1590

Совершенствование технологического процесса изготовления и восстановления вала привода мостов 2502128-10 автомобиля МАЗ в РУП “Завод Минскагропроммаш” с разработкой переналаживаемого кондуктора

ID: 211347
Дата закачки: 08 Июня 2020
Продавец: Shloma (Напишите, если есть вопросы)
    Посмотреть другие работы этого продавца

Тип работы: Диплом и связанное с ним
Форматы файлов: КОМПАС, Microsoft Word, Microsoft Excel

Описание:
Дипломный проект содержит расчетно-пояснительную записку на 124 с., графическую часть на 11 листах А1, 27 таблиц, 8 рисунков и 3 приложения.

В проекте приведен анализ существующих технологий изготовления и восстановления вала привода мостов автомобилей семейства МАЗ, осуществляемых на РУП “Завод Минскагропроммаш”. По результатам анализа предложены перспективные технологии изготовления и восстановления приводного вала насоса, с применением ЭМН с ППД.
В конструкторской части разработано универсальное сверлильное приспособление, предназначенное для сверления отверстий на деталях типа тело вращения.
В исследовательской части проекта рассмотрены вопросы управления производительностью и качеством покрытий полученных ЭМН с ППД.
В проекте рассмотрены вопросы состояния охраны труда и безопасности жизнедеятельности на РУП “Завод Минскагропроммаш”.
Произведен расчет технико-экономических показателей проекта, который показал целесообразность принятых в проекте решений.



СОДЕРЖАНИЕ

ВЕДЕНИЕ...
1. ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ И ЗАДАЧ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА
1.1 Краткая характеристика предприятия.....
1.2 Производственная структура предприятия......
1.3 Состав и характеристика цеха восстановления и изготовления деталей........
1.4 Режимы работы и годовые фонды рабочего времени.....
1.5 Техническая характеристика, краткое описание назначения,
устройства и принципа работы вала привода мостов автомобилей семейства МАЗ……
2 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВАЛА ПРИВОДА МОСТОВ АВТОМОБИЛЯ МАЗ
2.1 Назначение и конструкция детали....
2.2 Анализ технологичности конструкции детали.
2.3 Определение типа производства..
2.4 Выбор заготовки...
2.5 Выбор технологических баз и оценка точности базирования..
2.6 Проектирование маршрутного технологического процесса..
2.7 Расчет припусков на обработку..
2.8 Расчет режимов резания.....
2.9 Расчет норм времени.....
3 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВАЛА ПРИВОДА МОСТОВ АВТОМОБИЛЕЙ СЕМЕЙЧТВА МАЗ
3.1 Дефектация вала привода мостов автомобилей семейства МАЗ и выбор средств обнаружения дефектов……
3.2 Анализ существующих способов восстановления...
3.3 Выбор и обоснование способов устранения дефектов
3.4 Обоснование способов базирования детали...
3.5 Проектирование маршрута восстановления детали...
3.6 Обоснование технологических режимов и расчет норм времени.....
4 РАЗРАБОТКА СТАНОЧНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ
4.1 Описание устройства и принципа работы станочного приспособления...
4.2 Расчет приспособления на точность………
4.3 Расчет производительности приспособления...
5 ИССЛЕДОВАНИЕ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОКРЫТИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ НАПЛАВКОЙ И ЭЛЕК-ТРОМАГНИТНОЙ НАПЛАВКОЙ С ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ
5.1. Управление качеством и его контроль....
5.2 Сущность, особенности и технологические возможности процесса……
5.3 Определение триботехнических свойств покрытий, полученных электромагнитной наплавкой и электромагнитной наплавкой с поверхностным пластическим деформированием……
6 БЕЗОПАСТНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
6.1 Охрана труда.
6.1.1 Анализ состояния охраны труда на РУП “Завод Минскагропроммаш”...
6.1.2 Требования безопасности при изготовлении вала провода мостов автомобилей семейства МАЗ
6.1.3 Производственная санитария на участке восстановления валов РУП “Завод Минскагропроммаш”
6.1.4 Расчет вентиляции участка восстановления валов РУП “Завод Минскагропроммаш”……
6.1.5 Пожарная безопасность…
6.2 Безопасность жизнедеятельности в условиях чрезвычайных и экологически неблагоприятных ситуаций…
6.2.1 Экологическая безопасность…
6.2.2 Экологическая структура размещения и функционирования производственных объектов РУП «Завод Минскагропроммаш»...
6.2.3 Обоснование категории экологической опасности РУП «Завод Минскагропроммаш»…
6.2.4 Безопасность жизнедеятельности в условиях чрезвычай ных ситуаций…
7 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОТДЕЛЕНИЯ ИЗГАТОВЛЕНИЯ И ВОСТАНОВЛЕ-НИЯ ВАЛА ПРИВОДА МОСТОВ АВТОМОБИЛЕЙ СЕМЕЙСТВА МАЗ
7.1 Назначение отделения…
7.2 Обоснование технологического процесса
7.3 Производственная программа и годовой объем работ…
7.4 Расчет количества рабочих…
7.5 Расчет количества и подбор оборудования
7.6 Расчет количества рабочих мест
7.7 Технологическая планировка…
7.8 Расчет потребности в энергоресурсах…
8 РАЗРАБОТКА ОРГАНИЗАЦИОННЫХ ОСНОВ РАБОЧЕГО МЕСТА СВЕРЛОВЩИКА……
8.1 Обоснование оснащенности рабочего места сверловщика…
8.2 Планировка рабочего места сверловщика…
8.3 Паспорт рабочего места сверловщика
9 ТЕНИКО – ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА
9.1 Инвестиции..
9.2 Расчет себестоимости продукции..
9.3 Определение отпускных цен на восстановленные детали....
9.4 Оценка эффективности инвестиций…
9.5 Расчет критических объемов производства на предприятии..
РУП “Завод Минскагропроммаш”....
9.6 Технико-экономические показатели проекта..
ЗАКЛЮЧЕНИЕ....
ЛИТЕРАТУРА......
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Спецификация универсального сверлильного приспособления
Приложение 2. Комплект документов технологического процесса изготовления вала привода моста автомобиля МАЗ
Приложение 3. Комплект документов технологического процесса восстановления вала привода моста автомобиля МАЗ




