автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Восстановление деталей машин электроконтактной приваркой металлической ленты через промежуточный слой

На правах рукописи

БУРАК ПАВЕЛ ИВАНОВИЧ

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ МАШИН ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЙ ПРИВАРКОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЛЕНТЫ ЧЕРЕЗ ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ СЛОЙ

Специальность 05.20.03 - Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва - 2004

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Пучин Евгений Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Голубев Иван Григорьевич кандидат технических наук, профессор Оськин Владимир Александрович

Ведущее предприятие: Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет природообу-стройства»

Защита диссертации состоится 29 ноября 2004 г. в /5 часов на заседании диссертационного совета Д.220.044.01. при ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина» по адресу: 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, д. 58.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университег им. В.П. Горячки-на».

Автореферат разослан 26 октября 2004 года.

Учёный секретарь диссертационного совета

Левшин А. Г.

¿2.8 М

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из важнейших направлений обеспечения запасными частями машин и оборудования предприятий АПК является организация восстановления изношенных деталей.

Восстановление деталей позволяет ремонтно-обслуживающим предприятиям и мастерским хозяйств сократить время простоя, повысить качество их технического обслуживания, положительно влиять на улучшение показателей надежности и использования машин.

По данным ВНИИТУВИД «Ремдеталь» 85 % деталей машин теряют работоспособность при износах < 0,2...0,3 мм. В машинах, поступающих в ремонт, годных деталей для эксплуатации до 45 %, подлежащих восстановлению - до 50 % и только 5-9 % - не подлежат восстановлению. Все это говорит о значительных размерах ремонтного фонда и целесообразности его восстановления.

Перспективным способом продления ресурса деталей машин и механизмов, в том числе и сельскохозяйственной техники, при сравнительно незначительном термомеханическом воздействии, является электроконтактная приварка (ЭКП) металлических покрытий к детали через промежуточный слой из порошкового материала без его расплавления.

Однако до настоящего времени практически не изучена возможность использования порошковых материалов, имеющих температуру плавления существенно ниже температуры плавления соединяемых металлов, в качестве промежуточного слоя при ЭКП без его расплавления. В частности, в научно-технической литературе, практически, отсутствуют данные экспериментальных исследований технологических свойств приваренных металлических покрытий через промежуточный слой из порошкового материала без его расплавления, определяющего процессы формирования покрытия и ответственного за его физико-механические свойства, влияния параметров режима процесса ЭКП на формирование покрытия через промежуточный слой без его плавления и качество его соединения с основным металлом, а также данные о физико-механических свойствах такого покрытия.

В связи с этим для успешного использования металлических покрытий, полученных ЭКП через промежуточный слой из порошкового материала без его расплавления в технологиях восстановления и упрочнения деталей машин и механизмов, необходимо провести комплекс исследований по влиянию порошкового материала, выбранного в качестве промежуточного слоя, и условий, при которых осуществляется ЭКП, на качество соединения покрытия с деталью и свойства самого покрытия.

Цель и задачи исследований. Целью работы является определение основных особенностей и закономерностей ЭКП металлической ленты через промежуточный слой из порошкового материала без его плавления, оптимизация режимов и разработка технологии восстановления деталей ЭКП через

промежуточный слой.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- обосновать выбор ЭКП через промежуточный слой и материал применяемый в качестве промежуточного слоя;

- исследовать и теоретически обосновать влияние режимов ЭКП на формирование покрытия и качество его соединения с основным металлом;

- изучить влияние деформации стальной ленты при ЭКП на глубину зоны термического влияния;

- изучить физико-механические свойства покрытия;

- модернизация и внедрение оборудования, технологии восстановления деталей ЭКП через промежуточный слой.

Научная новизна. С позиций современных представлений о механизме образования соединения в твердой фазе исследовано влияние основных технологических параметров режима электроконтактной приварки на формирование покрытия и соединение его с основным металлом через промежуточный слой.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Разработана наплавочная головка (патент РФ №34424), которая может быть закреплена, практически на любом вращателе и предназначена для восстановления и упрочнения деталей (1=20...200 мм и типовой технологический процесс восстановления цилиндрических деталей машин ЭКП металлической леты через промежуточный слой из порошкового материала (на примере опорных шеек распределительных валов двигателя семейства «РАБА МАН»). Технология и оборудование ЭКП внедрены в ООО «Русинтехмотор», 0 0 0 «Дизельрем-техник», ЗАО «Строймеханизация 900» г. Москвы.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены на:

- международной научно-практической конференции «Современные проблемы технического сервиса в агропромышленном комплексе», МГАУ, г. Москва, 2002 г.;

- семинаре «Восстановление и упрочнение деталей - современный высокоэффективный способ повышения надёжности машин», ЦРДЗ, г. Москва, 2003 г.;

- международной научно-технической конференции «Научные проблемы и перспективы развития ремонта, обслуживания машин и восстановления деталей», ГОСНИТИ, г. Москва, 2003 г.;

- международной научно-практической конференции на тему: «В.Н. Болтинский и развитие автотракторной науки», МГАУ, г. Москва, 2004 г.

Публикации. По результатам исследований опубликовано одиннадцать статей и получен патент РФ на полезную модель устройства для электроконтактной наплавки.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных выводов, библиографии и приложения. Изложена на 137 страницах машинописного текста, содержит 44 рисунка, 17 таблиц, библиография из 129 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Состояние вопроса, цель и задачи исследований

На основании анализа литературных данных проанализированы условия работы деталей машин сельскохозяйственной техники, рассмотрены виды изнашивания, методы их восстановления и упрочнения. Показана ЭКП как способ восстановления и упрочнения деталей машин и ее особенности при формировании покрытия и соединения его с основой. Значительный вклад в развитие процесса ЭКП внесли А.В. Поляченко, Ю.В. Клименко, Э.С. Каракозов, Б.А. Молчанов, Н.Н. Дорожкин, Д.В. Амелин, Е.В. Рыморов и д.р.

Рассмотрено применение промежуточного слоя при соединении металлов в твердом состоянии. Отмечено, что применение порошкового материала в качестве промежуточного слоя в технологических процессах восстановления и упрочнения деталей позволит повысить качество соединения покрытия с основным металлом.

На основании проведенного анализа поставлена цель и определены задачи исследования.

2. Теоретические предпосылки повышения качества восстановления изношенных деталей электроконтактной приваркой металлической ленты через промежуточный слой

В разделе представлена расчетно-экспериментальная оценка выбора оптимального режима ЭКП металлической ленты через промежуточный слой с использованием метода математического планирования эксперимента. В качестве факторов, определяющих процесс, были выбраны мощность источника питания (кДж), усилие сжатия электродов Р (кН), скорость охлаждения (С/с). Основной уровень и интервалы варьирования факторов выбраны на основании предварительных исследований, проводимых с помощью однофакторного эксперимента. В качестве параметров оптимизации: прочность соединения покрытия с основой - (МПа), величина деформации ленты после приварки - (%), глубина зоны термического влияния -(мм).

В результате проведенных расчетно-экспериментальные исследований получены уравнения регрессии

т = - 284,17 + 44750 + 24.58Р + 0,0015©. (1)

е = - 2,814 + 269,960 - 2,23Р - 0,0016ш. (2)

Ъж = 0,064 + 2,3960 - 0,009Р - 7,33 10 V (3)

Проверка результатов расчета показала, что значения рассчи-

танные по уравнениям (1), (2) и (3) соответственно, отличаются от значений,

полученных экспериментально, не более, чем на 6 %, что для оперативных инженерных расчетов может быть признано удовлетворительным.

Анализ результатов расчета и экспериментальных данных показал зависимость X И Хот, от величины деформации е стальной ленты, которую легко контролировать как в процессе ЭКП, так и после. Поэтому полученные результаты целесообразно представить в виде зависимости прочности соединения покрытия с основой и глубины зоны термического влияния от величины s стальной ленты, рисунок 1.

10 15 20 25 30 Е, %

Рисунок 1 - Зависимость прочности соединения покрытия с основой и глубины зоны термического влияния от величины деформации стальной ленты при электроконтактной приварке через промежуточный слой из порошка ПГ-СР2:

- прочность соединения покрытия с основой;

- глубина зоны термического влияния;

- расчетные;

- экспериментальные

Из рисунка 1 видно, что увеличение е деформации стальной ленты до Б = 30 % приводит к увеличению Т И Ъ^, причем т соединения покрытия с основой при С = 30 % равнопрочно основному металлу (стали 45), а Ъзтв не превышает 0,4...0,41 мм. С учетом диаметра детали и имея в виду, что оптимальной величиной деформации стальной ленты, при которой соединения покрытия с основой равнопрочно одному из соединяемых металлов, является £ = 30...35 %, эти зависимости можно использовать при назначении технологии восстановления и упрочнения деталей ЭКП стальной ленты через промежуточный слой из порошкового материала.

