Введение к работе
Актуальность работы. Качество продукции и производительность роцесса ОМД определяется в основном состоянием рабочей поверх-ости деформирующего инструмента, динамикой изменения его профиля э время работы, а также скоростью изнашивания поверхностного яоя. Требуемые эксплуатационные свойства рабочего слоя могут ыть заданы в процессе изготовления деформирующего инструмента пи дополнительной обработкой, например, с применением технологий асококонцектрированного нагрева: лазерного, плазменного, электрон-)-лучевого.
В связи с этим, особую актуальность приобретает проблема потения априорной информации о закономерностях изнашивания инст-/гіента, особенно работающего в условиях значительных неравномер-« обжатий, и, следовательно, с высокой степенью неравномернос-t изнашивания.
Поэтому, задачи создания модели изнашивания деформирующего іструмента и разработка на этой основе методов комплексной диф-:ренциальной обработки рабочих поверхностей, позволяющих повніть износостойкость инструмента, качество и производительность юцессов ОМД, являются актуальными.
Цель работы. Повышение износостойкости и равномерности из-са технологического деформирующего инструмента на основе форми-вания требуемых свойств поверхностного слоя прогнозируемой диф-ренциальной обработкой с использованием плазменного упрочнения.
Научная новизна. На основе гипотезы о пропорциональности носа, работе сил трения - скольжения разработана математичес-я модель процесса изнашивания валков многовалковых калибров, зволяющая определить профиль активной образующей рабочей по-
4 верхности в любой момент времени в процессе прокатки.
Анализ результатов моделирования позволил предложить дифференциальный подход к исходной обработке рабочих поверхностей деформирующего инструмента, как систему способов формирования требуемых свойств поверхностного слоя с использованием плазменного упрочнения и других методов обработки.
При исследовании процесса плазменного упрочнения установлена связь между технологическими параметрами обработки с глубиной, твердостью и баллом мартенсита предварительно закаленной стали. Доказано, что увеличение скорости перемещения источника нагрева до 30 - 35 мм/с, при обработке закаленной стали 5ХВ2С в диапазоне мощностей плазменной струи 2,4 - 5,4 КБі способствует подавления явления структурной наследственности, что позволяет повысить износостойкость поверхности.
Впервые установлено, что проведение плазменной обработки предварительно упрочненной плазмой поверхности на более интенсивных режимах, позволяет предотвратить появление поверхностного оплавления и обеспечивает увеличение активной глубины упрочненного слоя.
Получены сведения о влиянии плазменной циклической обработки на характеристики упрочненной зоны в сером, половинчатом чугуне и закаленной стали 5ХВ2С.
Для определения области оптимальных реаимов упрочнения поставлена и решена краевая задача теплопроводности и выведены инженерные формулы для определения температуры нагрева при воздействии плазменной струи и глубины упрочненного слоя, позволявшие назначать требуемые режимы плазме-нного упрочнения.
Научно обоснована и предложена система способов поверхностно-пластического деформирования, позволяющая формировать характе-
іистики упрочненного слоя инструмента, соответствующие закономер-юстям изнашивания, для снижения неравномерности износа.
Практическая ценность работы. Разработан алгоритм и реали-ована на ЭШ программа расчета ожидаемых профилей износа валков процессе их работы, позволяющая контролировать профиль калибра алкоэ во времени.
На основе моделирования процесса плазменного нагрева раэра-отана методика определения оптимальных режимов плазменного уп-очнения материалов, используемых для изготовления деформирующе-о инструмента.
Аппроксимацией результатов расчета на созданной модели пред-ожены математические зависимости по определению температуры на-рева и глубины упрочненного слоя в результате плазменного упрочения, которые дают возможность назначать режимы обработки в за-исимости от условия подготовки и эксплуатации инструмента.
Научно обоснованы и разработаны технологии дифференциальной бработки инструмента, позволяющие компенсировать возникающую ри прокатке неравномерность износа по ширине бочки валка.
Реализация результатов работы в промышленности. Производ-твенные испытания валков многовалковых калибров осуществляли на елорецком металлургическом комбинате. Испытания холодновысадоч-их пуансонов на Магнитогорском метизно-металлургическом заводе.
Результаты испытаний показывают, что наличие упрочненного лоя на поверхности деформирующего инструмента позволяет повы-ить износостойкость поверхности в 1,5-2 раза, увеличить выход эдного, сократить расходы на инструмент, получить значительный кономический эффект.
Шесте с тем, испытания показали, что появление в структуре рупноигольчатого мартенсита после объемной закалки приводит к
б образованию трещин в процзссе эксплуатации и преждевременному виходу инструмента из строя.
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на ежегодных научно-технических конференциях Магнитогорской государственной горно-металлургической академии, начиная с 1988 года, на конференции "Вклад молодых ученых и специалистов в решении задач технического перевооружения области", г.Челябинск, 1989 г., на Всесоюзном научно-техническом семинаре "Новые технологии производства слоистых металлов и перспективы расширения их сортамента и применения", г.Магнитогорск, 1989 г., на Всесоюзной конференции "Создание и освоение экологически чистых, ресурсосберегающих технологий в черной металлургии", г.Донецк, 1991 г., на Межгосударственной конференции "Состояние и перспективы развития научно-технического потенциала Южно-Уральского региона", г.Магнитогорск, 1994 г.
Публикации. Основные результаты работы опубликованы в двенадцати научных трудах, новизна подтверждена четырьмя авторскими свидетельствами на изобретения.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы, включающегоIII наименований и приложения. Работа содержит 109 страниц машинописного текста, приложение, 42 рисунка , 30 таблиц.