2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВАЛА ПРИВОДА МОСТОВ АВТОМОБИЛЕЙ СЕ-МЕЙСТВА МАЗ

2.1 Назначение и конструкция детали
Класс детали- вал. Деталь- вал привода мостов, предназначен для передачи вращения к главной передаче. Допуски на размер и форму ответственных частей детали находятся в жестких пределах, что обусловлено повышенной точностью при установке детали на рабочее место. В качестве исполнительной поверхности выступают шлицы вала, к обработке которых предъявлены особые требования. Материал детали - Сталь 25ХГТ ГОСТ 4543-71. Данный материал характеризуется хорошей обрабатываемостью резанием. За конструкторские базы принимаем места под подшипник. Размер на участок под подшипник скольжения , под подшипник качения . Выбираем вид термообработки: нитроцементация
Процессы химико-термической обработки (цементации) в печах МИМП-СШЗ ведутся в атмосфере эндогаза с добавкой углеродосодержащего газа. В на-стоящее время - это наиболее современный и перспективный процесс насыщения деталей углеродом, поскольку позволяет регулировать углеродный потенциал атмосферы путем изменения количества дополнительно вводимого углеродосодержащего газа (пропана-бутана или метана), не изменяя при этом оптимальные условия эксплуатации катализатора, находящегося в блоке подготовки атмосферы. При получении глубоких слоев возможно проведение двухступенчатых процессов цементации с поддержанием в первый период высокого углеродного потенциала и дальнейшим его снижением в диффузионный период. Процесс нитроцементации проводится с дополнительной добавкой к цементационной атмосфере аммиака, при этом количество добавочного углеродосодержащего газа и аммиака должно быть ограничено, так как избыточное содержание азота и углерода, особенно при нитро-цементации легированных сталей, способствует сохранению остаточного аустенита в слое после закалки.
Таблица 2.1 - Химический состав детали

