CC BY
63
5. Рабочее колесо центробежного вентилятора: патент № 2390658 Рос. Федерация. № 2008112791; заявл.02. 04. 2008; опубл. 27. 05. 2010. Бюл. № 15. 5 с.
РАЗРАБОТКА ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ЛАЗЕРНОГО УПРОЧНЕНИЯ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ
В СУДОРЕМОНТНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
С. С. Казаков, ст. преподаватель кафедры «Тракторы и автомобили» НГИЭИ;
Ю. И. Матвеев, д.т.н., профессор кафедры «ЭСЭУ» ВГАВТ
Аннотация. В статье приводится разработка технологии упрочнения поршневых колец в судоремонтном производстве. Разработан лазерный технологический комплекс и приспособления для обработки поршневых колец, приведены результаты натурных испытаний.
Ключевые слова: лазерное упрочнение, поршневое кольцо, износостойкость, надежность.
DEVELOPMENT OF INDUSTRIAL TECHNOLOGY OF
LASER HARDENING OF PISTON RINGS IN SHIP-REPAIR MANUFACTURE
S. S. Kazakov, the senior teacher of the chair «Tractors and cars» NGIEI;
Y. I. Matveev, the doctor of technical sciences, the professor of the chair «ESEU» VGIVT
Annotation: In article development of technology of hardening of piston rings in ship-repair manufacture is resulted.
And adaptations the laser technological complex is developed for processing piston rings, results of natural tests are resulted.
Keywords: Laser hardening, a piston ring, wear resistance, reliability.
При разработке технологий лазерного упрочнения ПК и внедрения их в промышленное производство, решался целый комплекс взаимосвязанных задач, который был условно разделён на несколько этапов
Первый этап - наиболее трудоёмкий и продолжительный: теоретическое обоснование целесообразности лазерного упрочнения ЦВ с проведением целого комплекса исследовательских работ.
Второй этап - практическое использование результатов исследований при лазерной обработке реальных деталей в лабораторных условиях, разработка опытных технологий с целью получения экспериментальных натурных образцов с лазерной термообработкой.
Третий этап - проведение всесторонних испытаний опытных партий экспериментальных деталей, как на испытательных стендах, так и в судовых условиях.
Четвёртый этап - разработка надёжных производственных технологий применительно к действующему производству судоремонтных и двигателестроительных предприятий.
При выполнении второго этапа решались следующие основные задачи:
- предварительно для каждой конкретной детали определялись основные и вспомогательные режимы лазерной обработки рабочих поверхностей;
- разрабатывались оптимальные схемы лазерного упрочнения рабочих поверхностей деталей;
- проектировалась и изготавливалась специальная ос-
настка для базирования и относительного перемещения лазерного луча и детали;
- определялся тип оптимального светопоглащающего покрытия и способ его нанесения на рабочие поверхности экспериментальных деталей;
- разрабатывалась оптимальная технология, обеспечивающая максимальную производительность лазерного процесса упрочнения.
Лазерное упрочнение рабочих поверхностей компрессионных колец СОД осуществлялось по двум вариантам: на СО2-лазере «Комета-2» и на лазерном технологическом комплексе ЛТН-103 (рис. 1, 2) [1].
Рис. 1. Общий вид лазерного комплекса С02-«Комета-2» с модулем для обработки ПК
Спроектированный нами технологический комплекс состоит из токарного станка с ЧПУ ТПК-125ВН (1), включающего стойку с УЧПУ (2) модели Н22-1Т, лазерного излучателя установленного на передней бабке станка (3), твёрдотельного лазера ЛТН-103 (4), оптический фокусирующей системы, смонтированной в резцедержателе суппорта станка (5) и сменного приспособления (6) для установки, базирования и вращения ПК (7).
В лазерном комплексе возможно использование всех функций станка с ЧПУ: пуск, остановка, вращение шпин-
деля с заданной скоростью, остановка шпинделя, движение суппорта в широком диапазоне подач по двум координатам в программируемом режиме.
Лазерный излучатель установлен на кронштейне, жёстко закреплён на передней бабке станка и выверен так что траектория лазерного луча параллельна оси шпинделя. Г е-нератор лазера расположен на минимальном расстоянии от излучателя и установлен рядом со станком.
Рис. 2. Общий вид лазерного технологического комплекса (а) и приспособления для обработки поршневых колец (б): 1 - генератор ЛТН - 103; 2 - излучатель; 3 -станок с ЧПУ; 4 - стойка ЧПУ; 5 - система фокусировки луча;
6 - приспособление для вращения кольца; 7 - поршневое кольцо
Оптическая система фокусировки состоит из призмы для поворота лазерного луча на ± 45° от оси излучения в сторону ПК и фокусирующей линзы, которая установлена в резцедержателе и может совершать движение вместе с суппортом в продольном направлении относительно детали и поперечном направлении относительно призмы вдоль трассы лазерного луча. Это позволяет совместить фокус
лазерного луча с профильной поверхностью ПК. Для лазерной обработки поршневых колец, размеры которых превышают допустимые геометрические параметры станка ТПК-125ВН, использовалось специальное приспособление (рис. 2, б). В конструкции данного приспособления предусмотрены два опорных ролика с профильными канавками, равными ширине устанавливаемого кольца, которые сопрягаются с наружной поверхностью кольца. Профильный прижимной ролик приспособления подпружинен к внутренней поверхности поршневого кольца. Один из опорных роликов имеет обрезиненную поверхность, является ведущим и установлен в центрах станка. ПК перед лазерной обработкой стягивают специальным замком в месте разреза. Данное приспособление достаточно технологично, обеспечивает высокую точность позиционирования, быстросменное и может быть взято за основу для проектирования и изготовления соответствующей оснастки для лазерного упрочнения поршневых колец в заводских условиях. Рассмотренный вариант технологического комплекса ЛТН-103 позволяет производить лазерную обработку не только поршневых компрессионных колец, но и упрочнять рабочие поверхности маслосъёмных колец (рис.3).
х 135
Рис. 3. Микроструктура рабочей поверхности поршневого маслосъемного кольца после лазерной обработки
Как показали результаты натурных испытаний, поршневые маслосъемные кольца с лазерной обработкой судовых дизелей 6 ЧРН 36/45 по работоспособности и износостойкости не уступают хромированным.
На основании натурных испытаний в судовых условиях установлено, что кольца с лазерной обработкой при наработке 7,5 тыс. ч по износостойкости не уступают хромированным поршневым кольцам (ОАО «РУМО»), а в сравнении с «сульфоцианированными» (ОАО «Завод Нижегородский Теплоход») превосходят в 1,8.. .2,2 раза.
Список литературы
1. Матвеев, Ю. И. Упрочнение поршневых колец лазерной обработкой. Тезисы докладов. / Ю. И. Матвеев,
И. И Прохоров. // Материалы Международной научно -практической конференции Н.Новгород, Н1 ТУ, 1994. - С. 91.
УНИФИЦИРОВАННЫЕ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ
П. А. Савиных, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Механизация животноводства» НИИ им.
Н. В. Рудницкого г. Киров;
А. Ю. Рындин, аспирант, преподаватель кафедры «Механика и сельскохозяйственные машины» НГИЭИ
Аннотация. В статье рассматриваются различные рабочие механизмы и узлы, применяемые на картофелеуборочных машинах в разный период времени. Описаны технологические процессы, принцип работы машин УКК-2 и УКП-2. Проанализированы сравнения с другими кар-
