CC BY
29
при разработке энергосберегающих технологий.
Полученные теоретические и экспериментальные результаты были использованы для разработки энергосберегающей технологии при шлифовании коленчатых валов двигателя марки Д-240 из стали 45 твёрдостью НЯС 52...58, с учётом существующей технологии. Шейки коленчатого вала обрабатывались с диаметра с1н = 75 мм, до с1к= 74,32 мм, нецилиндричность по чертежу не более 0,03 мм на длине 100 мм, шероховатость поверхности = 0,62 мкм.
Проведённые расчёты показали, что величина КПД операции шлифования шейки коленчатого вала на существующих режимах составила всего 2,1%.
За счёт изменения технологических условий операции шлифования - замены степени твёрдости круга с С2 на СМ1, увеличение режимов правки (8пр п п , 8П0П.п.п.) в 1,5 раза, смены Эмульсии на более современную марку СОТС - Укри-нол, величина КПД увеличилась до 6,4%, что в свою очередь привело к росту производительности съёма металла с 24 мм3/с до 68,7 мм3/с и соответственно снижению удельной работы шлифования с 191,2 Дж/мм3 до 65,8 Дж/мм3 при обработке одной шейки коленчатого вала.
Выводы. В процессе разработки энергосберегающих технологий при шлифовании шеек коленчатых валов необходимо использовать более универсальный термодинамический критерий эффективности - КПД Для достижения максимального значения КПД необходимо выбрать
УДК 621.78.011
наиболее рациональные технологические условия абразивной обработки шеек коленчатых валов (режимы обработки, марку абразивного круга, тип правящего инструмента и режимы правки, тип и расход СОТС). Повышение КПД ведёт к снижению энергозатрат и соответственно к повышению производительности процесса шлифования деталей.
Список литературы. 1. Постановление Правительства РФ №588 от 15 июня 1998 г. «О дополнительных мерах по стимулированию энергосбережения в России».
2. Постановление Правительства РФ №1225 от 31.12.2009 г. «О программах в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности».
3. Маслов E.H. Теория шлифования материалов / E.H. Маслов - М.: Машиностроение, 1974 - 362 с.
4. Коршунов В.Я. Исследование эффективности и качества процесса шлифования металлов и правки абразивных кругов / В.Я. Коршунов // Проблемы совершенствования управления качеством продукции в промышленности: Тез. Докл. на Рес-пуб. Межотраслевой научно-производственной конф. - Ташкент: 1978. - С. 99 - 100..
5. Коршунов В.Я. Термодинамический метод прогнозирования рациональных условий эксплуатации алмазно-абразивного инструмента / В.Я Коршунов, В.Н. Подураев, В.В. Федоров // Изв. вузов. Машиностроение. - 1981,- № 2 - С. 120 - 121.
6. Коршунов В.Я. Оптимизация технологических условий абразивной обработки по КПД / В.Я Коршунов // Станки и инструмент. - 1990. - №5. - С. 17 - 20.
ТЕРМООБРАБОТКА ВЫБРАКОВАННЫХ ЛИСТОВ РЕССОР ДЛЯ КОМПЕНСИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ РЕСТАВРАЦИИ ДЕТАЛЕЙ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ОРУДИЙ
Михальченков А.М., д.т.н., профессор Московский госуниверситет путей и сообщений - Брянский филиал МИИТ
Новиков A.A., аспирант ФГБОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия» Михальчеикова М.А., соискатель Брянский институт управления и бизнеса
Аннотация. Показано, что для увеличения твердости ранее термоупрочненной стали 60С2 следует провести нагрев до 820 - 840°С и охлаждение в воде. Подобный вид термообработки можно рекомендовать в качестве составной части технологического процесса восстановления деталей почвообрабатывающих машин, имеющих локальные износы.
Ключевые слова: термообработка, термоупрочнение, реставрация деталей, компенсирующие элементы, почвообрабатывающие орудия, твердость износостойкость.
Annotation. Shows that in order to increase the hardness of the heat-strengthened steel 60S2 previously should be heating up to 820 - 840° c and cooling water. This type of heat treatment can be recommended as an integral part of a technological process of the restoration of details of machines, tillage, having local wear.
Keywords: heat treatment, thermal hardening, restoration parts, compensating elements, tillage hardness wear resistance.
Детали рабочих органов почвообрабатывающих машин испытывают интенсивное абразивное изнашивание, следствием которого является их невысокий ресурс. Помимо этого, необходимость частой замены, огромные масштабы производства и высокая стоимость таких изделий делают вопрос увеличения их износостойкости актуальным. Одним из его решений является использование метода «термоупрочненных компенсирующих элементов» (ТКЭ) [1, 2], который позволяет восстанавливать детали с локальными износами, одновременно повышая их стойкость к абразивному изнашиванию. Подобным образом устраняют дефекты ряда деталей почвообрабатывающих орудий (плужные лемеха, стрельчатые лапы культиваторов) [2]. Метод заключается в замене изношенной части на новую, которая изготавливается из вышедших из строя упругих элементов подвесок автомобилей (листов рессор), но имеющих твердость не менее 40 НЯС. Такое значение, хотя и сравнительно велико, однако не может быть достаточным для обеспечения высокой износостойкости.
Например, материалы для абразивостойкой наплавки позволяют получать твердость наплавленного слоя более 60 НЯС [4]. Поэтому необходимо рассмотреть вопрос о возможности повышения этого параметра у компенсирующих элементов, не прибегая к существенному усложнению технологического процесса восстановления.
Известно, что рессорные листы подвергаются термической обработке (ТО) - закалка в масле и последующий средний отпуск. В таблице приведены показатели для наиболее употребляемых в отечественном машиностроении марок рессорно-пружинных сталей [3].