Таблица 2.2 - Механические характеристики детали



2.6 Проектирование маршрутного технологического процесса

Разрабатываемый маршрутный технологический процесс состоит из сле-дующих операций:
1. Ленточно-отрезная
2. Фрезерно-центровальная
3. Токарная с ЧПУ
4. Токарная с ЧПУ
5. Шлицефрезерная
6. Вертикально-сверлильная
7. Слесарная
8. Зубофрезерная
9. Термическая
10. Кругло-шлифовальная
11. Зубошлифовальная
12. Моечная
13. Контрольная.
Проектируя маршрутный ТП изготовления детали мы руководствовались следующими соображениями:
1. в первую очередь следует обрабатывать поверхности, принятые за чистовые (обработанные) технологические базы;
2. последовательность обработки зависит от системы простановки раз-меров. В начало маршрута выносят обработку той поверхности, относительно которой на чертеже координировано большее число других поверхностей;
3. при невысокой точности исходной заготовки сначала следует обрабаты-вать поверхности, имеющие наибольшую толщину удаляемого материала (для раннего выявления литейных и других дефектов, например раковин, включений, трещин, волосовин и т.п., и отсеивания брака). Далее последовательность операций необходимо устанавливать в зависимости от требуемой точности поверхности: чем точнее должна быть поверхность, тем позднее ее необходимо обрабатывать, так как обработка каждой последующей поверхности может вызывать искажение ранее обработанной поверхности (снятие каждого слоя металла с поверхности заготовки приводит к перераспределению остаточных напряжений, что и вызывает деформацию заготовки). Последней нужно обрабатывать ту поверхность, которая является наиболее точной и ответственной для работы детали в машине;
4. операции обработки поверхностей, имеющих второстепенное значение, не влияющих на точность основных параметров детали (сверление мелких отверстий, снятие фасок, прорезка канавок, удаление заусенцев и т.п.), следует выполнять в конце технологического процесса, но до операций окончательной обработки ответственных поверхностей. В конец маршрута желательно также выносить обработку легкоповреждаемых поверхностей, к которым относят, например, наружные резьбы, наружные зубчатые поверхности, наружные шлицевые поверхности и т.п.;
5. в том случае, когда заготовку подвергают термической обработке, для устранения возможных деформаций нужно предусматривать правку заготовки или повторную обработку отдельных поверхностей для обеспечения заданной точности и шероховатости.
Маршрут изготовления вала представлен в таблице 2.4




3.5 Проектирование маршрута восстановления детали
Восстановление валов рекомендуется вести по трем технологическим мар-шрутам как показано на рисунке 3.1
Следуя рекомендациям схемы приведенной выше составим технологический маршрут восстановления вала привода мостов автомобиля семейства МАЗ.
Маршрут восстановления вала привода мостов.
005 Центровальная (править центровые отверстия)
010 Токарная (точить поверхности под подшипник и шлицевую поверхность)
015 Шлифовальная (пов-ть под подшип)
020 Наплавочная (наплавить шлицевую поверхность)
025 Термическая (нормализация вала)
030 Токарная
035 Шлицерезерная (фрезеровать шлицы)
040 Термическая (нитроцементация шлицов)
045 Наплавочная
050 Шлифовальная (шлифовать поверхности)
055 Шлицешлифовальная (шлифовать шлиц)
060 Контрольная (контролировать поверхности).










4. РАЗРАБОТКА СТАНОЧНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ
Станочное приспособление применяется для установления заготовок на металлорежущих станках. Различают три вида приспособлений: специальные, специализированные, универсальные. Обоснованное применение станочных приспособлений позволяет уменьшить трудоемкость повысить точность обработки деталей.
4.1 Описание устройства и работы приспособления
Для получения отверстия диаметром 6,3 мм разрабатываем станочное приспособление кондуктор, позволяющее базировать деталь и получать отверстие с достаточной точностью.
Конструирование приспособления начинаем с разработки его принципи-альной схемы, которую оформляем в виде простейшего чертежа, выражающего основную идею. При разработке схемы сначала тонкими линиями наносим контуры обрабатываемой детали с учетом масштаба. Проекции располагаем на достаточном расстоянии друг от друга во избежание их взаимного перекрытия при последующем вычерчивании деталей приспособления. После этого на всех проекциях последовательно наносим установочные детали (опоры, упоры), детали зажимных устройств и поворотных механизмов. Затем разрабатываем конструкцию и вычерчиваем основание (корпус) приспособления и вспомогательные механизмы.
Работа приспособления заключается в следующем: вал устанавливают базовой поверхностью в призматические зажимы, зажимы приводятся в действие через систему рычагов. После установки заготовки в приспособлении сверлим отверстия.







5 УПРАВЛЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ И КАЧЕСТВОМ ПО-КРЫТИЯ, ПОЛУЧЕННОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ НАПЛАВКОЙ С ПО-ВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ

5.1 Управление качеством и его контроль
Системное управление качеством на сегодняшний день является основным способом создания конкурентоспособной продукции. Выпускать продукцию необходимого качества возможно лишь при условии создания систем управления качеством с учетом требований международных стандартов.
Главный инструмент управления качеством – это контроль. Статистический контроль качества основан на применении статистических методов на всех этапах производства, что в наивысшей степени способствует экономичному производству товаров, необходимых покупателю.

