автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Восстановление и упрочнение деталей сельскохозяйственной техники электроконтактной приваркой твердосплавных покрытий

о: 9 К

ГОСУДАРСТВЕННАЯ КОМИССИЯ СМ СССР ПО ПРОДОВОЛЬСТВИЮ И ЗАКУПКАМ

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА «ЗНАК ПОЧЕТА» СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЗАОЧНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

На правах рукописи АГАФОНОВ Александр Юрьевич

УДК 621.791.76—621.7Й2

ВОССТАНОВЛЕНИЕ И УПРОЧНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЙ ПРИВАРКОЙ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ПОКРЫТИЙ

Специальность 05.20.03 — эксплуатация, восстановление

и ремонт сельскохозяйственной техники

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Балашиха — 1990

'V

- ... / -* • / " / С / Г ./' Г 1*

Работа выполнена во Всесоюзном научно-производственном объединении восстановления деталей (ВНПО «Ремде-таль») Государственной комиссии СМ ССвР по продовольствию и закупкам.

Научный руководитель —г доктор технических наук

профессор •

А. В. ПОЛЯЧЕНКО.

Официальные оппоненты — доктор технических наук

профессор

С. С. НЕКРАСОВ.

— кандидат технических наук доцент А. И. СИДОРОВ.

— Рязанский облагропром Гос-агропрома РСФСР.

Защита состоится «. УЗ .» июня 1990 г. в ч. на за-

седании специализированного Совета К120.30.01 Всесоюзного ордена «Знак Почета» сельскохозяйственного института заочного образования.

Адрес: 143900 г. Балашиха 8, Московской области, ВСХИЗО.

Ведущее предприятие

С диссертацией ВСХИЗО.

можно ознакомиться в библиотеке

Автореферат разослан

мая 1990 года.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью; просим направлять ученому секретарю специализированного совета ДСХИЗО по защите кандидатских диссертаций.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук доцент

А. Д. ПЕТРЕНКО

'"'- . ' з ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ ■л. ■■ -..кг5|'

...^^кфальность проблемы. В решениях ХХУП съезда КПСС, посло-пленумов ЦК КПСС отмечается, что одним из резервов повышения эффективности использования и надежности сельскохозяйственной техники является совершенствование технологии ромонта. Качественный ремонт техники снижает ее простои, повышает производительность и, з конечном итоге, способствует снижению себестоимости сельскохозяйственной продукции.

Одним из эффективных путей повышепип качества ремонта является использование при восстановление деталей таких технологических процессов, которыо позволяют наносить покрытия, обладающие лучшими, по сравнению с новыми деталями, характеристиками физико-механических и эксплуатационных свойств. Исходя из этого, современное развитие процессов восстановления и упрочнения деталей происходит по елодующий основным направлениям: создание новых перспективных присадочных материалов, позволяющих получать покрытия о заранее заданными эксплуатационными свойствами; разработка эффективных и надеиных технологий« повволяюадх использовать указанные материала и гарантирующие высокое качество покрытий. Элоктроконтактная приварка (9ХП) является одним из рациональных способов нанесения на детали упрочняющих композиционных покрытий (УЮТ), включающих л качестве улрочнямщэй фазы (УФ) порошки твердых Соединений тугоплавких металлов (карбиды, бориды, нитриды), спеченных ыета л локера ческих твердых сплавов и других материалов, обладающих высокой твердостью и износостойкостью. Однако, широкому внедрению указанного способа препятствует ото.утствие практических рекомендаций по выбору рациональных составов порошковых композиций и их подачи в зову приварки, а такке технологических режимов процесса нанесения покрытия» Следовательно, разработка и обоснование составов присадочного материала и технологии его изготовления и электрокоитакт-ной приварки является актуальной задачей при восстановлении и зп-рочнании деталей.

Настоящая работа выполнялась в соответствии с планом .научно-исследовательских работ ВНПО "Ремдсляль" на 1985-1990г.г. (№ гоо.рег.0346010301), планом МНТК "Порошковая металлургия" 0.08.17 задание 02.03, Гос заказом 2.42/1 "Разработка новых типов порошковых присадочных материалов для восстановления и .упрочнения валов и отверстий контактной приваркой".

Цель исследования. Разработка технологии и материалов для восстановления и упрочнения цилиндричеоких деталей сельскохозяйственной техники электроконтактной приваркой предварительно сформированных композиций из порошковых твердых сплавов.

Объект исследования - технологии изготовления и электроконтактной приварки композиционного присадочного материала, содержащего частицы (гранулы) упрочняющей фазы.

Научная новизна работы. . Обосновано и выведено условие стабильной подачи эластичного лорошково-лолимерного присадочного материала в зону приварки. Предложена система уравнений для расчета технологических параметров рекима качьотвэнной приварки порошково--полымерной ленты (ППЛ), содержащей частицы (гранулы) упрочняющей Фазы.

