авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Разработка научных основ повышения работоспособности рабочих органов и инструментов машин и оборудования лесного комплекса

-- [ Страница 4 ] --

Наибольшие величины микротвердости Нµ, ГПа составили 12.5 – 13.7, что связано с интенсификацией насыщения твердого раствора углеродом и легирующими элементами в индуцированном состоянии.

Обобщая, следует отметить, что наибольшая степень упрочнения наблюдается при параллельной ориентации кристаллографических направлений для кристаллов с ОЦК- решеткой – [111], для кристаллов с ГЦК-решеткой [110], для кристаллов с ГПУ-решеткой-[0001] внешней нагрузке, а наи меньшая – при параллельности направлений для кристаллов с ОЦК и ГЦК- решетками – [100], для кристаллов с ГПУ- решеткой – [2110].

 Рисунок 9- Зависимость коэффициента-19

Рисунок 9- Зависимость коэффициента анизотропии от напряженности внешнего магнитного поля (q = 2,0 Дж/мм2)

Установлено, что при осаждении на поверхности инструментальных сталей в магнитном поле покрытий хрома обеспечивается их кристаллографическое текстурирование, сопровождающееся вариацией величинами микротвердости в в зависимости от формируемого формата кристаллографического упорядочения в среднем на 40 %. Установлено, что в осаждаемых покрытиях образуются благоприятные остаточных напряжения сжатия. Отмечено также, что осаждение в качестве промежуточного (диффузионного) и защитного слоя из комплекса Zn-Ni снижает уровень напряженного состояния в верхних слоях покрытия, а также в диффузионном слое. При этом практически отсутствуют микрорасслоения и трещинообразование.

В восьмом разделе приведены результаты исследований влияния условий выполнения упрочняющей обработки на работоспособность образцов инструментов; представлены производственные рекомендации по реализации упрочнения, приведены результаты внедрения. В экспериментах использовались пильные цепи ПЦП-15М и ПЦУ-20, ножи сборных дереворежущих фрез и рабочих валов станков продольно-фрезерной группы мод. ФСШ-4, Manko (Финляндия), С-10, СФ4-4 и др.; бумагорежущий инструмент в ассортименте линий "АГАТ" и ЛГПК-125П. В качестве контрольного принимался период стойкости серийно выпускаемого инструмента, прошедшего объемную термообработку.

Установлено, что повышение величины деформационных напряжений сжатия способствует снижению общей величины износа в среднем на 30 – 40 % для рабочих органов и инструментов лезвийного и 25 - 30 % деформационного типов. При этом отмечено, что меньшая величина износостойкости, как правило, относится к инструментам, работающим в сопряжении.

Исследования изнашивания образцов инструментальных материалов в индуцированном состоянии (таблица 3) позволили отметить положительную динамику износостойкости с ростом напряженности магнитного поля. При непосредственном контакте магнита с образцом (фрезерование древесины, продольное разрезание картона и бумаги), а также при его периодическом прохождении зоны индуцирования (при строгании и сверлении древесины, поперечном разрезании картона), отмечено преобладающее влияние на износостойкость времени индуцирования, размагничивающих потерь и схемы расположения полюсов. Повышение стойкости инструментальных материалов установлено в среднем на 30-45 %.

Создание на изнашиваемой поверхности инструмента S-формата текстуры при лазерном упрочнении способствует повышению стойкости в среднем на 40-50 % за счет повышения микротвердости и контактной жесткости, а также высокой дисперсности структуры.

а б

Рисунок 10 - Поверхность образцов в пределах ЗЛВ а - радиальные микротрещины (Е = 2.8 Дж/мм2, Н=0), б - расширение области эпицентренного осаждения материала (Е = 2.8 Дж/мм2,Н = 270 кА/м,),

Исследовалась интенсивность изнашивания текстурированных покрытий на образцах в зависимости от кристаллографической ориентации в зональных рядах. При этом принималось во внимание, что осаждаемый элемент слоя, выполняющего защитную функцию, назначается также и для функционального, с различием лишь в текстурном формате.