5.2 Сущность, особенности и технологические возможности процесса
Проблема повышения надежности и долговечности деталей машин в условиях интенсификации производства и ресурсо- и энергосбережения решается путем создания новых высокоэффективных технологических процессов, характеризующихся высокой производительностью, низкой энергоемкостью, безотходностью, экологической чистотой, обеспечивающих высокое качество изготовления изделий. Разработка технологий, повышающих износостойкость и антифрикционные свойства пар трения, работающих в условиях с неблагоприятными воздействиями окружающей среды, что характерно для многих деталей автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин и других, в настоящее время весьма актуальна. Особенно она важна для повышения ресурса деталей сельскохозяйственных машин при их упрочнении или восстановлении: они наряду с комплексом требуемых эксплуатационных свойств характеризуются низкой технологичностью при восстановлении традиционными способами и высокой стоимостью.
Известно, что упрочнение и восстановление деталей – основа ресурсо- энергосбережения в народном хозяйстве. Среди разнообразных способов упрочнения и восстановления различные схемы наплавки являются наиболее гибкими способами не только восстановления, но и увеличения ресурса и износостойкости деталей машин. Однако, повышенное тепловыделение при формировании поверхности наплавляемого слоя искажает геометрию заготовки деталей. В связи с этим использование способов с минимально необходимым нагревом и малыми величинами припусков под обработку становится задачей первостепенной важности. Одним из путей решения этой задачи является использование электромагнитной наплавки (ЭМН), которая позволяет получать необходимые технологические, физико-механические и эксплуатационные свойства материала при упрочнении и восстановлении быстро изнашиваемых высоконагруженных поверхностей деталей [2].
На рисунок 5.1 приведены схемы ЭМН, отражающие сущность способа на примере упрочнения наружных поверхностей деталей типа тел вращения. Заготовка 1 располагается на некотором расстоянии от полюсного наконечника 4 и сердечника 5 электромагнитной катушки 6. Сердечник и заготовка детали подключаются к источнику постоянного электрического тока. В задор между обрабатываемой поверхностью и полюсным наконечником из бункера-дозатора 3 подается порошок 2, обладающий магнитными свойствами, частицы которого выстраиваются вдоль силовых линий магнитного поля и замыкают цепь «заготовка-наконечник». Зерна порошка под действием энергии проходящего по ним тока нагреваются, расплавляются, и капли расплава порошка переносятся на обрабатываемую поверхность вращающейся заготовки.
Использование энергии магнитного поля при ЭМН в качестве связки зерен ферропорошка, находящихся в подвижно-связанном и скоординированном состоянии относительно обрабатываемой поверхности, существенным образом расширило технологические возможности последней.
Перспективным является комбинированный способ электромагнитной на-плавки с поверхностным пластическим деформированием покрытия (ППД) (ри-сунок 5.1, в). Он позволяет улучшить геометрические и физико-механические параметры качества восстановленной и упрочненной поверхности. Так, ППД изменяет остаточные напряжения растяжения после наплавки на напряжения сжатия и увеличивает плотность покрытия, что положительно влияет на износостойкость и усталостную прочность деталей машин; значительно снижается шероховатость поверхности после наплавки и повышается точность процесса наплавки .