Разработана методика определения рационального количества связующего и концентрации катализатора по характеристикам технологических свойств изготовленных образцов ППЛ. Обоснована техиологи-чеокая схема изготовления ППЛ.

Разработана методика определения состава ППЛ и рациональных акачений технологических параметров решша ее приварки по характеристикам физико-механаческих и эксплуатационных свойств полученного покрытия. Новизна результатов исследований и технических решений, разработанных на их основе подтверждена яолоаитвлышии решениям по заявкам 4456706/27 (107256) и 4462931/02 (113748).

Практическая значимость работы. Обоснован выбор порошковых материалов для использования в качестве патрицы и упрочняющей Фазы покрытия. Выбрана марка полимерного свявуащего и катализатора. Получен эластичный порошково-полимерный присадочный материал, обладающий заданными характеристикам технологических свойств.

Заработана технология нанеоеиия композиционного покрытия на нарукныо поверхности цилиндрических деталей. Б результате реализации методики определения состава ППЛ, параметров рекима приварки, получено упрочняющее покрытие, обладающее заранее заданными характеристиками Физико-механических и эксплуатационных свойств.

Определена рациональная область использования деталей с УКП и предложена номенклатура восстанавливаемых (упрочняемых) деталей.

Реализация результатов работы. Разработанная технология восстановления и упрочнения наружных поверхностей цилиндрических деталей внедрена на Московском авторемонтном заводе йЗ, Московском кожевенном заводе, принята к вн-дрению в НПО "Старо" Госагролрома

Латв.ССР, рекомендовано к внедрению в УМ ¡>'26 Треста Мосинксстрой-моха низация №3.

Основные положения, шнос..ниыо на защиту:'

- формулы для расчета технологических параметров качественной приварки ППЛ, содержащей гранулы упрочняэдой фазы;

- способ изготовления эластичного порошшяо-лолииерного присадочного мэтэризла (защищен как изобретение по заявка 4462931/02 (II3748);

- состав порошсово-поддксрнол ленты к технологический режим се качественной приварки (защищены как изобретение по заявке '♦456706/27 U07256).

Апробации. Основные положения работы и результаты экспериментальных исследований докладывались и обсуждены на Всесоюзном соминарс "Состояние и перспект чы упрочнения деталей тракторов и сельскохозяйственных маешн" (ВДНХ СССР, 1936 г.), но П иаучно--тохничеокой конференции аспирантов п молодых: учоних ГОСНйТК (Москва, 1.987 г.), на К иеишютитучокой нчучно-прзкчической кои-фарен! ;и молодых.ученых и специалистов ЛгроНИМТЭШТО (поо.Прэл-динеккй Московской обл., 1987 г.). на научно-технической конференции RUM (iiociCBa, 1987 г.), на-научно-технической конференции стран-членов СЭВ (Пятигорск, 1988 г.), на семинаре "Защитные и упрочняющие покрытия из иетзпяэх" (Ворошиловград, 1988 г.)»- из областной научно-технической конференции (Саранск, 1988 г.)«

Публикация. По теме диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ.

Структ; и я объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка использозаиной литературы и приложений. Работе содержит 150 страниц машинописного текста, 7 таблиц, 45 рисунков и приложений ко 24 страницах.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В введении обоснована актуальность темы диссертации и сфор-ыулироваеа цель работы.

В первой главе обоснована целесообразность использования при восстановлении изношенных деталей технологических процессов, позволяющих наносить упрочняющее покрытие. Выявлены перспективные

ророеиовые материалы, кояорвь цешооооразно использовать в качестве матрицы и упрочняющей фазы покрытия. Обосновав выбор технологической охеыу нанесения упрочняющего композиционного покрытия» Сформулированы задачи исследования.

Проведенный анализ литературных источников, показал, что прозалирукдай гендеицией в решении задачи повышения качества восстанавливав шх деталей являетоя разработка и внедрение технологий нанесения упрочняющих покрытий* Показано, что в качестве матрицы упрочняющего композиционного покрытия целесообразно использовать порошковые сплавы на основа иедэза, а в квчватвв упрочняющей фазы - гранулы спеченных беввольфраиовых твердых сплавов (БВТС), а также порошки карбидов гитана и кремния, оксида алаиипия, Установлено, что одниц из эффективных и рациональных способов нанесения покрытий .иа указанных материалов является элейтроконгактная приварка предварительно сформированных (в виде влаотичних яэц$) порошков с полимерный езязуювдц.

Качество покрытий, полученных злектроконгактиой припаркой поровкозо-лолимзркой ленты в и«большей отелегч зайиснг от стабильности процесса подачи присадочного материала в зону пр. юрки и технологических параметров режима ианесония покрытия. Следовательно, вывод аналитических еавасицоствй и формул» описывавших процесс гад -чи ППЛ в воиу приварки и позволяющих раоочитыва®* значен я параыетроз рекииа качественной приварки ППЛ имаэг вакиое теоретическое и практичеокое значение.

