспечило экономлю быстро-ояуцвй сталн в 2,5-3,0 раза, позволило в 1,5-2 раза увеличить есутс работы нойей.

Фактический эконоыяческаЗ эйект от внедрения результатов сследований составил на двух предприятиях Украина 60934 руб. в цендх до 1990г./.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

1.Павлик С.Н., Шейко С.П., 1&цдту Г.А. Повыаение надежности долговечности деталей стеклоформ //Молодые учение п специалисты реализации региональных, целевых комплексгчх программ, ускорено научно-технического прогресса, активизации НТП1: Тез.дом.

: об . научно-технп. к-нф. - Запорогье, 1986 - С.51.

2.Белоус Л.Л., Шейко С.П., Третях Б.И. Прк знание литгк жз,-опрочних сплавов для деталей стекло $ормущего оборудования /Новые конструкционные' бталяг И' салаги и методы зех обрас^тки

Ш 1ЙИЯЫ$Й5? йЭДййготй й? долговечности изделий: Тоз. докл.

Ш Вс.ес. науч.-техн. конф. - Запорожье - 1286.- С.210.

З.Чолотилкин О.Б., Уваров С.А., 1Ьндау Г.Л., Шейко С.П. Приспособление к прибору ПМТ-3 для испытаний по глубине отпечатка //Зяво; зкад лаборатория, т.52 - J512.-1S86.- С.68-69.

4.Шзйко С.П., Третяк В.И. Коррозионная стойкость ножей капельных питателей //Рук. депоиар. в 5«ЛИШТИ. М850. -Ук.- Б5„

Б.Лптыо нокн питателя с'-екло{юрмувгщх кашки /Колотнлюш „О.Б., Шейха СЛ., Белоус Л.Л. Ин$орм. листок БЕ 04102/ЭЩГи.-Запорожье,- 1987,- 1с.

6.Шейко С.П., Белоус Л.Л., Третях В.И. Нс.л1 повшгакноЯ стойкости для отрезки капель стоккошссн /Д1олодае учегше п специалист - реализации региональных, целевшс ксиплексш« программ, ускорению тучно-техшческо^о прогресса, активизация НИМ: Тез.докл. И обл.иауч.»з;ехн. кон^.-Заяорояп, 1988.-

С.'37-33.

7.Шейко С.П., Третяк В.И., Белоус Л.Д. Модифицирование литых глро прочных №завов //Кшотаялические включения и газы ч литейных сплавах: Tes. докл. У Республ. науч.-техн. ковд,-Запоройьо, 1938,- С.140.

8.Кслотклквн O.E., Еабарыкин C.B., Шейко С.П. Повышение долговечности стакло$ормущего оборудования /Д'ллодцс уче1ше и специалисты реализации региональных, целевых комплексных прог -раш, ускорение научно-технического прогресса, активизации

НТШ: Тез .докл. 01 сбл. науч.-техн. кон£. -Запорожье.- 1988,-C.50.

У.Шейко С.П. Модифицирование литых жаропрочных сплавов //Новые конструкционные материалы и э^4жктивные методы их получения и обработки: Сб, науч. трудов /ЗИИ .-Киев: УМК Во, 1988.- С.96-98.

10.Шейке С.П., Белоус Л. Л., Худина Б.Е. Влияние яисперсксс:',

п распределение карбидных íaa ка эксплуатрчаошше характеристики жаропрочного сплава //Новые конструкционные стали н сплавы и мэтодч ta обработки для повышения надежчости и долговечности изделий: Тез. докл. 17 Бсэс. науч.-техн. kohí.- 3?порожго.

1989 С.79-80.

И.Шейко С.П., Колотилкин О.Б., Кудин И.Б. Оититзр-'ия состава литой жаропрочной стали для деталей стекло t-ормутацего оборудования: Тез. докл. 17 Всес. науч.-техн. конф. -Запорожье. 1989.- С.25-26.

12.Лисовский A.B., Елескач В.М., Колотилкии О.Б., Шейко О.П. Усовершенствованная конструкция ногой для отрезки капель стькдо-шсси //Стекло и керамика. &2,- 1990.-'С.5-6,

13.Шейко С.П., Болоус Л.Л. Повышение срока слузш литых iioseíl стеклофориуюгих шиш //Повышение технического уровня и совершенствование технологических процессов производства отливе zc: Тез. докл. 7 Республ. науч.-техн. кон$. -Днепропетровск.

1990 .-С.35.

о

14.Шейко С.II., Белоус Л.Л. Нози для стекло|ормущих машин //Новые конструкционные катергяяы и эффективные мзтоди их получения и обработки, повшюнае вадезности и долговечности деталей машин и конструкций: Сб. науч. тр. /ЗМН.-Кпев: УМК Во, 1991.-С. 74-75.

15.П!ейко С.П., Белоус Л..Т., Бабаршатч С.В. Хегированпе и (..одк^цгтров-ггхтв литых бистрораяупих сталоfi //Неметаллические шшгсоная и газы в лптейншс сплавах: Тез. д лл. У1 Респусл. науч.-техн. копЬ. -Запорожье. 1941,- е.!"'..

16. A.c. Й144Л91 JCCP Ш13 С 22 С 38/48.Коррозионносгойкая инструмзнталькая сталь / I,П.Волчок, С.П.Шейко, о.Б.Колотилкин, • A.H.iy»ibKsn, Л.Л.Болоус /CCCP/.-JM290843/31- 02;Заявлено 16.06. 1987. Опубликовано 2?. 08.1 »88. Бзлхстсяь - СЛ28.

17. 17.А.с №1486481 СССР МКИ 3 С 03 Б 7/10. Устройство для отрезки капель стекломассы. /О.Б.Колгчилкин, И.11.Волчок, C.II. Шейко, А.Н.Гучышн /СССР/.- М288602/29-ЗЧ; Заявлено 22.07.193 Опубликовано 15.02.1S89. Бшлетонь 822 - С.95.

18.A.C. Ш1525229 СССР i.ffiil3 С 22 С 38/54. "таль /И.П.Волчо О.Ь.Колотигкш, C.Iî.Eûîïko /СССР/.- №4426396/31-02 ; Заявлеп 25.11.1S89. Опубликовано 01.08.1989. Бюллетень ,»£44.- С.6Э.

19.Л.с. М7Ш104 СССР МКИ3 С 21 С F'52. Шихта для бнстрор кущей стали /II.II.Волчок, О.Б.Колотллкин, С.П.Шейко, Л.Л.Белоус В.Э.Хлебко /СССС/.- И90747~/02; Заявлено 04.02.1991. Опуолпко вано 07.01.19S3. Бюллетень ¡Я,

Подписано к печати ".07.93. Формат 60x84 I/TC Сб-^ем i n.j.. Заказ ??ЗК;. Тираж ig5 экз. ЗМИ.Ротагтрннг. Л30063, г.Рлпсрочьо, ул.Чуковского, О,