Устройства для реализации ЭМН просты и могут быть выполнены как по однополюсной (рисунок 5.1, а), так и по двухполюсной схеме (рисунок 5.1, б). Двухполюсная схема при прочих равных условиях обеспечивает более высокую стабильность и производительность наплавки, а однополюсная – сплошность и универсальность. Стабильность, производительность и прочность покрытия при ЭМН повышается, если подачу ферропорошка в рабочую зону осуществлять в потоке рабочей жидкости, которая при этом должна удовлетворять следующим условиям: низкой коррозионной активности к материалам ферропорошков и обрабатываемой детали; высокой температуре вспышки; хорошей фильтруемости; отсутствию запаха и низкой токсичности.
Вид, интенсивность и характер преобразования вводимой энергии – это главное, что определяет условия формирования покрытия, так как в противном случае невозможна активация соединения расплавленного материала с поверхностью заготовки. Вводимый порошок установленного химического состава обеспечивает формирование покрытия на упрочняемой или восстанавливаемой поверхности с заданными физико-химическими и механическими свойствами.
Результаты экспериментов показывают, что при ЭМН в рабочей зоне (пространство между полюсным наконечником и обрабатываемой поверхностью заготовки) может происходить один или несколько дуговых разрядов одновременно. Анализ результатов полученных осциллограмм показал, что при постоянном токе процесс ЭМН осуществляется в постоянном импульсном режиме с различной длительностью и периодом возникновения. Возникновение импульсов на одной из цепочек по времени никогда не совпадает с моментом возникновения на других. Установлено, что нагрев и плавление порошка повышается дополнительно благодаря взаимному влиянию дуговых разрядов в многомикроэлектродной системе.Следует отметить, что особенности переноса расплава на обрабатываемую поверхность при ЭМН зависят от конструктивных и технологических пара-метров устройства наплавки. Однако, энергия электрического и магнитного полей и пути ее преобразования – доминирующие факторы, определяющие характер способа формирования покрытия как физико-химического явления. Следовательно, с учетом процесса термодинамики ЭМН – процесс упрочнения или восстановления изделий в электромагнитном поле путем монолитного соединения расплавленного порошка с подплавленной поверхностью материала заготовки в результате введения и термодинамического и необратимого преобразования энергии и вещества в месте формирования покрытия. Монолитность соединения обеспечивается появлением атомно-молекулярных связей между элементарными частицами соединяемых материалов.
Известно, что наплавка заключается в использовании способов, при кото-рых за счет тепла внешнего источника подплавляются поверхность заготовки и присадочный порошок, в результате чего происходит их взаимодействие с образованием металлургической связи. Для соблюдения термодинамических условий взаимодействия необходимо преодолеть определенный энергетический барьер, величина которого характеризуется энергией активации. Нагрев системы повышает ее энтальпию, снижает уровень энергии активации, при этом по экспоненциальному закону возрастает число активизированных атомов. Теоретически для ЭМН при температуре 920...1030 °С по всей площади контакта «обрабатываемая поверхность-расплав порошка» осуществляется прочная металлическая связь и адгезия материалов.
Полная адгезия наплавленных покрытий происходит из-за сил механиче-ского зацепления, сил межмолекулярного взаимодействия (Ван-дер-Ваальсовые силы) и возникновения энергии связей при образовании нового соединения.