Проблема разработки технодогичеокой ехэиы механизированного иатиноашап ППЛ Ере буе 2 решения коыпяэкса задач, цаиваанейаиад из которых являются!'разработка яреОоианий к полиУйрноиу связующему; поиск и обоснование выбора связукщего, отвечавшего офарму-ап.лшииыы тробоваштн; обоснование рационального количества связующего в ППЛ и разработка требований н технологический оьЛотвеи ленты с учетой особенностей выбранной техиологичеокой схеыы приварки.

Пока38но, что оценить качество полученного покрытия, о следовательно выорать рациональный оостав ППЛ й реши приварки, возможно лишь при определении значений фиаико-мвханичвекйк и эксплуатационных онойотв покрытия.

Одной из причин, сдерживающих широкое внедрение упрочнявших технологий в ремонтное производство является тр^дсзмкость, механической обработки покрытий. В связи с этим, разработка рекоменда-

ций по рациональной л эффективной механической обработке УКП имеет вааиоо практическое значение»

Hoxjah из поставленной цели п с учетом вышеизложенного в работе намочено решить оледущие вадачи:

1. Провести теоретическое исследование особенноотьЛ ЭКП ППЛ на наружные поверхности цилиндрических деталей, отановитв аналитические зависимости между иехапичеокимн и электрическими параметрами процосса ЭКП»

2. Обосновать выбор, полимерного связующего и разработать методику оценки качества ивготовлонной ППЛ.

3. Иоолодовать влияииз cocí ва ППЛ и технологических параметров режима 3KÍI на структуру, физико-механические и эксплуатационные свойства УКП* Разработать методику определения рационального Состава ППЛ й параметров режима ЗКП,

4« Разработать технологические схемы изготовления и зпектро-йонтактной приварки порошково-пслимерной ленты.

5. Предложить рекомендации по механической обработке УКП..

6* Определить номенклатуру восстанавливаемых (упрчняомых) деталей и Провести эксплуатационные испытания деталей о упрочняю-щйм покрытием*

Оценить экономическую эффективность и внедрить технологию 8КП ППЛ о производство*

Во,второй, глаае опиоане и двнй структурная схема обцей ыато« дики оаяработкй Технологических Процеооов изготовления порошков«* -йолимерной лент й ее злектроконтактной приварки на наружные поверхности цилиндрических детал S, обоснованы и уточнены частные методики исследований и ; с ловил проведения экспериментов, опйсШ! использованные методы статистической обработки эксперимаиталышй данных«

Изготовление опытных образцов пороиково-полимерной лепты осуществляли вручную раокаткой, а также чамиштвой установке дай механизированного изготовления ППЛ. Масоу порошка в ППЛ опредейй'-яй вэвешиванйем на аналитических весах о точностью 5410~^КГ| Md-'оу полимерного связующего и катализатора - на весах ВЛР-200 (ГОСТ 2404-80) с точностью ХО"6кг. порошки твердых опяавой фракционировали на ситах с размером ячеек 50,100,200,315*400 й 500 inui.

Особенности образования межчастичных контактов и Макроструктуру образцов ППЛ изу^лли на стереоскопическом микроскопе МБС-2, ' оснащенном окуляром с миллиметровой гсалгЧ. Разрывную прочность

ПБЛ определяли на машине РШ1-5, сочность определения усилия разрыва - 5« Радикс краткого разрушения (гибкость) ППЛ определяла однократным сгибанием образцов вокруг металлических цилиндров различных диаметров. За критерий гибкости принимали наименьший радикс цилиндра, при котором образец но разрушался. Электропроводность ППЛ изучали о помощью прибора "МО-62" (точность измерения 0,01 Оы) при прессовании образцов электродами машины для точечной контактной сварки МТ-2827УХЛЧ СТУ-1б739,^68-81).

Экспериментальные исследований процесса стабильной подачи ППЛ в зону приварки, изучение деформации порошково-полимерной ленты по дуге эахвата роликом-электродом, а такке процесса приварки проводили ¡¡а серийной установке 0П-1-02Н "Реидеталь". До-формацию ППЛ в зона захвата определяли по записям на масшатбно--коордииатиой бумаге самопишущего прибора Н327-5. Значения импульсов тока при приварке регистрировали по показаниям прибора для измерения импульсного тока ИСТ-500 (точность измерения 0,01 кА). Изучение макро- и микроструктуры покрытий, их физико-механических и эксплуатационных свойстз проводили по известным стандартным методикам с использованием соответствующих приборов и оборудовании*

В третьей главе приведены результаты теоретического исследования особенностей процесса стабильной подачи порошково-поли-мериой ленты в зону приварки, дано обоснование методики экспериментальной проверки указанного процесса, получена система уравнений, позволяющая произвести математический расчет значений параметров ракш» качественной приварки ППЛ.

