Введение к работе
Актуальность темы. Пиление ленточной пилой - простой, дешёвый и экономически выгодный способ распиловки, обеспечивающий вполне удовлетворительные результаты при раскрое различных материалов. В настоящее время существуют достаточно совершенные методы электронного управления ленточнопильными станками с целью получения оптимального выхода пиломатериалов, постоянно совершенствуется оборудование по уходу за пильными лентами.
Наибольший интерес у производителей пил для раскроя древесных материалов проявляется к углеродистым инструментальным сталям. Указанные стали предназначены для изготовления высокопроизводительного инструмента. Инструмент из этих сталей сохраняет высокую твёрдость и допускает применение производительных режимов резания древесины. Для соединения заготовок пил в замкнутое ленточное полотно используется стыковая сварка оплавлением. Данный способ является высокопроизводительным, обеспечивает стабильное формирование соединений и не удорожает стоимость пилы.
В тоже время опыт эксплуатации сварных ленточных пил из углеродистых сталей показал, что даже при эксплуатации в одинаковых условиях наблюдаются существенные различия в наработке полотна пилы до разрушения. Длительность наработки до разрушения полотна изменяется в пределах 20...550 часов. Такой разброс, с одной стороны, вызывает нарекания потребителей, а с другой - инициирует проведение исследований и разработку технологических мер, направленных на повышение стабильности эксплуатационных характеристик сварных ленточных пил.
Цель работы. Исследование особенностей формирования структуры соединения при стыковой сварке заготовок ленточных пил, характера разрушения их в процессе эксплуатации и разработка технологических мер, спо-
4 собствующих повышению стабильности эксплуатационных свойств ленточных пил.
В работе были поставлены и решены следующие задачи:
Анализ характера разрушения сварных соединений ленточных пил в процессе эксплуатации и определение основных причин нестабильности длительности наработки сварных пил до разрушения;
Исследование структуры сварного соединения ленточной пилы, полученного стыковой контактной сваркой;
Оценка влияния режимов стыковой сварки оплавлением на структуру и свойства сварных соединений углеродистой стали CR400;
Изучение влияния локальной поверхностной термообработки сварного соединения ленточной пилы на структуру соединения и его эксплуатационные характеристики;
Исследование влияния имплантации сварного соединения пилы ионами углерода на ее эксплуатационные характеристики.
Научная новизна.
1. Впервые установлено, что при стыковой сварке оплавлением заго-
-товок ленточных пил из углеродистых сталей во всем диапазоне режимов на
блюдается формирование в соединении светлой нетравящейся полоски с со
держанием углерода на уровне 0,12...0,18%. Разрушение ленточных пил в
эксплуатации начинается с основания зуба пилы и распространяется по свет
лой полоске в соединении.
Показано, что осуществление отпуска после сварки заготовок ленточных пил способствует некоторому повышению твердости и снятию напряжений в зоне сварного соединения. Проведение отпуска не оказывает заметного влияния на структуру и свойства светлой нетравящейся полоски в соединении.
Установлено, что локальная термическая обработка лазерным излучением сварных соединений ленточных пил инициирует формирование слоистой структуры в зоне соединения за счет высоких скоростей охлажде-
5 ния - твердого поверхностного слоя и относительно мягкой матрицы. Такая структура отличается стойкостью к образованию и распространению трещин, приводящих к разрушению ленточных пил в эксплуатации, и позволяет повысить срок эксплуатации пилы до разрушения до 750.. .800 часов.
4. Впервые показано, что ионная имплантация сварных соединений сталей У8 и CR400, полученных стыковой сваркой оплавлением, ионами углерода с дозами в пределах 1016...5'1017 ион/см2 повышает износостойкость при испытаниях. В основе этого явления лежит формирование специфической дислокационной структуры с характерными петлями и изгибами дислокационных линий, а также образование мелкодисперсных фаз типа цементита. Практическая ценность.
Разработана технология изготовления сварных ленточных пил, включающая обработку сварного соединения. Внедрение в производство предложенной технологи обеспечило стабилизацию наработки до разрушения полотен в эксплуатации до 750...800 часов. По результатам исследований выпущена производственная инструкция на изготовление сварных ленточных пил из стали CR400.
Апробация работы. Основные положения работы доложены на 1У Международной научно-практической конференции «Стабилизация экономического развития российской федерации». Пенза. 2005; на VI Международная научно-практическая конференция «Участие молодых ученых, инженеров и педагогов в разработке и реализации инновационных технологий». М.: МГИУ.2006; на Международной конференции «Молодые ученые - промышленности, науке, технологиям и профессиональному образованию: проблемы и новые решения». Москва. МГИУ. 2007.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов по работе, изложена на 180 страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка, 23 таблицы. Список литературы включает 92 наименования.
Методы исследования. В работе использованы современные методы металлографического, микрорентгеноспектрального, рентгеновского фазового анализа, современные методики исследования механических свойств, методы математической обработки результатов экспериментов и современная вычислительная техника.
