Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ПЛАКИРОВАНИЕ ГИБКИМ ИНСТРУМЕНТОМ (СОСТОЯШШ ВОПРОСА)
1.1 Применение плакирования для обработки металлических изделий 7
1.2. Конструкции гибкого инструмента и причины выхода его из строя 10
1.3. Анализ существующих моделей напряженного и теплового состояния инструмента при эксплуатации. 14
1.4. Методы оценки выносливости и износостойкости проволочных элементов гибкого инструмента 19
1.5. Анализ известных исследований по влиянию износа и усталостного разрушения гибкого инструмента на свойства формируемого слоя 24
1.6. Цель и задачи исследования 27
2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО И НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОВОЛОЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ПЛАКИРОВАНИИ
2.1. Определение условий усталостного разрушения ворса 29
2.2. Модель расчета напряжений, действующих в проволочных элементах при обработке детали. 32
2.2.1. Алгоритм решения задачи методом конечных элементов 32
2.2.2. Результаты расчетов напряжений и проверка адекватности модели. 35
2.3. Математическая модель теплового состояния проволочного элемента при плакировании. 38
2.3.1. Постановка краевой задачи о распределении температурных полей в проволочном элементе 38
2.3.2. Алгоритм решения задачи методом конечных разностей 42
2.3.3. Результаты вычислительного эксперимента и проверка адекватности модели 43
2.4. Выводы по главе 51
3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ ГИБКОГО РШСТРУМЕНТА
3.1. Методика проведения испытаний на выносливость. 52
3.2. Экспериментальное исследование проволочных элементов из различных марок стали. 57
3.3. Исследование влияние температуры на выносливость проволочных элементов 65
3.4. Исследование усталостного разрушения гибкого инструмента 67
3.4.1. Влияние плотности набивки ворса 67
3.4.2. Влияние способа набора ворса в пучке 70
3.5. Алгоритм прогнозирования долговечности гибкого инструмента 76
3.6. Разработка конструкции гибкого инструмента повышенной долговечности. 78
3.7. Выводы по главе 83
4. РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПЛАКИРОВАНИЯ С УЧЕТОМ СТОЙКОСТИ ГИБКОГО ИНСТРУМЕНТА
4.1. Выбор режимов плакирования 84
4.2 Влияние режимов плакирования и состояния гибкого инструмента на толщину латунных покрытий 85
4.2.1. Методика проведения эксперимента 86
4.2.2. Статистическая обработка и анализ полученных результатов 88
4.3. Зависимость толщины алюминиевых покрытий от степени усталостного разрушения инструмента 98
4.4. Методика корректировки режимов плакирования по мере износа и усталостного разрушения гибкого инструмента 99
4.5. Выводы по главе 102
5. ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ
5.1. Методика выбора рациональных режимов плакирования серийно деталей механического оборудования 103
5.2. Оценка стоимости основных затрат при плакировании изделий , 105
5.3. Разработка технологии плакирования пар трения передвижных миксеров МП-600АС ОАО "ММК" 108
5.4. Нанесение антифрикционного покрытия на детали прокатного оборудования листопрокатного цеха №8 ОАО "ММК" 111
5.5 Выводы по главе. 115
Общие выводы 116
Список литературы 118
Приложения 1
Введение к работе
Важной задачей промышленности является использование новых экономически эффективных способов финишной обработки деталей, позволяющих увеличить срок их службы. Одним из способов поверхностного пластического деформирования с одновременным нанесением покрытия является метод плакирования гибким проволочным инструментом (ПГИ). Способ нанесения металлических покрытий проволочными щетками впервые был предложен А. А. Абиндером в 1940г. и усовершенствован в 1960 году советскими изобретателями Смирновым И.М., Николаевым H.A. и Крыловым С.Д. В его развитие большой вклад внесли работы коллектива ученых Магнитогорского государственного технологического университета: Белевского Л.С., Кадошникова В.И., Ошеверова И.И., Анцупова В.П., Савельева В.Б. и многих других.
В настоящее время этот способ уже зарекомендовал себя как эффективный технологический метод повьппения эксплуатационных свойств деталей, таких как износостойкость, усталостная прочность, сопротивление коррозии и другие. Однако применение его в серийном производстве затруднено рядом причин. Во-первых, низкой стойкостью самого гибкого проволочного инструмента, что обуславливает его высокий расход, большие затраты на замену и снижает экономическую эффективность этого метода. Во- вторых, износ и усталостное разрушение ворса гибкого инструмента в процессе обработки ведет к получению продукции, имеющей отклонения по геометрическим и механическим характеристикам от заданных, что затрудняет прогнозирование ресурса их работы.
Данная работа направлена на повышение долговечности деталей металлургического оборудования путем формирования антифрикционного покрытия плакированием гибким инструментом с учетом его износа и усталостного разрушения. Для этого в диссертационной работе решались следующие задачи:
- разработка математического аппарата, позволяющего определять поля напряжений и температур в гибком проволочном элементе (ворсинке) в зависимости от параметров процесса ПГИ;
- исследование усталостных свойств проволочных элементов из различных марок стали, применяемых для изготовления гибкого инструмента и пучков ворса, набранных различным способом;
- разработка алгоритма прогнозирования ресурса работы гибкого инструмента;
- исследование влияния режимов обработки и параметров гибкого инструмента на толщину наносимого слоя.
- разработка методики корректировки режимов плакирования по мере износа и усталостного разрушения гибкого инструмента для обеспечения заданной толщины формируемого слоя;
- разработка, на основании проведенных исследований, промышленных технологий производства деталей металлургического оборудования повышенной долговечности.