Показано, что процесс стабильной подачи ППЛ в зону приварки моает осуществляться лишь при выполнении следующего неравенства» устанавливающего взаимосвязь между механическими и геометрическими ~эраметрами (рис.1): --,

а + К4-К, >-„--\/тГгГ (

гч. _

О, - величина, характеризующая отношение и. / ^о;

равнодействующая сил, действующих на ППЛ в процессе подачи в зону приваркиН;

^с- уоилие прикатия ролика-электрода, Н;

Кд- коэффициенты трения ППЛ о материал ролика-электрода и детали;

РйоЛ. Схема сил, действующих щ ППЛ при стабильном процесса ее подачи в зону приварки.

л Б0ЛИЧИНа» характеризующая отношение угла захвата (<£) . к эффективному углу (ip; •и,- толщина ППЛ, м; гг - яоящпв ППЛ в зоне приварки, м;

ЪцЪ^- радиуо, соответственно ролике-электрода и детали, н.

Теоретически обоснована и разработана методика экспериментальной проверки условия (I) стабильности процесоа подачи ППЛ в зону приварки, "уть методики состоит в том, что в процессе подачи ППЛ в эону лриазрки к ней прикладывали тг возящее усилие, при котором процаос подачи 'прекращался вследствие буксования. Математически это BupastaeToa в зон, что неравенство (г) превращает в равено!*-во. Левую чаои'ь равенства определяли по экспериментально полученным значениям тормозящего усилия, а праву» вычисляли. Вычисления проводили на ЭВМ-I ло специально разработанной программе. Относительная оиибко между расочитанными и экспериментальными акачения-, ми параметров продесое не превышает 10-15%. Следовательно выражение (I) достаточно точно опиоывает вваимоовязь мевду механичеойи* ми параметрами прлцеооо стаби ¿ной подачи ПШТ в эону приварки. Зто заключение позволило перейти ко второму этапу теоретк зокого исследовании - к математическому опиоайи» взаимосвязи между механическими и элен^ттческими параметрами процессе качественной приварки ППЛ.

"зтаковлено, что указанный процесо опиоывэетоя олвдущей системой уравнений:

С - U(tn +5t)

<

(2)

е*

^ 0,0193 Лее + 0,3689

где 3 - раамэр аокы качественной приварки одним импульсом тока

, при подача ППЛ, и; *М*л соответственно, продолют..л>ность импульса тока и гау-. зы между последовательными импуг ^ами, о;

V- окорость подачи ППЛ в эову приварки, и/о;

- размер зоны качест энной приварки одни;., импульсом нэ-подвижной ленты, м;

С - продолжительность некачественной приварки одним чипуль-поы, с;

С - иамер зоны перекрытия соседних учаотков ППЛ, приваренных после довательныык . .«у льса «и, м; критическое значение относительной деформации ПШ1, определяющее размер ( с^ ) качественной приварки;

3d - сила тока при которой проиоходит качественная приварка ППЛ, кА.

Подученная система устанавливает вэаимоов°зь между параметрами качественной приварки л позволяет по заданным значениям па- . раиетро» вычислить недостающие. Для этого необходимо с .анигь размеры (df) качественной гриэарки учаотка ППЛ. Оценка качества приварки производится по вначени. s физико-механических и. эксплуатационных овойотв покрытия.

В четвертой рлаве разработаны требования к полимерному овя-вувщему и обосновав выбор err марки. Изучены.кинетика отверждения полимерного овязующаго, характер формирования меячаотйчных контактов и образования воздушных пор. Иоолэдовано влияние количества связующего, концентраций кат -лмаатора и размеров частиц порошковых твердых оплавов на технологические свойства ППЛ* Определены рациональные значения указанных ^актеров*

Показано, что выбор марки связующего целесообразно осуществлять по значениям технологических свойств образцов ПиЛ. Нормирование ыежча0Тйчнс;'0 контакта могет происходить по оледуюадм схемам: I) недооиато:; связующего; 2) рациональное количество связующего; 3) избыток связующего. Установлено, что оптимальной явлйет-ся вторая схема* При этой каад я . частиц порошка 'окружена, тонкой оболочкой, служащей перемычкой "мостиком связи" между соседними частицами. Образцы. ППЛ, в .которых мекчас.ачный контакт осуществляется по этой cxjMe, имеют-наилучшие .характеристики технологических свойств. Показано, что скорость полимеризации евпэуа- '

и

щего, а также характеристики свойств ППЛ аавиояа ох концентрации катализатора и раeueров частиц порошковых твердых сплавов»

Для «аиболев подвой оценки влияния количества овявуюадго, концентрации катализатора и ревмера чаогиц поронка на хйрак«ерио-гики технологических овойотв ППЛ провели полный факторный эксперимент 23 о равномерным дублированием опытов. Подучены следупище уравнения регреооии;