Разработана расчетно-экспериментальная методика определения остаточных напряжений в покрытии после ЭКП и шлифования без разрушения. Установлено, что применение промежуточного слоя при ЭКП металлической ленты позволяет снизить остаточные напряжения в покрытии в 2,25 раза (рисунок 2).

с,М1а 400 350 300 250

1 2 3 4 &

¡РРяд1 ИРяд2]

Рисунок 2 - Распределение остаточных напряжений в исследуемых точках по длине приваренного слоя:

ряд 1 - образец с покрытием из стали 50ХФА; ряд 2 - образец с покрытием из стали 50ХФА через промежуточный слой из порошка ПГ-СР2; 1 - 5 мм от края покрытия; 2-15 мм; 3-25 мм; 4-35 мм; 5 - 45 мм

Во втором разделе также представлена расчетно-экспериментальная методика и получено уравнение, позволяющее определить предельное время использования роликовых электродов при ЭКП

где - время износа роликовых электродов после, которого дальнейшая эксплуатация их невозможна, ч;

Ь - высота допустимого износа роликовых электродов, мм;

и - скорость изнашивания роликовых электродов в процессе ЭКП, мм/ч.

Определив величину о роликовых электродов, следя за изменением ее в ходе технологического процесса, можно построить номограмму для определения предельного времени работы роликовых электродов при достижении которого дальнейшее использование данных роликовых электродов невозможно (рисунок 3).

Из рисунка 3 видно, что для роликовых электродов из БрНБТ 0150 мм предельное время работы, в зависимости от параметров процесса ЭКП и

пройденного пути, составляет от 90 часов при скорости изнашивания 0,8 мм/ч до 375 часов при 0,2 мм/ч. Прогноз износа роликовых электродов во времени позволит сократить время на подготовку оборудования к ЭКП и сэкономить электродный материал, с другой стороны, вовремя замененные роликовые электроды способствуют повышению качества восстанавливаемых и упрочняемых поверхностей.

Рисунок 3 - Номограмма для определения времени износа роликовых электродов из БрНБТ (0150 мм, h = 75 мм, Р=1,4 кА, ^=0,06 с, tn=0,08 с)

3. Методика экспериментальных исследований

В этом разделе описаны основное оборудование, материалы и методические приемы, принятые при выполнении работы.

Исследования проводились на образцах с диаметром рабочих поверхностей 25 и 50 мм. Основным металлом образцов являлась сталь 45. В качестве присадочного материала приварки использовали ленту 50ХФА толщиной 0,5 мм и порошки ПГ-СР2, ПГЖ-14, СЧ 15-32. В качестве связующего вещества использовали Литол-24.

Подготовку лрисадочного материала осуществляли в следующей последовательности: заготовки из ленты нарезали по ширине восстанавливаемого участка, очищали от следов коррозии и на поверхность наносили равномерно тонкий слой технического вазелина с помощью валика, который обеспечивал удержание монослоя порошкового материала. После чего наносили порошок.

ЭКП осуществляли на установке 011-1-02 "Ремдеталь" при усилиях сжатия на электродах Р = 0,6-2,4 кН, токах J = 3,5-8 кА, длительностях импульса тока = 0,02-0,1 с, скорости приварки v = 1,0 м/мин, длительностях паузы между отдельными импульсами tn = 0,02-0,08 с.

Прочность соединения покрытия из стали 50ХФА через промежуточный слой с основой определяли по методике испытаний на срез фиксированной

площадки с помощью специально разработанной оправки, позволяющей срезать покрытия толщиной > 0,3 мм. Прочность соединения т приваренного слоя с основой определяли как отношение усилия среза Рср к площади соединения F, то есть

Усталостные испытания проводили на машине МУИ-6000. Испытания на ударную вязкость осуществляли при комнатной температуре на маятниковом копре 2130МК-03 при максимальной энергии удара маятника 300 Дж. Испытания на износостойкость проводили на машине трения ИИ 5018 (ТУ25 - 7701 00061 - 90) по схеме ролик-колодка.

Коррозионную стойкость определяли методом экспресс-анализа путем снятия анодных поляризационных кривых растворения и длительных коррозионных испытаний в камере тепла и влаги при Т=80 °С и влажности 90% в течение 30 суток.

Величину осадки ленты определяли с помощью профилогрофа английской фирмы «TAYLOR-HOBSON» модель TALYSURF 4 с приставкой к нему для контроля волнистости модель TALIMIN.

Металлографические исследования проводили на микроскопе «Neofot-21», «Metam PI» и МИМ-8. Микрорентгеноспектральный анализ зоны соединения проводили с помощью микроскопа «CAMSCAN MARK4» с микроанализатором «LINK ANALITICAL».

Исследование морфологии ударной вязкости производили с помощью микроаиализатора «САМЕВАХ». Съемку шлифов производили при ускоряющем напряжении электронов 15 кВ, ток 10"'А.

Для исследования остаточных напряжений в покрытиях после ЭКП изготавливали специальные образцы, полученные ЭКП ленты из стали 50ХФА, толщиной 0,5 мм к валам из стали 45 диаметром 50 мм через промежуточный слой из порошка ПГ-СР2, фракционный состав которого составлял 40...125 мкм и без него. Образцы получали при оптимальных режимах ЭКП, после чего шлифовали до чистоты поверхности Ra=0,8. Для рентгеновской съемки использовали портативный дифрактометр серии ДРП-3

4. Исследование особенностей электроконтактной приварки металлической ленты через промежуточный слой из порошкового материала

Влияние параметров электроконтактной приварки на качество получаемого покрытия из металлической ленты через промежугочный слой показало, что влияние усилия сжатия на формирование покрытия и прочность соединения его с основой в рассмотренном интервале Р = 0,8...2,0 кН имеет эксгре-мальный характер с максимумом, причем максимальная х соединения при Р = 1,4 кН. Поэтому исследование влияния других основных технологических параметров режима ЭКП на формирование покрытия и качество со-

единения его с основой проводили при Р = 1,4 кН.

Влияние величины тока J в импульсе и длительности его протекания на прочность соединения покрытия из стали 50ХФА со сталью 45 представ-

лено на рисунке 4. Установлено, что при значениях J = 3,5-4,5 кА увеличение ^ в исследованном интервале не позволяет получать равнопрочные с основным материалом соединения. Увеличение J при фиксированных значениях ^ приводит к интенсивному увеличению х соединения покрытия с основой. Причем соединения, полученные при J = 5,5 кА и ^ = 0,06...0,08 с, равнопрочны основному металлу, так как в этом случае в зоне соединения выделяется достаточное количество теплоты для образования высокопрочного соединения покрытия с основой. Следует отметить, что при J = 5,5 кА и ^ = 0,08 с происходит подплавление центральной части зоны контакта, приводящее к выплескам жидкой фазы из зоны соединения и снижению качества получаемого покрытия.

Рисунок 4 - Зависимость прочности х соединения сталь 45 - покрытие из стали 50ХФА от силы тока и длительности его протекания при ЭКП через промежуточный слой из порошка ПГ-СР2(Р=1,4кНЛ=0,08 с)

Поэтому в качестве оптимального режима ЭКП ленты из стали 50ХФА на сталь 45 через промежуточный слой из порошка ПГ-СР2 был выбран следующий: Р = 1,4 кН, 1 = 5,5 кА, ^ = 0,06 с, ^ = 0,08 с. Аналогичные результаты были получены при использовании порошка ПГЖ -14 и порошка из чугуна СЧ15-32.

Металлографические исследования показали, что во всех случаях форма сечения зоны соединения свидетельствует о преимущественном нагреве и деформации присадочного материала и приповерхностного слоя детали.

Из результатов на микротвердость (рисунок 5) следует, что оптимальным материалом для использования его в качестве промежуточного слоя является порошок ПГ-СР2, так как, практически, при одинаковой прочности соединения покрытия с основой в этом случае имеют место существенно меньшая протяженность (глубина) зоны соединения и сравнительно меньшая глубина ЗТВ. Кроме того, микротвердость промежуточных слоев, полученных при ЭКП через порошок ПГЖ-14 и порошок СЧ15-32, имеет достаточно

высокие значения: 6630...6720 Н/мм2 (ЫЯС 56...57) и 6930...7070 Н/мм2 (ЫЯС 57...59) соответственно, что существенно снижает пластичность и вязкость зоны соединения. Следует также отметить, что при использовании в качестве промежуточного слоя порошка ПГЖ-14 существует большая вероятность окисления железа, входящего в его состав и приводящего к появлению дефектов в зоне соединения. Аналогичная ситуация может происходить и при использовании порошка СЧ15-32.

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0.7 0,8 0,9 1 1,1 1,21, мм

Рисунок 5 - Микротвердость зоны соединения покрытие из стали 50ХФА - сталь 45 через промежуточный слой из порошка:

Б - ПГ-СР2; 0 - чугуна СЧ15-32; А- ПГЖ-14

Данные металлографических исследований и испытаний па микротвердость подтверждаются результатами микрорентгеноспектрального анализа, из которых видно (рисунок 6), что зона соединения покрытия с основой представляет собой твердый раствор N1, Мп, Сг, 81 и V в железе, который образовался, по-видимому, в результате диффузии элементов покрытия, основы и порошка друг в друга. Зона взаимодействия этих элементов при этом не превышает 0,4 мм.