Установка состоит из следующих элементов: 1 – заготовка; 2 – ферропорошок; 3 – бункер-дозатор; 4 – полюсный наконечник; 5 – сердечник электромагнита; 6 – электромагнитная катушка; 7 – скользящий контакт; 8 – одношариковый накатник
Взаимодействие между покрытием и основой при ЭМН можно условно разделить на следующие последовательные стадии:
1.  образование контакта – физическое сближение жидких частиц ферропорошка и основы на расстояние, достаточное для химического взаимодействия;
2.  активация и химическое взаимодействие атомов, приводящее к установлению прочной химической связи между ними, определяемой квантовыми процессами электрического взаимодействия;
3.  релаксационные процессы – рекристаллизация, гетеродиффузия, образование новых фаз.
 Первые две стадии протекают на поверхности, а последняя – в объеме материала.
 При определенных условиях процесс образования прочной химиче-ской связи между жидкими частицами и основой можно представить как топохимическую мономолекулярную реакцию и описать с помощью кинетического уравнения типа Аррениуса [5].
(5.1)
ta – время, необходимое для того, чтобы прореагировало N атомов на поверхности основы;
N0 – общее число атомов на поверхности основы;
E0 – энергия активации, которой должны обладать атомы поверхности основы;
T – температура, при которой происходит процесс;
 – частота собственных колебаний атомов (Р – давление, С – величина, характеризующая состав и свойства материала);
k – постоянная Больцмана.
 Из этого уравнения можно вычислить величину относительной проч-ности соединения
(5.2)
 Одним из главных параметров, характеризующих кинетику протекания химической реакции, является температура, установившаяся в контакте «жидкая частица-твердая основа». Скорость реакции зависит от условий активации атомов основы, так как все атомы расплавленной частицы активизированы.
 Кинетическое уравнение скорости реакции в дифференциальной форме можно представить выражением [5]
(5.3)
где X – число атомов, прореагировавших за время t;
Tk – температура контакта;
S – энтропия активации, учитывающая вероятность W1 благоприятной ориентации возбужденных атомов вещества в зоне химического взаимодействия и вероятность W2 совпадения моментов и их возбуждения (S = klnW1W2).
 В случае наплавки ферропорошка на основе железа и легирующих элементов конфигурационная энтропия мала, поэтому энтропийный член можно принять равным единице.
 Тогда имеем
(5.4)
 После интегрирования (при Tk = const) в пределах: при t = 0, X = 0 и при t = ta, X = N – получим длительность процесса активации реакции, в те-чение которой прореагирует N атомов,
(5.5)
 Однако, рассматривая механизм, взаимодействие материалов при плазменном напылении и принимая взаимную независимость поведения частиц на основе, было показано, что можно в первом приближении осуществить решение задачи описания теплофизических и физико-химических явлений при затвердевании расплавленной частицы на твёрдой основе. Следовательно, можно предположить, что и для ЭМН кинетика образования связей описывается топохимическими реакциями. Определяющими факторами в процессе формирования химических связей являются температура, длительность взаимодействия энергии вещества, давление, а также свойства материалов порошка и основы [7].
Метод ЭМН peaлизуeтся при различных источниках разрядного тока, но выбор его имеет большое значение, так как производительность наплавки зависит от параметров электрических импульсов. Наибольшее применение в производстве нашли сварочные выпрямители ВД-401, которые позволяют регулировать силу разрядного тока в пределах 60...500 А.
При подключении магнитной системы установок для ЭМН к источникам питания необходимо учитывать взаимную направленность электрического тока и магнитной индукции. Возможны четыре схемы подключения (рисунок 5.2). Так, наибольшую производительность и сплошность покрытия обеспечивает схема б, наибольшую микротвердость покрытия – схема в, наименьшую микротвердость зоны термического влияния – схема г, наименьшую производительность – схема а.
Установлено, что ЭМН, к достоинствам которой следует отнести вы-сокую прочность соединения наплавленного покрытия с основой, повышенную износостойкость, минимальное тепловыделение и расплавление материала основы, что исключает термическое деформирование обрабатываемых деталей, эффективна при упрочнении и восстановлении посадочных поверхностей под подшипники, зубчатые колеса, шкивы и другие детали. Известно, что валы и оси составляют основную часть номенклатуры восстанавливаемых деталей тракторов, автомобилей и сельскохозяйственной техники. В большинстве эти детали лимитируют ресурс узлов машин и механизмов. Коэффициент их восстановления при капитальном ремонте составляет 0,25...0,95. При этом из всей совокупности восстанавливаемых поверхностей валов 46 % изнашивается до 0,3 мм; 27 % от 0,3 до 0,6 мм. С учетом того, что при ЭМН толщина покрытия достигает до 0,5 мм на сторону, то становится ясно, что область применения метода наиболее рациональна при упрочнении и (или) восстановлении посадочных мест валов, осей и других тел вращения. Поэтому применение ЭМН для упрочнения и восстановления деталей машин можно рассматривать, как технологический путь повышения долговечности и надежности изделий.