Ух « 46,32 - 15ХХ + 1,43X2.- 8'<Х3 " ^«А ♦ 5,?8>'jXJ -

- I.œXgXji

У2 « 14,5 -5Xj + 6,5Х2 - 2,5X3 " 5Х1Х2 '

У3 а 3,025 + û|45Xj + 0,15Х2 - 0,375Х3 4 0,I5XjX3 |

« 34,38 + 3.I3XJ - 4,36Х2 - 9,3?Х3 tI«88X2X3 (

Ц • 15,5 +'2,75Xj + X,25Xg + Х3 + 0,75X^3 »

где Уj - прочность при растяиении, Si""1« ю~2 Ш!а) У2 - радиус хрупкого peBpvmeiwa (гибкооть),R-, p. У5 «■ ввчальнов электричеокое сопротивление, Jîe »iO*5 Оч.щ У^ - время лолт1брИ8зции овяаующего, % шш( У5 - площадь воздушных лор«

Х| - количао.ло связующего «а единицу обьеиа порошке,

f1cft ю3 кг/м3| Х2 - концентрация кйтвлиэвтора, m^fti Х3 * размер чаотмц порошка, Оц, мкм» Анализ полученных уравнений укавывает на ояожное и противоречивое влияние варьируемых факторов но свойства ППЛ« Таи например ( при ивкоимальйьис значениях концентрации катализатора (Xg) происходит повышение прочности ППЛ (У-j-) и уменыаавмя время поли-Ьврь.ации овдвукЖбгс (Ул), но при втои повыиавтоя енвчейия радиуса хрупкого разрушения (У2) (т.е. сииваг/<оя гибнооть) и количдо»-во воздушных лор (У5)| в также онияается элемропроводвооль ППЛ СУ3).

Для выбг.па вначений варьируемых Факторов, обеопочиваващ получение образцов ППЛ о эоранэе ееданными характеристиками технологических свойств использовали комплексный чоквзаяель качесгв? » • обобщенную Функцию жолагельноот.! Д . С учетом проведейных ранве теоретических и экспериментальных исследований была йооиввйейа ва-дача голучить образцы ППЛ со следующими характеристиками технологических свойств!

3^50 • Ю*2Ша| У2 <615 • Ю~3 м;

У3 £ 3,0 'Ю^ОМ.щ У^ & 30 мин; У5 ^

При переводе значений тэхнологичеоких свойств ППЛ в ооответ-отвующие желательиооти и пользовались опециально построенной номограммой (рио.2).

Наилучший обрввец ППЛ выл попу' эн а опыте №4, Д * 0,551 при следующих значениях варьируемых факторов:

Шса.» 0,15 «Ю3 кг/и3) Щ* » 0,5^ ¿ч< * 300 ♦ 350 мкм.

При втом характеристики технологических овойотв образцов ППЛ окевались следующими)

55,4* ю-2 9 »ИГ3 ы|

« 2,6' Ю-5 Ом«и{ Тп « 25 кйН{ Прдв 12%*

А главе проведены металлографические исследования полученных упрочнявадс композиционных покрытий, установлено влияние бооУава ППЛ и режимов прнвврм не «вменение значений фивико-меха-н-чеоких и эксплуатационных овойотв покрытия» выявлены рациональные значения варьируемых Факторов, при которых покрытие обладает вврайае заданными значениями эксплуатационных овойотв»

В результате ыегаллограФичвокйх исследований УКП уотааоялено, что наиненьшим количеатвоммакра- и микродефект овладеют покрытия о гранулированы« (размер гранул 200-315 мкм) опечейным твердым оплавол ТН20 при ш оодержании но более 55% объш покрытия* Глубина воны термичеокого влияния не неге))» детеяи составляет (1,0 - 1,4) • Ю"3 и»

Установлено, чт- наиболее сильное алняние на «вменение харай-териотин овойотв покрытия окавь^ам* оила : пуяьоов тока (Х^), продолжительность имиуяьоа тока обьампое оодержание упрочняющей Фазы (Х*)| ооо-ноиёниэ размеров частиц матрицы и УФ (Х^Ь Для комплексной оценки влияния зкаэаиных Факторов не изменение характеристик фиа'ико-ыэха жеомх и эксплуатационных овойотв покрытия провели полный факторный эксперимент гЧ Ревлйаация матрицы планирования эксперимента и проверка ататиотичеокой значимости коэффициентов позволили получять следующие уравнения ре реоомн

Ц» 7,52 + 2,16% - 0,7бХ2 2,63Х? - 0,65Х^ - 0,35X^2 + 0,34X^3 - 0,34ХгХ4 - 0,36Х2Х5 + 0,45Х3Х^ - О.ЗЗХ^Хз*

+ 0,34ХХХ3Х^ ;

У4 Уа У5 И- У5

,50 .3,8 .80

.на Д6 70

м М

.90 .50

.70 .50 ■V лЗ

.50 .20 АО. .30 .

М .10 га

.10 • г,б <0

• ^ » . 1,

19 1?