Метод упрочнения термической обработкой можно рассматривать в аспекте дальнейшего совершенствования технологического процесса с целью повышения твердости до 60 НЯС при подготовке компенсирующих элементов. Это обусловлено трудностью реализации отличных от ТО технологий на материале уже подвергнутом упрочняющим воздействиям.
Таблица 1 - Параметры режима термической обработки и твердость наиболее употребляемых в автомобилестроении рессорно - пружинных сталей
Марка стали Температура нагрева при закалке, °С Охлаждающая среда Температура отпуска, °С Твердость няс
65Г 790-815 масло 380-430 42-47
60С2 840-870 масло 400-510 43-50
50ХГА 840-870 масло 450-480 41-43
Эксперименты проводились на образцах с размерами 75 х 42 х 8 по двум технологическим направлениям: проведение повторной закалки от температур 740 - 900 °С с интервалом нагрева 20 и 10 °С; проведение отпуска закаленных с температуры 870 °С образцов от I = 100 - 600 °С и интервалом 100 °С (1 -температура обработки).
В качестве материала для исследовательской работы брались выбракованные листы рессор, изготовленные из стали 60С2 с исходной твердостью 43 - 44 НЯС. Охлаждающая среда - артезианская вода. Нагревательная печь - «СНОЛ 8.2/1100» с необходимыми параметрами по температуре и широкими возможностями их регулирования.
Охлаждение опытных образцов с температур 740 - 780°С сопровождается снижением исходной твердости до 34 - 37 НЯС (рисунок 1 а), связанное с структурными превращениями и образованием нижнего бейнита. Такая температура является граничным значением при полиморфных превращениях Ф < > А поэтому обеспечить высокую твердость не представляется возможным. Между тем этих величин I достаточно для изменений
структуры присущей предшествующей термо-упрочняющей обработке, так как они находятся за температурным пределом полиморфных превращений. В свою очередь структурные изменения, происходящие при нагреве от температуры 820°, и выше сопровождается такими превращениями, которые позволяют получить мартенситную структуру с твердостью 60 НЯС.
В целом же зависимость между НЯС и температурой (рисунок 1а) носит известный характер и не отличается от кривой, присущей подобным экспериментам со сталью не прошедшей предварительную упрочняющую термическую обработку. Из полученных результатов следует, что предыдущая термообработка не оказывает сколь-нибудь существенного влияния на твердость при повторной закалке с охлаждением в воде. При этом для достижения твердости 60 НЯС диапазон нагрева может быть снижен на 20°С в сравнении с рекомендуемыми технологическими условиями и составит 820 - 840°С (рекомендуемые 840 - 870°С). Подобное снижение I позволит уменьшить затраты электроэнергии, увеличивая тем самым экономическую эффективность технологии.
Твердость 80 <HRC> 60 40 20 0
54,7 60,3 60,2 6 1 59,5 62 ,7 59,1 62 ,1
33 ,8 37 ,3
740 780 800 820 840 850 860 870 880 900
Температура °С
а)
Твердость 70 (HRC)
60 ьо 40 30 20 10 О
53 ,4 63 01 5а,8
.6
4d ,ь
100 200 300 400 500 600
Температура 2 С
б)
Рис. 1. Влияние температуры закалки: а) и отпуска: б) на твердость предварительно термоупрочненной стали 60С2
Проведение закалки от 870°С и последующего отп\ска. как и ожидалось, повторяет известные. графические зависимости (рисунок 1 б). Между тем при таком виде термообработки можно достичь несколько большей твердости (отпуск от температуры 100 и 200°С). В тоже время, отмеченное повышение НЯС можно отнести к допустимым ошибкам прибора. С другой стороны достоверность результатов подтверждается высокой повторностью экспериментов. Замечено так же. что при отпуске с температу р 350 - 450°С твердость составляет 59-55 НЯС. превышая НЯС отмеченное в таблице. Следовательно, повторная упрочняющая термическая обработка путем закалки и среднего отпуска все же повышает твердость образцов.
В сравнении с первым технологическим вариантом технология, связанная с отпуском усложняет процесс реставрации. Нужно полагать, что наличие высокой твердости у компенсирующего элемента будет отрицательно влиять на прочность сварного соединения «остов детали - компенсирующий элемент». Многолетний опыт исследования штампосвар-ных лемехов позволяет говорить о высокой надежности сварных швов. В течение 6 - летних наблюдений за лемехами, восстановленными путем приваривания долота с твердостью 50 НЯС не было выявлено ни одного отказа из-за дефектов сварного содинения.
В связи с этим авторы считают, что увеличение твердости привариваемого элемента до 60 HRC будет целесообразным шагом в совершенствовании технологии восстановления. Исходя, из вышеизложенного, можно рекомендовать для повышения твердости компенсирующих элементов. изготовленных из выбракованных рессорных листов проведения только закалки с температуры 820 - 840°С. исключая отпуск.
Список литературы. I. Михальченков A.M., Комогорцсв В.Ф.. Минина С В. Изнашивание лемехов, восстановленных приваркой термоупрочненной режущей части с учетом положения заточки // Труды ГОСНИТИ, том 111, часть 2. Москва. 2013, С. 206-209.
2. Михальченков A.M., Паршикова Л.А.. Киселева Л.С. Классификация способов восстановления лемехов и возобновление их ресурса при наличии устранимых дефектов // Бюлл. науч. работ Брянского филиала МИИТ. №1 Брянск: ООО «Дизайн - Принт». С. 39-42.
3. Марочник сталей и сплавов / под ред. А С. Зубченко, - М.: «Машиностроение», 2001. - 672 с.
4 Присевок А.Ф Исследования сопротивления наплавочных материалов абразивному изнашиванию: Автореф дис. канд. техн. наук. -Минск. 1970. - 16 с.