Испытания на ударный изгиб образцов" из стали 45 в исходном состоянии, образцов из стали 45 с покрытием из стали 50ХФА через промежуточный слой из порошка ПГ-СР2 и образцов из стали 45 с покрытием из, стали 50ХФА без использования порошка, полученных при оптимальных параметрах режима ЭКП (рисунок 7), показали, что ударная вязкость КС образцов после ЭКП снижается приблизительно на 13,1 % - покрытие из стали 50ХФА без использования промежуточного слоя и на 7 % с использованием промежуточного слоя из порошка ПГ-СР2. Снижение КС образцов с покрытием в обоих случаях происходит, по-видимому, в результате термического воздействия процесса ЭКП на основной металл. Следует отметить, что, при разрушении образцов с покрытием, отслаивания последнего не наблюдалось.

Рисунок 6 - Результаты микрорентгеноспектрального анализа зоны соединения покрытие из стали 50ХФА - сталь 45 через промежуточный слой из порошка ПГ-СР2

КС, ЗДж/м2

35 3 25 2

Рисунок 7 - Влияние электроконтактной приварки через промежуточный слой на ударную вязкость образцов: 1 - сталь 45 в исходном состоянии; 2-с покрытием из стали 50ХФД без промежуточного слоя;3 - с покрытием из стали 50ХФА через промежуточный слой из порошка ПГ-СР2

Из проведенных усталостных испытаний установлено (рисунок 8), что циклическая прочность образцов с покрытием из стали 50ХФА, полученных ЭКП через промежуточный слой при оптимальных параметрах режима, составляет СТм=185 МПа, что приблизительно на 6 % ниже циклической прочно-

сти образцов из стали 45 в исходном состоянии (Ск=197 МПа). Некоторое снижение циклической прочности полученных образцов, в сравнении с образцами из стали 45, происходит в результате образования усталостных трещин в зоне термического влияния при воздействии циклических нагрузок. При усталостном разрушении отслаивания покрытия не наблюдалось.

Рисунок 8 - Испытания на усталостную прочность: □ - образцы с покрытием из стали 50ХФА, полученные электроконтактной приваркой через промежуточный слой из порошка ПГ-СР2; • -сталь 45 в исходном состоянии

Из проведенных испытаний на износостойкость установлено (рисунок 9), что износостойкость покрытия из стали 50ХФА, полученного ЭКП через промежуточный слой из порошка ПГ-СР2, приблизительно в 2,5...2,8 раза выше износостойкости стали 45 в исходном состоянии и в 1,5... 1,7 раза выше износостойкости той же стали, термообработанной до ЫЯС 49...52.

Анализ анодных поляризационных кривых растворения соединения сталь 45 - покрытие из стали 50ХФА, полученного ЭКП через промежуточный слой из порошка ПГ-СР2 при оптимальном сочетании параметров режима показал, что коррозионные процессы в такой зоне соединения протекают медленнее, чем в стали 50ХФА. Скорости протекания коррозионных процессов в зоне соединения и в основном метале сталь 45 отличаются незначительно и имеют приблизительно одинаковые значения. Это свидетельствует о том, что коррозионная стойкость зоны соединения не хуже, чем коррозионная стойкость одного из соединяемых металлов.

'Длительные коррозионные испытания показали, что прочность соединения х образцов, полученных при оптимальных параметрах режима ЭКП (I = 5,5 кА, Р = 1,4 кН, ^ = 0,06 с, ^ = 0,08 с), с увеличением времени нахождения

в камере тепла и влаги практически не изменяется и равна прочности х приваренного металла.

Рисунок 9 - Результаты испытаний износостойкости образцов: Д - с покрытием из стали 50ХФА, полученным через промежуточный слой из порошка ПГ-СР2: О - из стали 45 после термообработки ЫЯС 49...52; Б - из стали 45 в исходном состоянии

Прочность соединения т образцов, полученных при неоптимальных параметрах режима (I = 4,5 кА, Р = 1,4 кА, ^ = 0,02 с, ^ = 0,08 с), с увеличением времени нахождения в камере тепла и влаги снижается и через 30 суток принимает значения, равные 50...52 % прочности соединения образца, не подвергавшегося выдержке в камере тепла и влаги. Следует отметить, что наибольшее слияние на т соединения оказывают коррозионные процессы, протекающие в течение первых пяти суток нахождения образцов в камере тепла и влаги. Затем скорость протекания коррозионных процессов стабилизируется, что, по-видимому, объясняется образованием на поверхности образца стойкой оксидной плёнки, затрудняющей протекание коррозионных процессов, и соединения изменяется незначительно. Прочность соединения приваренного металла с основой образцов, полученных при неоптимальных параметрах режима (3 = 4,5 кА, Р = 1,4 кА, ^ = 0,02 с, ^ = 0,08 с), не подвергавшихся воздействию коррозионной среды, практически не изменяется в течение 30 суток.

Дня исследования влияния шероховатости поверхности деталей на качество соединения покрытия с основой при ЭКП через промежуточный слой из порошкового материала поверхности деталей подвергали различным видам обработки: резьба с шагом 0,5 мм (И = 500 мкм), пескоструйная обработка (И = 14 мкм), токарная обработка (И = 35 мкм), шлифование (И = 0,1 мкм), резьба с шагом 0,25 мм (И = 250 мкм). Видно, что наибольшее значение прочности X соединения покрытия из стали 50ХФА - сталь 45 наблюдается при пескоструйной обработке, токарной обработке и шлифовании. Наибольшая проч-

ность X соединения покрытие из стали 50ХФА - сталь 45 при подготовке валов пескоструйной обработкой, токарной обработкой и шлифованием (И = 0,1...35 мкм), обусловлено, по-видимому, более развитой поверхностью взаимодействия покрытия с основой по сравнению с другими видами обработки поверхности.

Влияние фракционного состава порошка, используемого в качестве промежуточного слоя, на х соединения покрытия с основным металлом представлено на рисунке 10. Видно, что увеличение размера частиц порошка от 20 мкм до 125 мкм не оказывает существенного влияния на прочность соединения покрытия с основным металлом, что, по-видимому, обусловлено благоприятными условиями, возникающими в зоне соединения, для совместного деформирования поверхностных слоев соединяемых материалов и порошка. Следовательно, в производственных условиях выше указанный размер частиц порошкового материала можно использовать в качестве промежуточного слоя в технологических процессах восстановления и упрочнения деталей без предварительного разделения их на фракции.

Рисунок 10 - Влияние фракционного состава порошка на прочность соединения покрытие из стали 50ХФА - сталь 45 через промежуточный слой из порошка ПГ-СР2 при 1 =5,5 кА; Р = 1,4 кН; 1и = 0,04 с, = 0,08 с: 1 - 20-40 мкм, 2 - 40-60 мкм, 3 - 60-80 мкм, 4 - 80-100 мкм, 5 - 100-125 мкм

Разработана наплавочная головка (патент РФ №34424), которая может быть закреплена, практически на любом вращателе и предназначена для восстановления и упрочнения деталей d=20...200 мм и типовой технологический процесс восстановления цилиндрических деталей машин ЭКП металлической ленты через промежуточный слой из порошкового материала (на примере опорных шеек распределительного вала двигателя семейства «РАБА МАН»).

Опытно-промышленное опробование разработанной технологии проводили при восстановлении коленчатых валов компрессора ПКС 5,25; ПС 3,5; ПКС 1,75, опорных шеек распределительных валов двигателей семейства RABA MAN и других цилиндрических деталей автотракторной техники.

Эксплуатационные испытания восстановленных деталей, согласно ГОСТ 27.502-83 и РД 50-690-89, проводили по плану NUN. Наблюдение за восстановленными деталями осуществляли до возникновения отказа или до предельного изнашивания изделия. При проведении испытаний исходили из того, что отказавшие объекты новыми не заменять и не восстанавливать, наблюдение прекращать тогда, когда число отказавших объектов достигнет N. Результаты проведенных эксплуатационных испытаний показали, что ресурс восстановленных деталей ЭКП через промежуточный слой находится на уровне новых, что свидетельствует о правильном выборе присадочного материала и оптимальном сочетании регулируемых параметров процесса.

Разработанная технология внедрена в ЗАО «Строймеханизация 900», ООО «Русинтехмотор» и ООО «Дизельремтехник» г. Москвы.