15 И

И

МПА м ОМ'М МИН. %

рио, 2. Номограмма для перевода ваачений такйологичеоких свойств ППЛ в соотвв^отвующие жел-те,,,ьности

1,...,5 - пряиие для перевода виачвиий ...,У5 ,

соответственно в'желательности Ор .

б - функцйя желательности.

У2 » 14,55 + 2,10Х£ + 1,34X2 + 0,89Х3 - 0,31Х4 -

- 0,11X^2 + 0,21X2X3 - 0,1г5Х2Х3 + 0,10X^3X31

У3 » 14,7? ♦ О.е^ - 0,60Х2 * 0,?7Х4 - 0,60Х1Х2 -

- М8Хг'3?

» 19,71 - 0,48X2 + 0,46Хг - 0,91Х3 - 1,75Х^ -

- 0,15X2X3 * 0,14ХгХ3 + 0,20Х2Х4 * 0,43X3X^5

У5 » 2,41 + 0,19X2 - 0,09Х2 + 0,ЗЗХ3 + 0,64Х^ +

+ 0,13Х^Х4 0,08ХгХ^ + 0,08Х1Х2Х3Х^;

Уб о 0,8 - 0,019X2 * 0,02ЭХ3 - - О.ООЗХ^ +

♦ 0,р03ХгХз + 0,01бХ1Х4 +0,002X2X3 + 0,004Х2Х4+ + 0,008х1х2х^ * 0,002x^3x^ 4 о,оозх2х3хА(

где Ут - прочность покрытия лрй рзотяяэййй, бр1^ *Ю Ша;

У2 - прочность оцепления о материалом детали при сдвиге, Т„д *Ю Ша$

У3 - относительное сопротивление трещинообрааованию» М 1

У^ - пористооть, П Я

У5 - относительная износостойкость, £ }

Уб - толщине приваренного слоя, «Ю*"3«.

Квн видно иь уравнений, влияние одном и того *е фактора на ту илй янув характеристику покрытий различно, поэтому для определения рационального ооотаваППЛ и режима Приварки использовали комплексный покаватель йёчеотва покрытий - обоб знвую функцию желательности Д .

Для выбора варианта пере оде яначей! "; озойста покрытия в соответствующие кеявтельнооти а , установили следующие требования к характеристик*ч покрытия, работающего в условиях трения скольжения и высоких удельных нагрузках:

У1>-9 -10 МПа? У2>14 • 10 ЫПа} У3?>Б} У5>3; (0,7^6 Уб 4 0,90)' Ю-Зм. •

Для перевода значений овойотв покрытия в соответствующие желательности пользовались номограммой (рио.З). Максимально^ значение обобщенной функции желательности Д а 0,786 было получено в опыте й5, при этом характеристики покрытия оказались следующими:

(6

ш

л

.ю

.8

.6

А

,1

/в

№

«в .1) #ы

1-л

/Л

л» б

я

[V

п

.ф

№

^шДлпА в

т мги у. м

Рио.з. Номограмма для-перевода значений фиэйко--механичвбкик в эксплуатационных свойств Ш й оьотвеМ4в>о«ив «вла.ег яоотй

1,..»,6- прямые для переводе шчаний У£,..мУб

соответственно а *влв»бШво*и 1*»., а^ V» 8 - функций «епв1Эйьноо«и.

с- УКП ^

Ър =13,6 .10 Ша; I сд, = 16,2 -ГО МПа; П =19;

П = 16,1%; £ » 3,8; 4л = 0,76 -Ю"3и.

При испытаниях полученного покрытия на машине трения С.УТ-1 по ГОСТ 23.224-86 установлено, что триботехничоскио характеристики пар трония образец с покрытием - колодка БрОЦС 5-5-5 и образец с покрытием - колодка сталь 45 (закелка ТБЧ) лучше, чем у эталонной пары (образец сталь 45 закалка ТВЧ - колодка БрОЦС 5-5-5) по прирабазываемости в 0,8 - 1,4 раза, оптимально!! рабочей нагрузке в 0,3 - 1,5 раза, коэффициенту трения в 18-22 раза. Покрытие наносили на оси катков экскаватора ЭО-4121. Ресурс соединения ось -- втулка повысился в 1,5-2 раза.