5.3 Определение триботехнических свойств поркрытий, полученных электромагнитной наплавкой с поверхностным пластическим деформированием

Физико-механические и эксплуатационные свойства поверхностных слоев деталей машин, в том числе восстановленных, в значительной степени определяют их надежность и долговечность. В связи с этим придается большое значение обеспечению высокого качества рабочих поверхностей деталей после их восстановления методами наплавки.
Поскольку наплавленный металл отличается неоднородностью структуры и химического состава, наличием сварочных дефектов (пор, трещин, шлаковых включений и др.), значительными колебаниями твердости, высокой внутренней напряженностью и другими подобными дефектами представляет большой интерес оценка эксплуатационных свойств покрытий, полученных электромагнитной наплавкой (ЭМН) и ЭМН с поверхностным пластическим деформированием (ППД) различных ферромагнитных порошков.
Известно, что скорость изнашивания находится в обратной зависимости от качества поверхностного слоя детали, а качество этого слоя находится в прямой зависимости от химического состава материала, микро- и субмикроструктуры. Процессы изнашивания зависят также и от сил трения, о природе которых существует несколько теорий: механическая, молекулярная, молекулярно-механическая.
В данной работе представлены результаты исследования износостойкости покрытий, полученные в условиях гидроабразивного изнашивания при трении скольжения на машине 2070 СМТ-1 (рисунок 5.3). Количественная оценка износостойкости покрытий сделана по схеме "вал-колодка" линейным методом при следующих условиях: удельная нагрузка 3 МПа, относительная скорость скольжения 1,2 м/с, среда - масло индустриальное 20, содержащее 2% карбида бора зернистостью 4-5 мкм. Для каждой партии (по 10 образцов) испытываемых образцов использовали свежую порцию смеси.
Компоненты и условия испытаний выбирались как наиболее объективно отражающие условия работы ряда деталей сопряжений "вал-подшипник скольжения" тракторов, автомобилей, сельскохозяйственных, транспортных, дорожно-строительных и ряда других машин, которые обычно выходят из строя по причине абразивного изнашивания. Покрытия толщиной 1 мм наносили на цилиндрические образцы из стали 45 с наружным диаметром 40 мм, внутренним 16мм, высотой 12мм, подвергнутые нормализации. Колодка из чу¬гуна ХТВ ГОСТ 3185-74 имела высоту 10 мм, что позволило сохранять из¬мерительную базу, так как по краям образца оставались цилиндрические ленточки. Линейные измерения образцов производили в двух взаимнопер-пендикулярных плоскостях по двум сечениям, колодку измеряли в цен-тральной радиальной плоскости по двум сечениям, используя оптический длинномер ИЗВ-1 (точность измерения 0,001 мм).Износостойкость покрытий определялась на образцах, наплавленных и обработанных при оптимальных условиях и режимах формирования покрытий (образцы после наплавки под-вергали абразивному шлифованию и магнитно-абразивной обработке для получения шероховатости поверхности Rа 0,63 мкм) в сопоставлении с эталоном (сталь 45 нормализованная и закаленная на глубину 1,2... 1,6 мм до 52...54 HRC).
Абразивные частицы во взвешенном состоянии в период испытаний под-держивались лопастями крыльчатки, посаженной на одном валу с образ¬цом, а стабильность температурного режима смеси - пропусканием воды че¬рез двойное дно камеры. Образцы после наплавки покрытий шлифовались. Затем они прирабатывались с колодкой. Окончание приработки определяли по стабилизации момента трения пары. Режим испытаний соответствовал условиям работы деталей машин, для которых характерна скорость скольжения до 2,5 м/с и удельная нагрузка 1,5...3,0 МПа.
Оценку износостойкости покрытий при сравнительных испытаниях производили по средней для испытываемых покрытий интенсивности изна-шивания определяемой по формуле
(5.6)
где - линейный износ на диаметр образца, мкм;
- путь трения за время испытаний, км, равный
(5.7)
где - номинальный диаметр образца, мм;
- общее число оборотов, совершенное образцом.
При испытаниях определяли также момент и коэффициент трения раз-личных пар. Коэффициент трения определяли из зависимости
, (5.8)
где - момент трения, Нм;
- радиус образца, м;
- нагрузка на образец, Н.
Коэффициент трения определяли из зависимости
, (5.9)
где - момент трения, Нм;
- радиус образца, м;
- нагрузка на образец, Н.
Кроме того, учитывали, что абразивное изнашивание имеет преимущест-венно механический характер разрушения поверхности. Интенсивность его при этом в наибольшей степени зависит от твердости сопрягаемых материалов, удельной нагрузки и скорости перемещения.
Износостойкость покрытий для различных материалов порошков при-ведена в таблице 5.1 и таблице 5.2. Анализ их показывает, что решающее влияние на износостойкость покрытий оказывает химический и фазовый составы покрытий, а так же и метод их нанесения. Так, покрытия, полученные ЭМН с ППД, для всех исследуемых материалов порошков имеют более высокую износостойкость по сравнению с покрытиями, полученными ЭМН. Обусловлено это тем, что ППД повышает плотность и однородность покрытия; воздействует на формирование его структуры, делая ее более дисперсной; приводит к изменению характера распределения упрочненного слоя, в котором происходят превращения, соответствующие полной закалке; переводит тангенциальные остаточные напряжения растяжения в напряжения сжатия [1].