5. Расчет экономической эффективности от внедрения типового технологического процесса восстановления цилиндрических деталей на примере опорных шеек распределительного вала электроконтактной приваркой металлической ленты через промежуточный слой из порошкового материала

Определены основные характеристики продукции (услуги), произведена оценка рынка сбыта и конкуренции, оценка издержек производства и расчет себестоимости, тарифной зарплаты производственного персонала, затрат на инструмент и сырье, затрат на амортизацию технологического оборудования, затрат на энергию. Разработан финансовый план. Проделанные расчеты позволили получить следующие данные по проекту:

- себестоимость восстановленного распределительного вала - 387 руб;

- цена восстановленного распределительного вала - 503 руб;

- чистый дисконтированный доход за расчетный период (2 года) -1089827 руб;

- срок окупаемости проекта - 2,3 год.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Исследовано влияние основных технологических параметров на качество получаемых соединений при ЭКП через промежуточный слой из порошка ПГ-СР2, ПГЖ-14 и СЧ15-32 без их плавления. Установлено, что оптимальным режимом ЭКП ленты толщиной 0,5 мм из стали 50ХФА к валам из стали 45 диаметром 50 мм через промежуточный слой из исследованных порошков является: Р = 1,4 кН, J = 5,5 кА, tB = 0,06 с, tn = 0,08 с. Показано, что порошок ПГ-СР2 является оптимальным для использования его в качестве промежуточного слоя, так как при одинаковой прочности соединения в этом случае ширина переходного слоя, образовавшегося, в 30-80 раз, а глубина ЗТВ на 20...36 % меньше аналогичных характеристик, полученных при использовании других исследованных порошков.

2. Металлографические исследования, испытания на микротвердость и результаты микрорентгеноспектрального анализа показали, что соединения, полученные при ЭКП через промежуточный слой из порошка ПГ-СР2 без его плавления при оптимальных параметрах режима, не имеют дефектов типа пор, трещин и несплошностей. При этом в зоне соединения имеет место переходный слой в виде белой прерывистой полосы шириной мкм, представляющий собой твердый раствор N1, Мп, Сг, 81 в железе, образовавшийся, по-видимому, в результате диффузии элементов покрытия, основы и порошка друг в друга. Отмечено, что зона взаимодействия этих элементов не превышает 0,4 мм. Установлено, что покрытие имеет структуру мартенсита при микротвердости На|,о = 7730...7930 Н/мм2, а ЗТВ при микротвердости Н^ 1,0 = 7930...3670 Н/мм2 - структуру мартенсита вблизи зоны соединения и марте-ситно-троститную структуру по мере удаления от нее. При этом глубина ЗТВ не превышает 0,35...0,4 мм. Установлено, что прочность соединения покрытия из стали 50ХФА со сталью 45 у образцов, полученных через промежуточный слой из порошка ПГ-СР2 при оптимальных параметрах режима ЭКП, равна прочности основного металла, ударная вязкость КС приблизительно на 7 %, а усталостная прочность на 6 % ниже аналогичных характеристик стали 45 в исходном состоянии. Отмечено, что, при испытаниях на ударный изгиб и усталостную прочность, отслаивания покрытия не наблюдалось. Установлено также, что износостойкость покрытия из стали 50ХФА в 2,5...2,8 раза выше износостойкости стали 45 в исходном состоянии и в 1,5... 1,7 раза износостойкости той же стали, термообработанной до ЫЯС 49...52, а коррозионная стойкость зоны соединения не хуже коррозионной стойкости одного из соединяемых металлов.

3. Установлено, что наиболее рациональным способом подготовки основного металла при ЭКП через промежуточный слой из порошка без его плавления являются пескоструйная обработка, токарная обработка и шлифование, позволяющие получать микронеровности на поверхности детали высотой Ь=0,1-35 мкм. Показано, что увеличение размера частиц порошка, используемого в качестве промежуточного слоя, от 20 мкм до 125 мкм не оказывает существенного влияния на прочность соединения покрытия с основным металлом. Следовательно, в производственных условиях его можно применять в технологических процессах восстановления деталей ЭКП стальной ленты без разделения его на фракции.

4. Предложен метод расчетной оценки основных технологических параметров ЭКП металлической ленты через промежуточный слой из порошкового материала: мощности источника теплоты, определяемой, в основном, силой тока и длительностью импульса тока, усилия сжатия электродов и скорости охлажения, позволяющего существенно снизить объем поисковых (экспериментальных) работ. Показано, что прочность соединения т покрытия с основным металлом, величина пластической деформации Е стальной ленты и глубина зоны термического влияния (ЗТВ), полученные расчетным путем, отличаются от значений, полученных экспериментально, не более чем на 6%.

Расчетно-экспериментальным путем установлено, что оптимальная величина деформации стальной ленты при ЭКП через промежуточный слой из порошкового материала составляет £=30...35%. При этом т соединения покрытия с основой равнопрочно одному из соединяемых металлов, а глубина ЗТВ не превышает 0,4...0,41 мм. Предложена расчетно-экспериментальная оценка определения времени износа роликовых электродов. Показано, что для роликовых электродов 0150 мм предельное время работы, в зависимости от параметров процесса ЭКП, составляет от 90 часов при износе 0,8 мм до 150 часов при износе 0,5 мм.

5. Проведена оценка уровня остаточных напряжений в покрытии после ЭКП и последующего шлифования его в размер. Показано, что применение промежуточного слоя из порошка ПГ-СР2 при ЭКП стальной ленты снижает в 2,25 раза уровень остаточных напряжений, в сравнении с ЭКП стальной ленты без промежуточного слоя.

6. Разработана сварочная головка, которая может быть закреплена, практически, на любом вращателе и предназначена для восстановления и упрочнения деталей диаметром 20...200 мм. При этом жесткость конструкции увеличена за счет усиления клещевин и уменьшения диаметра роликовых электродов.

7. Разработана технология восстановления цилиндрических деталей ЭКП ленты из стали 50ХФА через промежуточный слой из порошка ПГ-СР2 без его плавления, апробированная при восстановлении коленчатых валов компрессора типа ПСК, опорных шеек распределительных валов двигателей семейства RABA-MAN и других цилиндрических деталей автотракторной техники и внедрена в ЗАО «Строймеханизация 900» (г. Москва), ООО «Русин-техмотор» (г. Москва) и ООО «Дизельремтехник» (г. Москва). Отмечено, что ресурс восстановленных деталей находится на уровне новых.

8. Проведен расчет экономической эффективности от внедрения разработанной технологии восстановления опорных шеек распределительного вала RABA-MAN. Показано, что себестоимость восстановленного распределительного вала 387 рублей, цена восстановленного распределительного вала 503 рубля, ожидаемый чистый дисконтированный доход за расчетный период (2 года) 1089827 рублей при сроке окупаемости затрат 2,3 года.

Основное содержание диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Электро контактная приварка и её способы при восстановлении и упрочнении деталей / Латыпов РА, Бурак П.И., Бардадын Н.А. // Конструирование, использование и надёжность машин сельскохозяйственного назначения. Издательство Брянской ГСХА, 2002 - С. 127-133.

2. Латыпов Р.А., Бурак П.И. Электроконтактная приварка биметаллических покрытий при восстановлении и упрочнении деталей. // Восстановление и упрочнение деталей - современный высокоэффективный способ повышения надёжности машин. - М.: ЦРДЗ, 2003 - С. 15-17.

3. Латыпов Р.А., Бурак П.И. Электроконтактная приварка металлической ленты через промежуточный слой // Восстановление и упрочнение деталей -современный высокоэффективный способ повышения надёжности машин. -М.:ЦРДЗ,2003-С. 80-81.

4. Латыпов Р.А., Бурак П.И. Электроконтактная приварка // Сельский механизатор - 2003 - №12 - С. 5.

5. Бурак П.И., Латыпов Р.А. Электроконтактная приварка металлической ленты через промежуточный слой из порошкового материала // Научные проблемы и перспективы развития ремонта, обслуживания машин и восстановления деталей. - М.: ЦРДЗ, 2003 - С. 134-137.

6. Латыпов Р.А., Бурак П.И. Расчетно-экспериментальная оценка качества соединения при электроконтактной приварке стальной ленты к детали через промежуточный слой из металлического порошка // Состояние, проблемы и перспективы развития металлургии и обработки металлов давлением Труды Московского государственного вечернего металлургического института и Союза Кузнецов. - Вып. №4. М., 2004 - С. 121 - 124.

7. Сварочная головка для электроконтактной приварки / Бурак П, Андронов С, Латыпов Р. // Сельский механизатор - 2004 - №4 - С. 10.

8. Мурзаев В., Бурак П. Распределительные валы. Их восстановление. -Сельский механизатор - 2004 - №5 - С. 34.

9. Патент на полезную модель №34424. Устройство для электроконтактной наплавки / Андронов С.Ф., Бурак П.И., Латыпов РА. 2003.

10. Латыпов Р.А., Бурак П.И. Восстановление и упрочнение сельскохозяйственной техники электроконтактной приваркой биметаллических покрытий // Ремонт, восстановление, модернизация - 2004 - №7 - С. 26-27.

11. Бурак П. Промежуточный слой при ЭКП // Сельский механизатор -2004-№ 10-С. 8.