В шестой главе разработаны технологии изготовления и электроконтактной приварки порошково-полимерной ленты, предложены реко-монданчи по механической обработке упрочняющих композиционных покрытий, определена номенклатура восстанавливаемых (упрочняемых деталей) и представлены результаты эксплуатационных испытаний деталей с упрочняющий покрытием, проведена оценка технако-зкойоми-чосиой эффективности и результатов внедрения в производство рая-рзботзнной технологии йСП ППЛ»

Новая технология изготовления ППЛ (защищена авторским свидетельством) состоит из следующих операций. Смеситель (I) (рис.4) оагрухается необходимы« количеством порошка, связующего и катализатора, которые тщательно перемешиваются до получения од-ородной сноси. Приготовленная снеоь загруааегеп в доватор 2 и порциями подается в бушор 3» а затеи на вальцы 4, в которых происходит формирование ленты. Для предотвращения налипания но вальцы, смесь прокатывается в оболочках (полиэтилен» вощеная бумага), сформировал иая в оболочках лента наматывается на катушку а подается в печь для полимеризации связующего. Поело полимеризации сзязугсщйго оболочки отдаляются от ППЛ, р сама-лента сматывается в бухты» которое упаковываются й сдаются на склад Готовой продукции, Контроль качества изготовленной ППЛ соуг1сТвлявт опроделением значений технологических свойств по иогодикб; описанной в главе 4.

Предложенная технологическая схеыа и способ изготовления Ш1Л позволяет в 2 раза повысить производительность труда, снизить трудоемкость, а также обеспечивает необходимое качество изготавливаемого изделия. Опытный образец у тройства для формирования и резки .;ПЛ изготовлен во ВНИО "Ремдеталь". Оаидаемый экономический эффект

Рио.4. Технойогшокан схема изгоюйяанм ППЛ.

процесса

оз внедрения предлогаиного способа при программе изготовления А =» 10 тыс,п.ы, составляет Эг « 26,3 тыс.руб.

Технология ЭКП ППЛ ад 1.ару*ныо поверхности цилиндрических деталей представляет собой приварку узкой (5-6 им) властичной лаи-тц по винтовой линии с заданным перекрытием витков. Лонта наматывается на катушку и подается в зону приварки с поьсщью специального устройства. Приварка осуществляется роликаии-электродэии серийной установки 0II-I-02H "Реыдэталь". Раг-^ботаны состав и ро-аии приварки для нанесения упрочняющего композиционного покрытия (защищены авторским свидетельством) на детали, работающие в условиях траяия сколькзния и высоких удельных нагрузок.

Усаанозлеио, что мвханичеонуп обработку получанного понр^йя целесообразно проводить способом апекгрохимического абразивного шлифования, Применение способа в три раза увеличивает стойкость круга и в два pesa повисает производительность шлифования.

Розульготы зксплуатациоиьих испытаний даталой о упрочиявщщ п&иршявя показали, что УКП сяеду&т наносить на детали работавшие а условиях гранмя с ;йльш1йя и высоких удолышх нагрузок (ссй, saiiii» пальца азтоаобилвй^ йракюроа, эконавёторов и сельспоховяй-cïBoiiHiu иааин).

Пройэвоаогйайнуа проверку рааработавной технологии проводили в НПО "Cïapo" Госагропроиа Яа;св«ССР, э УМ Треста «осянгстрой-Нахапйзэцяй »23. Технология принята к анэдроний с оаядао^ш экойс-иичосшш зФФактои, соответственно 12,8 я 15»1 тио4рублей*

Годовой эконошмеский вффек* оз внедрения раз работа si ной технологии на Московском «ossesourma ааввдй и Москов-ком asîdpéMoaï-(ton езйоде йз оомааия» соответственно 5»? я 5 тыс.рублей»

ОБЩИЕ ШБОЯН

îé В раоульта^е анализа стоииооти, Доотушюсти и харш&'арнс-тик физико-иашшчееккх û.oitcîa ¡териаяой, иопойьдуа^х а поров-ковых композициях выявлено, что д качества матрицы наносишь покрытий целесообразно иопояьаовагь сплава на основа колеза, â л качества упрочняющая Фазы - грануян огшчоиайя боевояьфрам.вых твердых сплавов, а такае порошки карбидов «Игеана й ирамйий, оке. да алюминия.

2« Установлено, что одним из эффективных способов панеоовия порошковых композиций, содержав* упрочняющую фазу (карбид тита-

го

на, гранулы БВТС и др.) язляется элоктроконтактная приварка предварительно сформированных (в зиде эластичных лент) порошков о полимерны.« связующи.

3. Процесс стабильной подачи ГГПЛ в зону приварки возможен лишь при выполнении неравенства, устанавливающего необходимое соотношение ыевду ыеханическнын параметрами. Расчет рекимов качественной приварки ПИЛ необходимо осуществлять по системе уравнений, устанавливающих взаимосвязь мскду механическими и электрическими параметрами процесса.