Рисунок 5.3 - Принципиальная схема установки для испытания материалов на износ в условиях гидроабразивного смазывания
1 — корпус камеры; 2 — трубка для слива масла; 3 — кожух охлаждения; 4 — камеры для масла; 5 — магнитные пробки; 6 —ролик для испытания на износ: 7 — шпиндель машины; 8 — колодка ролика; 9 — термопара; 10 — потенциометр; 11 — потенциометр для измерения момента трения; 12 — счетчик оборотов ролика; 13 — бак с водой; 14 — водяной насос; 15 —мембранный насос; 16— трехходовой кран.
В связи с этим повышается твердость покрытий и соответственно сопро-тивление механическому разрушению их поверхности, что и увеличивает износостойкость покрытий. Наибольшей износостойкостью обладают покрытия из порошков быстрорежущих сталей Р6М5ФЗ и Р6М5К5, а также ферробора ФБ-3 и сплава С-300.
Известно, что одним из важных показателей качества процессов формирования рабочих поверхностей трения при любых технологических схемах являются стабильность и воспроизводимость неизменных эксплуата-ционных свойств изделий. В этой связи значительный интерес вызывает со-поставление дисперсии результатов испытаний износостойкости покрытий, полученных ЭМН и ЭМН с ППД.
Таблица 5.1 - Износостойкость покрытия и контртела, полученного ЭМН, в условиях гидроабразивного изнашивания при трении скольжения





Таблица 5.2 - Износостойкость покрытия и контртела, полученного ЭМН с ППД, в условиях гидроабразивного изнашивания при трении скольжения

Из таблицы 5.1 и таблицы 5.2 видно, что износостойкость этих покрытий значительно выше износостойкости эталона. Так для порошка Р6М5Ф3 она в 1,72 раза больше для ЭМН и в 1,84 раза -для ЭМН с ППД. Далее в порядке убывания износостойкости следуют покрытия из порошков Fe-10%V и ПР Сталь-45 1%-В. Износостойкость их по сравнению с эталоном для Fe-10%V больше в 1,1 и 1,3 раза, для ПР Сталь-45 1%-В - в 1,1 и 1,2 раза соответственно для ЭМН и ЭМН с ППД. Покрытия из порошка Fe-Ti, полученные ЭМН и ЭМН с ППД, имеют износостойкость почти равную эталону. Такую низкую износостойкость по сравнению с остальными составами порошков можно объяснить отсутствием карбидных фаз в структуре покрытия из порошка Fe-Ti.
Следовательно, в порядке убывания износостойкости покрытий последние можно как для ЭМН, так и для ЭМН с ППД расположить в следующей последовательности:
P6M5Ф3→P6M5K5→C-300→ФБ-3→Fe-10%V→ПP Cталь45-l%B→Fe-Ti.
Минимальный износ контртела и сопряжения в телом полученного для покрытия из порошка С-300, что обусловлено наличием в структуре покрытия остаточного аустенита - пластичной и более мягкой фазы, которая выполняет роль демпфера, снижающего динамические нагрузки на поверхностный слой и ускоряет процесс приработки деталей сопряжения. Сопряжение деталей с таким покрытием имеет небольшой момент и коэффициент трения как со смазкой, так и без нее. Износостойкость сопряжений с покрытиями из порошков С-300, Р6М5ФЗ и Р6М5К5 по сравнению с износостойкостью эталона, полученных как ЭМН, так и ЭМН с ППД, уменьшилась соответственно на 1,82 и 1,86; 1,50 и 1,57; 1,38 и 1,41.Для покрытий из порошков Fe-10%V, Fe-Ti, ПР Сталь-45 1%-В и ФБ-3 износостойкость увеличилась соответственно на 1,23 и 1,22; 1,19 и 1,16; 1,17 и 1,19; 1,22 и 1,20. Последние сопряжения имеют по сравнению с первыми наибольший момент и коэффициент трения со смазкой и без нее. Следовательно, для сопряжений, работающих при трении скольжения, желательно применять покрытия из порошков С-300, Р6М5ФЗ и Р6М5К5, а для неподвижных соединений лучше применять покрытия из порошков ФБ-3, Fe-10%V, ПР Сталь 45-1 %В и Fe-Ti.
Важными показателями качества процессов формирования рабочих по-верхностей трения при любых технологических схемах является стабильность и воспроизводимость неизменных эксплуатационных свойств изделий. Для ЭМН с ППД разброс данных не превышает 5...8% - для ЭМН -12%, что свидетельствует о стабильности параметров процесса электромагнитной на-плавки.






Размер файла: 6,5 Мбайт
Фаил: (.rar)

Скачать

Добавить в корзину

Занесено в корзину

        Коментариев: 0

Есть вопросы? Посмотри часто задаваемые вопросы и ответы на них.
Опять не то? Мы можем помочь сделать!

Некоторые похожие работы:

К сожалению, точных предложений нет. Рекомендуем воспользоваться поиском по базе.