12. Бурак П.И., Пучин ЕА, Латыпов Р.А., Инженерный метод расчета оценки качества соединения при электроконтактной приварке стальной ленты к детали через промежуточный слой из металлического порошка // Вестник МГАУ. Технический сервис в АПК. - М, 2004 - С. 62-65.

Автор выражает благодарность старшему научному сотруднику, кандидату технических наук Латыпову РА. за помощь в проведении экспериментальных исследований.

Подписано к печати /0, /0. йЦ

Формат 60x84/16.

Бумага офсетная. Печать офсетная.

Уч. -изд. л. (, а

Тираж ¡00 эк.

Заказ № 7.06

Отпечатано в лаборатории оперативной полиграфии ФГОУ ВЛО «Московский государственный а!роинженерный университет им. В.П. Горячкина» 127550, Москва, Тимирязевская, 58

»2033 1

РНБ Русский фонд

2005-4 22821

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Условия работы деталей сельскохозяйственных машин.

1.2. Электроконтактная приварка как способ восстановления деталей машин.

1.3. Особенности формирования покрытия при электроконтактной приварке.

1.4. Применение промежуточного слоя при соединении металлов в твердом

СОСТОЯНИИ.

1.5. Цель и задачи исследования.

Выводы.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА

ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЙ ПРИВАРКОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЛЕНТЫ ЧЕРЕЗ ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ СЛОЙ.

2.1. Расчетно-экспериментальная оценка выбора оптимального режима электроконтактной приварки металлической ленты через промежуточный слой.'.

2.2. Определение остаточных напряжений в покрытии после электроконтактной приварки и механической обработки.

2.3. Расчетная оценка износа роликовых электродов при электроконтактной приварки.

Выводы.

3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Оборудование для получения покрытий электроконтактной приваркой.

3.2. Материалы для проведения исследований.

3.3. Подготовка присадочного материала.

3.4. Определение прочности соединения.

3.5. Металлографические исследования.

3.6. Измерение микротвёрдости.

3.7. Микрорентгеноспектральный анализ.

3.8. Определение усталостной прочности.

3.9. Определение ударной вязкости.

3.10. Определение коррозионной стойкости.

3.11. Методика определения величины осадки ленты.

3.12. Методика определения износостойкости.

3.13. Методика определения остаточных напряжений в покрытиях после электроконтактной приварки и шлифования.

Выводы.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЙ ПРИВАРКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЛЕНТЫ ЧЕРЕЗ ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ СЛОЙ ИЗ ПОРОШКОВОГО МАТЕРИАЛА. . ~.

4.1. Влияние параметров электроконтактной приварки на качество получаемого покрытия из металлической ленты через промежуточный слой.

4.1.1. Влияние усилия сжатия электродов, силы тока и длительности его протекания на прочность.

4.1.2. Результаты металлографических исследований и микрорентгеноспектрального анализа.

4.1.3. Результаты испытаний на ударный изгиб и усталостную прочность.

4.1.4. Результаты испытаний на износостойкость и коррозионную стойкость соединения.

4.1.5. Результаты влияния способа подготовки поверхности детали и фракционного состава порошка на прочность соединения.

4.2. Модернизация сварочной головки установки 011-1-02 «Ремдеталь».

4.3. Разработка технологии восстановления деталей машин электроконтактной приваркой металлической ленты через промежуточный слой из порошкового материала.

4.4. Опытно-промышленное опробование разработанной технологии.

Выводы.

5. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ОТ ВНЕДРЕНИЯ В ПРОИЗВОДСТВО РЕКОМЕНДУ ЕМОГХГГЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА.

5.1. Основные характеристики продукции (услуги).

5.2. Оценка рынка сбыта.

5.3. Конкуренция.1 Ю

5.4. Оценка издержек производства и расчет себестоимости.

5.5. Финансовый план.

Выводы.

Одним из важнейших направлений обеспечения запасными частями машин и оборудования предприятий АПК является организация восстановления изношенных деталей.

Доказано, что 85 % деталей машин теряют работоспособность при износах, не превышающих 0,2.0,3 мм. В машинах, поступающих в ремонт, годных деталей для эксплуатации до 45 %, подлежащих восстановлению - до 50 % и только 5-9 % - не подлежит восстановлению. Все это говорит о значительных размерах ремонтного фонда и целесообразности его восстановления [1].

В настоящее время существуют различные методы восстановления деталей машин сельскохозяйственной техники, среди которых лидирующее положение занимают способы наплавки, предусматривающие расплавление основного и присадочного материалов. К таким способам наплавки относятся: ручная дуговая наплавка неплавящимися и покрытыми плавящимися электродами, наплавка под слоем флюса, дуговая наплавка в защитных газах, плазменная, вибродуговая, газовая и др. Эти способы позволяют значительно повысить производительность труда, получить наплавленные слои с особыми свойствами. Вместе с тем, применение этих способов в некоторых случаях затруднено вследствие значительного термического влияния на металл детали, окисления и выгорания легирующих элементов в основном и присадочном металлах, необходимости больших припусков на последующую механическую обработку, значительного расхода присадочного металла, необходимости значительных подготовительных операций, наличия газовыделения и интенсивного светового излучения.

Перспективным способом продления ресурса деталей машин и механизмов, в том числе и сельскохозяйственной техники, при сравнительно незначительном термомеханическом воздействии является электроконтактная приварка (ЭКП) металлических покрытий к детали через промежуточный слой из порошкового материала без его расплавления.

Однако до настоящего времени, практически, не изучена возможность использования порошковых материалов, имеющих температуру плавления существенно ниже температуры плавления соединяемых металлов, в качестве промежуточного слоя при ЭКП без его расплавления. В частности, в научно-технической литературе отсутствуют данные экспериментальных исследований технологических свойств приваренных металлических покрытий через промежуточный слой из порошкового материала, определяющих процессы формирования покрытия и ответственных за его физико-механические свойства, влияния параметров режима процесса ЭКП на формирование покрытия из данных материалов и качество его соединения с основным металлом, а также данные о физико-механических свойствах такого покрытия.

В связи с этим для успешного использования металлических покрытий, полученных ЭКП через промежуточный слой из порошкрвого материала без его расплавления в технологиях восстановления деталей машин и механизмов, необходимо провести комплекс исследований по выбору порошкового материала и его влиянию на качество соединения покрытия с деталью и свойства самого покрытия.

Целью работы является определение основных особенностей и закономерностей ЭКП металлической ленты через промежуточный слой из порошкового материала без его плавления, оптимизация режимов и разработка технологии восстановления деталей ЭКП через промежуточный слой.

В работе изучено влияние основных технологических параметров ЭКП на формирование покрытия и соединение его с основой через промежуточный слой из порошкового материала. Применительно к этому процессу, рассмотрены особенности формирования покрытия и образования соединения между приваренным слоем и основой с позиций современных представлений о механизме образования соединения в твёрдой фазе, разработана расчетно-экспериментальная модель оценки качества получаемого покрытия, позволяющая увязать рост прочности соединения покрытия с основным металлом, величиной деформации ленты и зоной термического влияния. Разработана методика оценки остаточных напряжений в поверхностном слое покрытия после ЭКП и шлифования без разрушения, а так же расчетно-экспериментальная оценка определения времени износа роликовых электродов.

Создана сварочная головка, позволяющая повысить стабильность качества получаемого покрытия при ЭКП и типовой технологический процесс восстановления цилиндрических деталей ЭКП металлической ленты через промежуточный слой из по рошкового материала.

Апробация технологии и эксплуатационные испытания производились на опорных шейках распределительных валов, коленчатых валах компрессоров в ЗАО «Строймеханизация 900», ООО «Дизельремтехник», ООО «Русинтехмотор».

Ожидаемый чистый дисконтированный доход за расчетный период (2 года) при восстановлении 2500 штук деталей в год составил 1089,8 тысяч рублей при сроке окупаемости - 2,3 года.

Автор выражает особую благодарность старшему научному сотруднику, кандидату технических наук Латыпову Р.А. за помощь в работе над диссертацией.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Исследовано влияние основных технологических параметров на качество получаемых соединений при ЭКП нерез промежуточный слой из порошка ПГ-СР2, ПГЖ-14 и СЧ15-32 без их плавления. Установлено, что оптимальным режимом ЭКП ленты толщиной 0,5 мм из стали 50ХФА к валам из стали 45 диаметром 50 мм через промежуточный слой из исследованных порошков является: Р = 1,4 кН, J = 5,5 кА, tM = 0,06 с, tn = 0,08 с. Показано, что порошок ПГ-СР2 является оптимальным для использования его в качестве промежуточного слоя, так как при одинаковой прочности соединения в этом случае ширина переходного слоя, образовавшегося, в 30-80 раз, а глубина ЗТВ на 20.36 % меньше аналогичных характеристик, полученных при использовании других исследованных порошков.