Выбор «арки полимерного связующего» оценку качества приготовленного присадочного материала (ППЛ) целесообразно осуществлять по хараг.теристикаы технологических свойств ППЛ. В результата определенна рациональных значений количества полимерного спязуюздго, концентрации катализатора и размеров части;; порошка получены образцы ППЛ с заданными характеристиками: прочность при растяжении - 55,Ю"^ MJIe; радиус хрупкого разрушения (гибкость)- 9 -10~}ы; начальное электрическое сопротивление (электропропод-постъ) - 2,б»ю"^Ок.ц, время полимеризации связующего - 23 мин, плооддь воздушных пор - 12$6»

5. Оценку качества приварки ППЛ целесообразно проводить по аначенийм физико-механических и эксплуатационных свойств покрытия* В результате использования методики определения рационального состава и режима приварки Ш1Л получено упрочняющее покрытие с заданными характеристиками свойств: прочность при ростяжегии -

- 136 МПв» прочность сцепления с материалом детали - IG2 .МПа, относительное сояротивлениэ трещинообразовению - 16, пористость -

- 16$, относительная износостойкость - 3,8, толщина приваренного слоя - 0,?6*10""5м.

6. Установлено, что наибольшей эффективностью обладают следующие технологические схемы: при изготовлении ППЛ - формирование порошкоэо-полимерной смеои прокаткой в тпыщх о использованием полиэтиленовых оболочек; при 35Ш ППЛ - Подача в зону приварки в виде узкой (шириной 5-6 мм) ленты, намотвнной не Кагугаку.

7. Механическую обработку УКП целесообразно осуществлять способом электрохимического абразивного илифоваьия в соответствии с предложенными рекомендациями.

8. Эксплуатационные испытания упрочненных деталей покааали, что УКП следует наносить иа детали, работающие в условиях трония скольжения в высоких удельных нагрузок (оси, валы,пальцы ходовой

шоти тракторов, экскаваторов, автомобилей),

9. Разработанная технология нанесения УКП внедреиа яа Иос-совокои кокевенном заводе и Московской авторемонтной завода №3. Ъдовой экономический эффект соотавил, соответсвенно 5,7 и 5 тис. >уб. В результате опытно-производственной проверки технология при-тта к внедрении в НПО "Старо" Госагропроиа Латв.ССР и Управлении iexaниаации IC6 с ожидаемым экономический эффектом 12,2 и 15,1 тыс. iy6.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Способ изготовления поропково-полимарной ленты. Пологси-елыюе решение на ааявку 4462931/02 (II3748) (Поляченко A.B., гафонов A.D., Бойченко А.Э., Фатехов А.Х»)»

2. Состав поросшовой смеси длп- электроконтэктиой наплавки, олояительноо ропоиио на заявку №6706/27 (107256) (Koc.iUob К., оляченко A.B., Агафонов А.Ю., Шыадмнов П.С.).

3. Агафонов А.Ю», Косимой К., ймэдеэнов П.С» Способы упроч-зния деталей контагстной наваркой йэносоотойгих поирытий//Тезисы экладов Всесойзиого семинара на ВДНХ СССР. -МгЦШШТВИтрактор-зльхоэмаш, 1986, -С.19-21.

4. Поляченко A.B., Агафонов А.Ю., Косиыоя К. Фяаико-механи-гскио и эксплуатационные свойства покрытий, полученных влектро->нтактной приваркой коипозйциоиных поропковых твердых сплавов / ¡зисы докладов «а научно-технической конференции стран-членов 5В, ч«2* -Пятигорск Стазропольокото края, 1983. -С.36-37.

5. Агафонов A.D. Разработка технологии й материалов для юотановлоиил дэтчлей машш злоктроконтактноЯ наваркой компози-онних покрытий и Труди ГОСНИТИ« «.83. -Ы»Г00ИИ1И«1988. -С,3-8.

6. Косиной К», Агафонов А.35. Восстановление и упрочнение талой контактной паяаркой порошкових сплавов // Научно-тахничес-Й бюллетень ВИИ. Выпуск 71, -М: 1988. -С»33-35.

7» Агафонов А»Ю* Теоретическое й вкопариявнтальиое исследо-нно особенностей процесса электроконтактной приварки пороиково-олимериой лентм на наруяпые поверхности деталей типа "вал". -М, 88. -25 С. - Рукопись прздст.ВНПО "Ремдеталь"» Дет в АгроНИй-ИЙТО 22 марта 1988, № 356-СХ»

8. Абдурахиыов Г.У., Агафонов А.Ю., Косимов К. Оптимизация чального электрического сопротивления при злектроконтактной кварке порошковых твердых сплавов // Тезисы докладов на научно-эхнической конференции Мордовской АССР, Саранск, 1988. -С.28-29.

9. Поляченко A.B., Агафонов А.К). Исследование макро- и ' микроструктуры упрочняющих композиционных покрытий Ц Тезисы докладов на научно-технической конференции Мордовской АССР, Саранск, 1989. -С.27-28.

10. Поляченко A.B., Агафонов А.Ю. Технология упрочнения шеек валов КПП автомобилей // Тезисы докладов на цаучно-техничсокой конференции Иордовской АССР, Сараной, 1989. -С.20-21.

JLfaf-

Подписано к печати 16.04.90 Я-47654 Объем 1,0 печ.л. Тираж 100 экз. Заказ 490

Типография ВСХЙ30.14390п.г.Баложгха 8 Московской области