2. Металлографические исследования, испытания на микротвердость и результаты микрорентгеноспектрального анализа показали, что соединения, полученные ЭКП через промежуточный слой из порошка ПГ-СР2 без его плавления при оптимальных параметрах режима, не имеют дефектов типа пор, трещин и несплошно-стей. При этом в зоне соединения имеет место переходный слой в виде белой прерывистой полосы шириной < 0,5 мкм, представляющий собой твердый раствор Ni, Мп, Сг, Si в железе, образовавшейся, по-видимому, в результате диффузии элементов покрытия, основы и порошка друг в. друга. Отмечено, что зона взаимодействия этих элементов не превышает 0,4 мм. Установлено, что покрытие имеет структуру л мартенсита при микротвердости Н, i,o = 7730.7930 Н/мм , а ЗТВ при микротвердости Н |,о = 7930.3670 Н/мм2 - структуру мартенсита вблизи зоны соединения и мартеситно-троститную структуру по мере удаления от нее. При этом глубина ЗТВ не превышает 0,35.0,4 мм. Установлено, что прочность соединения покрытия из стали 50ХФА со сталью 45 у образцов полученных через промежуточный слой из порошка ПГ-СР2 при оптимальных параметрах режима ЭКП, равна прочности основного металла, ударная вязкость КС приблизительно на 7,0 %, а усталостная прочность на 6,0 % ниже аналогичных характеристик стали 45 в исходном состоянии. Отмечено, что при испытаниях на ударный изгиб и усталостную прочность отслаивания покрытия не наблюдалось. Установлено также, что износостойкость покрытия из стали 50ХФА в 2,5.2,8 раза выше износостойкости стали 45 в исходном состоянии и в 1,5. 1,7 раза износостойкости той же стали, термообработанной до

HRC 49.52, а коррозионная стойкость зоны соединения не хуже коррозионной стойкости одного из соединяемых металлов.

3. Установлено, что наиболее рациональным способом подготовки основного металла при ЭКП через промежуточный слой из порошка без его плавления являются пескоструйная обработка, токарная обработка и шлифование, позволяющие получать микронеровности на поверхности детали высотой h=0,l-35 мкм. Показано, что увеличение размера частиц порошка используемого в качестве промежуточного слоя, от 20 мкм до 125 мкм не оказывает существенного влияния на прочность соединения покрытия с основным металлом. Следовательно в производственных условиях его можно применять в технологических процессах восстановления деталей ЭКП стальной ленты без разделения его на фракции.

4. Предложен метод расчетной оценки основных технологических параметров ЭКП металлической ленты через промежуточный слой из порошкового материала: мощности источника теплоты, определяемой, в основном, силой тока и длительностью импульса тока, усилия сжатия электродов и скорости охлаждения, позволяющий существенно снизить объем поисковых (экспериментальных) работ. Показано, что прочность соединения т покрытия с основным металлом, величина пластической деформации в стальной ленты и глубина зоны термического влияния (ЗТВ), полученные расчетным путем, отличаются от значений, полученных экспериментально, не более чем на 6 %. Расчетно-экспериментальным путем установлено, что оптимальная величина деформации стальной ленты при ЭКП через промежуточный слой из порошкового материала составляет 8=30.35 %. При этом прочность соединения покрытия с основой равнопрочно одному из соединяемых металлов, а глубина ЗТВ не превышает 0,4.0,41 мм. Предложена расчетно-экспериментальная оценка определения времени износа роликовых электродов. Показано, что для роликовых электродов 0150 мм предельное время работы, в зависимости от параметров процесса ЭКП, составляет от 90 часов при износе 0,8 мм до 150 часов при износе 0,5 мм.

5. Проведена оценка уровня остаточных напряжений в покрытии после ЭКП и последующего шлифования его в размер. Показано, что применение промежуточного слоя из порошка ПГ-СР2 при ЭКП стальной ленты, снижает в 2,25 раза уровень остаточных напряжений, в сравнении с ЭКП стальной ленты без промежуточного слоя.

6. Разработана сварочная головка (патент №34424), которая может быть закреплена, практически, на любом вращателе и предназначена для восстановления и упрочнения деталей диаметром 20.200 мм. При этом жесткость конструкции увеличена за счет усиления клещевин и уменьшения диаметра роликовых электродов.

7. Разработана технология восстановления цилиндрических деталей ЭКП ленты из стали 50ХФА через промежуточный слой из порошка ПГ-СР2 без его плавления, апробированная при восстановлении коленчатых валов компрессора типа ПСК опорных шеек распределительных валов двигателей семейства RABA-MAN и других цилиндрических деталей автотракторной техники и внедрена в ЗАО «Стройме-ханизация 900» (г. Москва), ООО «Русинтехмотор» (г. Москва) и ООО «Дизельрем-техник» (г. Москва). Отмечено, что ресурс восстановленных деталей находится на уровне новых.

8. Проведен расчет экономической эффективности от внедрения разработанной технологии восстановления опорных шеек распределительного вала RABA-MAN. Показано, что себестоимость восстановленного распределительного вала 387 рублей, цена восстановленного распределительного вала: 503 рубля, ожидаемый чистый дисконтированный доход за расчетный период (2 года) 1089827 рублей, при сроке окупаемости затрат 2,3 года.

1. Молодык Н.В., Зенкин А.С. Восстановление деталей машин. Справочник. -М.: Машиностроение, 1989. 479 с.

2. Надёжность и ремонт машин / В.В. Курчаткин, Н.Ф. Тельнов, К.А. Ачкасов и др.; Под ред. В.В. Курчаткина. М.: Колос, 2000.- 776 с.

3. Лившиц Л.Г. Поляченко А.В. Восстановление автотракторных деталей. М.: Колос, 1966-54 с.

4. Ачкасов К.А. Прогрессивные способы ремонта сельскохозяйственной техники, М.: Колос, 1980.-42 с.

5. Таратута А.И., Сверчков А.А. Прогрессивные методы ремонта машин. Минск, Урожай, 1975. 74с.

6. Пацкевич И.Р., Окороков А.К. Вибродуговая наплавка в среде водяного пара. // Сварочное производство. 1963. №3 с. 13. 15.

7. Калашников А.И., Наливкин В.А. Исследование автоматической наплавки в среде углекислого газа с направленным охлаждением. Сборник «Исследование и применение вибродуговой наплавки». Под ред. A.M. Попкова. Челябинск, 1968. с. 18.19.

8. Левин Э.Л., Синяговский И.С., Трофимов С.Г., Термомеханическое упрочнение деталей при восстановлении наплавкой. М.: Колос, 1974. 43 с.

9. Ворошилов В.А. Исследование и оптимизация процесса плазменной металлизации при восстановлении внутренних цилиндрических поверхностей автомобильных корпусных деталей. Автореф. дис. канд. техн. наук. - М., 1973. - 25 с.

10. Аскинази Б.М. Упрочнение и восстановление деталей электромеханической обработкой. Л.: Машиностроение, 1977. - 184 с.

11. Спицын И.А. Совершенствование технологии восстановления посадочных отверстий корпусных деталей электролитическим железнением в условиях сельскохозяйственных ремонтных предприятий. Дис. канд. техн. наук. - М., 1983. - 190

12. Федорченко И.М., Пугина Л.И. Композиционные спечённые антифрикционные материалы. Киев.: Наука думка, 1980. 408 с.

13. Ярошевич В.К., Белоцерковский М.А. Антифрикционные покрытия из металлических порошков / Под ред. Н.Н. Дорожкина. Минск и техника, 1981, 174 с.

14. Кутьков А.А. Износостойкие и антифрикционные покрытия. М.: Машиностроение, 1976.- 158 с.

15. Сергеев В.З., Голубев И.Г. Восстановление и упрочнение деталей с применением порошковых материалов: Обзорная инфор. / Госагропром СССР. АгроНИИ-ТЭИИТО,- 1986.-40 с.

16. Кречмар Э. Напыление металлов, керамики и пластмасс. М.: Машиностроение, 1966.-432 с.

17. Дмитриенко JT.H., Шпитяк Г.И. Восстановление деталей нанесением газотермических покрытий / Тез. докл. научно-технической конференции стран членов

18. СЭВ и СФРЮ «Современное оборудование и технологические процессы для восстановления изношенных деталей машин». М., 1983. ч.1, 152с.

19. Сидров А.И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой. М.: Машиностроение, 1987.- 190 с.

20. Суденков Е.Г., Румянцев С.И. Восстановление деталей плазменной металлизацией. М.: Высшая школа, 1980, 38 с.

21. Кагнер Ю.В. Методы восстановления деталей машин // Упрочнение и восстановление деталей машин металлическими порошками. М.: Россельхозиздат, 1985.-С. 25.30.

22. Нурханов Ш.С., Рогинский Л.Б. Технология восстановления и упрочнения деталей машин электроконтактной пайкой многослойного покрытия. // Труды ВНИИТУВИД «Ремдеталь», М. - 1999. - С. 143-153

23. Нурханов Ш.С., Рогинский Л.Б. Восстановление и упрочнение валов электроконтактной пайкой // Сварочное производство — 1996 №7 - С. 21-23.

24. Л.Б. Рогинский, П.И. Лужнов, Ю.Г. Шапченко и др. Восстановление с помощью пайки чугунных коленчатых валов // Сварочное производство 1993 - №6 -С. 14-15.

25. Амелин Д.В., Рыморов Е.В. Новые способы восстановления и упрочнения деталей машин электроконтактной приваркой. М.: Агропромиздат, 1987, - 148 с.

26. Клименко Ю.В. Электроконтактная наплавка. М.: Металлургия, 1978. 128с.

27. Воловик ЕЛ. Справочник по восстановлению деталей. М.: Колос, 1981. -346 с.

28. Каракозов Э.С. Сварка металлов давлением. М.: Машиностроение, 1986. -280 с.

29. Черноиванов В.И., Бледных В.В., Северный А.Э. и др. Технологическое оборудование и ремонт машин в сельском хозяйстве: Учебное пособие / Под ред. В.И. Черноиванова. Москва-Челябинск: ГОСНИТИ, ЧГАУ, 2003. - 992 с.

30. Черноиванов В.И. Лялякин В.П. Организация и технология восстановления деталей машин. Изд. 2-е, доп. и перераб. М.: ГОСНИТИ, 2003. - 488 с.

31. Ярошевич В.К., Генкин Я.С., Верещагин В.А. Электроконтактное упрочнение. Минск: Наука и техника, 1982. 256 с.

32. Юдин И.Е. Исследование и разработка процесса электроконтактного плакирования износостойкими лентами. Автореф. дис. канд. техн. наук: М., 1981.- 16 с.

33. Куликов И.В. Оптимизация процесса и разработка технологии получения износостойких слоев на рабочих участках деталей автомобилей методом электроконтактной наварки порошковой проволоки. Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1986.- 16 с.

34. Беречикидзе А.В. Оптимизация сроков службы чайных машин и усовершенствование технологических процессов восстановления и упрочнения их деталей. Автореф. дис. докт. техн. наук. Тбилиси, 1997 - 60 с.

35. Беречикидзе А.В. Оптимизация режима электроконтактной приварки стальной ленты к стальному изделию. // Техника в сельском хозяйстве 1995 - №5 - С. 26 -28.

36. Беречикидзе А.В. Определение оптимальной частоты вращения восстанавливаемой детали при электроконтактной наварке ленты. // Сварочное производство 1995 -№9-С. 38-39.

37. Беречикидзе А.В. Оптимальные значения шага и подачи при электроконтактной приварке ленты на шейках коленчатого вала. // Труды ГОСНИТИ. Том 87. -М.: ГОСНИТИ, 1989 С. 120 - 124.

38. Фархшатов М.Н. Разработка способа восстановления деталей машин и оборудования агропромышленного комплекса из коррозионностойких сталей. Дис. канд. техн. наук, М.: 1992.-250 с.

39. Исламгулов А.К. Исследование восстановления изношенных деталей тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин электроконтактной наплавкой. Автореф. дис. канд. техн. наук, Уфа, 1972. -21 с.

40. Нафиков М.З. Исследование и разработка технологии восстановления автотракторных деталей электроконтактной наплавкой проволокой. Автореф. дис. канд. техн. наук, Уфа, 1982г. — 20 с.

41. Самохвалов Г.Е., Богданов Ю.Г., Домрачов А.И. Восстановление деталей из высокопрочного чугуна электроконтактной наплавкой. // Сварочное производство — 1976-№11 С. 19-20.

42. Дормачов А.И., Самохвалов Г.Е. Ударная вязкость высокопрочного чугуна наплавленного электроконтактным способом. // Автоматическая сварка 1980 - №2 -С. 67-68.4

43. Абдурахимов Т.У. Исследование восстановления шеек валов неподвижных соединений тракторов и сельскохозяйственных машин контактным электроимпульсным покрытием лентой. Автореф. дис.канд. техн. наук, М.,1974. 21 с.

44. Мирзоян Х.А. Исследование и обоснование способа восстановления изношенных чугунных корпусных деталей приваркой стальной ленты (на примере блоков цилиндров тракторных двигателей СМД-14 и СМД-60). . Автореф. дис. канд. техн. наук, М., 1974. - 20 с.

45. Чекин В.М. Исследование возможности восстановления деталей тракторов и автомобилей методом контактно-конденсаторной электроимпульсной наварки легированными стальными лентами. Автореф. дис.канд. техн. наук, М., Волгоград, 1976.- 18 с.

46. Клименко Ю.В., Каракозов Э.С, Исследование процесса ЭКН стальных валов проволокой НП-40. // Автоматическая сварка 1975 - №11 - С. 22-25.

47. Клименко Ю.В. О природе соединения металлов при электроконтактной наплавке. // Автоматическая сварка 1974 - №10 - С. 25 - 27.

48. Аскинази Б.М., Минибаев Г.Г. Восстановление деталей контактной наваркой проволоки. // Сварочное производство 1986 - №3 - С. 15-17.

49. Дубровский В.А, Булычёв В.В., Столяров И.В. Расчет некоторых показателей электроконтактной наплавки деталей типа вал. // Сварочное производство -1996-№11 С. 32-33.

50. Дорожкин Н.Н., Абрамович Т.М., Ярошевич В.К. Импульсные методы нанесения порошковых покрытий. Минск: Наука и техника, 1985. - 279 с.

51. Дорожкин Н.Н. Упрочнение и восстановление деталей машин металлическими порошками. Минск: Наука и техника, 1975. - 152 с.

52. Дорожкин Н.Н., Гафо Ю.Н., Гиммельфарб В.Н. Кинетика уплотнения пористого тела под давлением при удобных показателях нелинейности. // Порошковая металлургия 1982 - №3 - С. 31-36.

53. Дорожкин Н.Н., Абрамович Т.М., Жорник В.И. Получение покрытий методом припекания. -Минск: Наука и техника, 1980. 176 с.

54. Поляченко А.В. Увеличение долговечности восстановленных деталей контактной приваркой износостойких покрытий в условиях сельскохозяйственных ремонтных предприятий. Дис. докт. техн. наук, М., 1984, 467 с.

55. Поляченко А.В. Перспективы создания "сверхизносостойких" деталей, несменяемых весь срок службы машин. // Механизация и электрофикация сельского хозяйства 1972 - №1 - С. 30-32.

56. Поляченко А.В. Технологические предпосылки управления износостойкостью восстанавливаемых деталей. // Состояние и перспективы восстановления, упрочнения и изготовления деталей. М.: ВНИИТУВИД "Ремдеталь" - 1999 - С. 201204.

57. Поляченко А.В. Восстановление и упрочнение деталей контактной приваркой износостойких покрытий. // Повышение качества и эффективности сварочного производства на предприятиях г. Москвы 1982 - С. 77-80.

58. Поляченко А.В., Евсеенко В.В. Покрытия с заданной износостойкостью -технологическая революция для машиностроения. // Восстановление и упрочнение деталей современный способ повышения надежности машин. - М.: ВНИИТУВИД "Ремдеталь" - 1998 - С. 9-11.

59. Поляченко А.В. Управление сроком службы машин и деталей нанесением покрытий с заданной износостойкостью // Восстановление и упрочнение деталей современный эффективный способ повышения надежности машин. М.: ЦДРЗ, 1997 -С. 13-14.

60. Бабаев И.А. Исследование и разработка технологии восстановления деталей порошковыми композиционными покрытиями (на примере шестерен насоса НШ). Дис. канд. техн. наук, М., 1982. - 215 с.

61. Бодякин А.В. Восстановление деталей электроконтактным напеканием с одновременным синтезом упрочняющих частиц. Автореф. дис.канд. техн. наук. -Новосибирск, 1998.- 19 с.

62. Хатеев В.М. Восстановление и упрочнение армированием твердыми сплавами деталей типа "вал" ходовой части тракторов класса 60. Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1986. - 19 с.

63. Агафонов А.Ю. Восстановление и упрочнение деталей сельскохозяйственной техники электроконтактной приваркой твердосплавных покрытий. Автореф. дис. канд. техн. наук, Балашиха, 1990. 22 с.

64. Цыдапов М.Д. Восстановление и упрочнение шеек стальных валов электроконтактным нанесением армированных покрытий. Автореф. дис.канд. техн. наук. -М., 1990.- 16 с.

65. Стрелков С.М. Исследование и управление характеристиками износостойкости напеченных слоев при ремонте деталей электроконтактным напеканием металлических порошков. Автореф. дис. канд. техн. наук, Челябинск, 1974. 32 с.

66. Макаров В.П. Исследование и разработка технологии восстановления изношенных деталей типа "вал" электроконтактным напеканием металлических порошков. Автореф. дис. канд. техн. наук, Челябинск, 1981. 20 с.

67. Кабаду Амаду. Восстановление плоских поверхностей деталей сельскохозяйственных и мелиоративных машин. Металлическими порошками методом электроконтактного напекания. Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1992. - 153 с.

68. Клименко Ю.В., Горбульский Л.Ф. Электроконтактная наплавка изношенных деталей машин в энергетическом машиностроении. М.: НИИЭинформэнерго-маш, 1981, №6-81-03.-41 с.

69. Балынин М.Ю. Научные основы порошковой металлургии и металлургии волокна. М.: Металлургия, 1972. - 535 с.

70. Жданович Г.М. Теория прессования металлических порошков. М.: Металлургия, 1969. - 262 с.

71. Дорофеев Ю.Г. Динамическое горячее прессование пористых материалов. -М.: Металлургия, 1968. 120 с.

72. Гегузин Я.Е. Физика спекания. М.: Наука, 1967. - 360 с.

73. Скороход В.В. Реологические основы теории спекания. Киев: Наукова думка, 1972. - 151 с.

74. Либенсон Г.А. Основы порошковой металлургии. М.: Металлургия, 1975. -200 с.

75. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. М.: Наука, 1976. ч. 1. -584 с.

76. Андриевский Р.А., Ланин А.Г. Прочность тугоплавких соединений. М.: Металлургия, 1974.-232 с.

77. Мазур А.И., Алехин В.П., Шориоров М.Х. Процессы сварки и пайки в производстве полупроводниковых приборов. М.: Радио и связь, 1981.- 224 с.

78. Технология и оборудование контактной сварки / Под ред. Б.Д. Орлова. М.: Машиностроение, 1986. 352 с.

79. Сварка и свариваемые материалы: В 3-х т. Т 2. Технология и оборудование. Справ. Изд. / Под ред. В.М. Ямпольского. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1996. 574 с.

80. Оборудование для контактной сварки: Справочное пособие / Под ред. В.В. Смирнова. СПб.: Энергоагропромиздат. Санкт-Петербургское отделение. 2000. 848 с.

81. Казаков Н.Ф. Диффузионная сварка материалов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Машиностроение», 1976. 312 с.

82. Терновский А.П., Самсонова Т.С. Применение покрытий и промежуточных прослоек при диффузионной сварке. // «Состояние, проблемы и перспективы развития металлургии и обработки металлов давлением» Выпуск №3. М.:МГВМИ -2003 - С. 144-153.

83. Люшинский А.В. Критерии выбора промежуточных слоев при диффузионной сварке разнородных материалов // Сварочное производство 2001 - №5 - С. 4043.

84. Сурженков Г.Н., Лаансоо А.А., Кюбарсепп Я.П. Пайка и диффузионная сварка безвольфрамовых твердых сплавов // Тезисы докладов «Сварка качество -конкурентоспособность» - М — 2002 — С. 45-46.

85. Люшинский А.В. Особенности диффузионной сварки через промежуточные слои // Тезисы докладов «Сварка качество - конкурентоспособность» - М - 2002, С. 59-60.

86. Рябцев И.А., Кренделева А.И. Применение углеродистых прослоек в пакетах для прокатки биметалла с износостойким слоем // Автоматическая сварка 1989 -№12-С. 12-14.

87. А. с. №1519859 (СССР) Способ электроконтактного напекания покрытий из металлических материалов / Дорожкин Н.Н., Жорник В.И., Жорник А.И., Верещагин

88. В.А., Белоцерковый М.А. Опубл. Б.И. 07.11.89, №41.

89. Каракозов Э.С. Соединение материалов в твердой фазе. М.: Металлургия, 1976.-264 с.

90. Адлер Ю.П., Марков Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Мир, 1976. 270 с.

91. Хайлис Г.А., Ковалев М.М. Исследования сельскохозяйственной техники и обработка опытных данных. М.: Колос, 1994. — 169 е.: ил.

92. Ермаков С.М. и др. Математическая теория планирования эксперимента. М.: Наука, 1983,-391 с.

93. Дэниел К. Применение статистики в промышленном эксперименте. Пер. с англ. М.: Мир, 1979, 300 с.

94. Хартман К., Лецкий Э., Шефер В. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов. Пер. с нем. М.: Мир, 1977. 552 с.

95. Методика выбора и оптимизации контролируемых параметров технологических процессов. РД МУ109-77. М.: Изд.стандартов, 1978, 63 с.

96. Новик Ф.С., Арсов Н.Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. М.: Машиностроение, София: Техника, 1980. 304 с.

97. Зайдель А.Н. Погрешности измерения физических величин. Л.: Наука, Ленинградское отд., 1985, 112 с.

98. Комяк Н.И., Мясников Ю.Г. Рентгеновские методы и аппаратура для определения напряжений. Л.: Машиностроение, 1972 г.

99. Исследование технических возможностей новых средств рентгеновского контроля для оценки технического состояния объектов ВВТ. Отчет по НИР 102-432. Шифр «Диагностика», книга 2. В/ч 75360, 2003 154 с.

100. Савровский Д.С., Головня В.Г. Конструкционные материалы и их обработка. М.: Высшая школа, 1976 328 с.

101. Форрест П. Усталость металлов. Перевод с английского под редакцией академика АН УССР С.В. Серенсена. М.: Машиностроение, 1968 352 с.

102. Теория сварочных процессов: Учебник для вузов/ Под ред. В.В. Фролова. -М.: Высшая школа, 1988.-559 с.

103. Шумахер Б. Законы проникновения электронов в вещество.// Электронно -ионно лучевая технология. — М.: Металлургия - 1967 - С. 42-45.

104. Креймер Г.С. Прочность твердых сплавов. М.: Металлургия, 1966 г. - 200с.

105. Compton К, Van Voorchis С. Proc. Nat. Acad. Amer., t.13, p.123, 1927.

106. Панченко E.B., Спаков Ю.А., Кример Б.И. и др. Лаборатория металлографии. М.: Металлургия, 1965. 440 с.

107. Романов В.В. Испытание металлов. М.: Металлургия, 1967. -451 с.

108. Материаловедение. Методы анализа, лабораторные работы и задачи. Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Учеб. Пособие для вузов. 6-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1989.456 с.

109. Латыпов Р.А. Получение покрытий из компактных и порошковых материалов электроконтактной приваркой // Сварка и родственные технологии в современном мире. Т.2. Санкт-Питербург: ФГУП Институт сварки России 2002 - С. 39-43.

110. Бурак П., Андронов С., Латыпов Р. Сварочная головка для электроконтактной приварки // Сельский механизатор — 2004 №4 - С. 10-11.

111. А.с. №34424. Патент (РФ). Устройство для электроконтактной наплавки / С.Ф. Андронов, П.И. Бурак, Р.А. Латыпов. Опубл. в Б.И., 2003, №34.

112. Мурзаев В., Бурак П. Распределительные валы. Их восстановление // Сельский механизатор 2004 - №5 - С. 34-35.

113. Кащук В.А., Верещагин А.Б. Справочник шлифовщика. М.: Машиностроение, 1988,-467 с.

114. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. М: МСХ РФ, ВНИЭСХ, 1998.

115. Шпилько А.В., Драгайцев В.И., Морозов Н.М. и др. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. Ч. I. -М.: МСХА и П РФ, 1998.

116. Осинов В.И. Оценка эффективности внедрения мероприятий по совершенствованию менеджмента и маркетинга в инженерной сфере АПК. Методические указания. М.: МГАУ им. В.П. Горячкина, 2000. - 29 с.434424

117. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЙ НАПЛАВКИ

118. Патентообладатель(ли): Андронов Сергей Федорович, Бурак Павел Иванович, Латыпов Рашит Абдулхакович

119. Автор(ы): Андронов Сергей Федорович, Бурак Павел Иванович, Латыпов Рашит Абдулхакович

120. Приоритет полезной модели 22 августа 2003 г.

121. Зарегистрирована в Государственном реестре полезных моделей Российской Федерации 10 декабря 2003 г.

122. Срок действия патента истекает 22 августа 2008 г.

123. Генеральный директор Российского агентства по патентам и товарным знакамffix^ZZZZ, А.Д. Корчагин

124. S Ci J-Ti fli^j «^iT? FH £S Й iT* tT? D > ji; Г" ^ i ^ ?T< •:< •1. Взаии. 1. Подп.

125. Госзаказ № 5.97.01.1 от 03.01.1997

126. ГОСНИТИ 412.608.01302.00

127. Вал распределительный двигателя семейства «РАБА МАН» • О,

128. Российская академия сельскохозяйственных наук ВсерЪссийский государственный научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машино-тракторного парка (ГОСНИТИ)

129. УТВЕРЖДАЮ ый заместитель ГОСНИТИ1. Лялякин В.П.200^г.

130. Заведующий лаб. №7 Млад, научн.сотр.лаб1. Р.А. Латыпов П.И. Бурак1. ТЛ1. Дубл 1. Взаим 1. Подп

131. Госзаказ №5.97.01.1 от 03.01.1997

132. Разраб. Бурак П И. 050404 ГОСНИТИ СГЗ 00.1020, СГЗ 13.050, СГЗ 00.4047 472608.01302.001. Пров. Патыпов Р.А.

133. Ведомость технологических документов472608.40302.00051. Ведомость оснастки472608.40302.00061. Маршрутная карта472608.10302.0007