Отмечена резко возрастающая интенсивность изнашивания покрытия в ориентации <100>/<110> (рисунок 11). Анализ топографии поверхности позволил установить значительные искажения первоначального состояния, выраженные в образовании рыхлых, частично деформированных участков, в которых интенсифицируется отделение продуктов износа. При вариации соотношением значений толщины защитного и функционального слоев было отмечено, что благоприятным с позиции износостойкости является величина 1/20; с последующим уменьшением толщины защитного слоя (1/30) интенсивность изнашивания возрастает.

Таблица 3 – Результаты исследований закономерностей изнашивания инструментальных

материалов при индуцировании

Инструмент лезвийных типов
При контактном намагничивании При бесконтактном намагничивании
Материал образцов Выкраш., х10-6 м Изнаш., х10-6 м Общая, х10-6 м Напряженность поля. Н, кА/м / изнаш. мат. Выкраш., х10-6 м Изнаш., х10-6 м Общая, х10-6 м
1 2 3 4 5 6 8 9
8Х6НФТ 319 714 1033 30 / древесина 404 840 1244
Р6М5 109.4 380 489.4 23 / древесина 220 410 630
8Х6НФТ 39.2 61.4 100.6 30 / картон 86.7 122.3 209
Р6М5 18.4 32.3 50.7 23.8 / картон 31.3 44.4 75.7
ШХ15 31.2 58.8 90 30 / картон 54.4 74.7 129.1
65Г 28.7 50.7 79.4 30 / картон 40.2 71.5 111.7
9ХФ 71.4 69.8 141.2 30 / картон 112.8 260.7 373.
5
Х12М 30.3 51.2 87.5 11.9 / бумага 48.3 81.1 129.4

Отличительной особенностью изнашивания является образование поверхностных повреждений у образцов с одинаковым элементным составом и текстурным форматом кристаллографического упорядочения в структуре покрытия. Наибольшей износостойкостью отличались образцы дисковых ножей, в которых верхний (основной делительный) нож имел текстурированный хромовый осадок, а нижний – выполнялся с объемной термообработкой или имел защитный слой Zn-Ni.

Анализ результатов испытаний инструментов разных типов позволил выработать следующие рекомендации:

  1. Для дерево- и бумагорежущих инструментов сменных типов (ножей фрез, ножевых валов, короснимателей, лущильных, строгальных, просечных и перфорационных) рекомендованным способом упрочнения является формирование в режущей части регламентированного уровня напряженного состояния на основе технологической деформации или эффекта магнитострикции. При этом наибольшая степень упрочнения обеспечивается при величине деформации в пределах 0.25 % - 0.3 % или напряженности внешнего магнитного поля 55 -100 кА/м, эксплуатационной температуре нагрева в прикромочной зоне 300 – 4000С.

 Интенсивность изнашивания-22

Рисунок 11 - Интенсивность изнашивания покрытий на рабочих поверхностях

образцов деревообрабатывающих и бумагорежущих инструментов при различных

кристаллографических ориентациях в монослое

1 - <111>; 2 - <110>; 3 - <100>

  1. Для инструмента с профилированной режущей частью или крупногабаритных типов, а также работающего в условиях температурно-механического нагружения с присутствием агрессивной среды (режущие элементы цепных пил, инструмент линий агрегатной переработки, фрезы, лущильные и строгальные ножи, инструмент лезвийных типов гофроагрегатов и слоттеров), работоспособность может быть обеспечена комплексным упрочнением текстурированием при управлении кристаллографическими направлениями в структуре инструментальных материалов (для структур с кристаллами ОЦК- типа – [111], для ГЦК- [110], для ГПУ- [0001], при величине напряженности магнитного поля 250 - 500 кА/м, плотности мощности лазерного луча 1.7 – 2.4 Дж/мм2); а также комплексным упрочнением электрическими разрядами при величине силы тока короткого замыкания 0.8-2.0 А, числе разрядов 290 - 320 1/см2, технологической деформации 0.15-0.20 %.
  2. Для бумагорежущего инструмента деформационных типов (рилевок, биговальных линеек, опорных и проставочных колец), режущих элементов цепных пил, а также опорных поверхностей рабочих валов, шпинделей и направляющих оборудования, эксплуатируемых в условиях сочетания механического и коррозионного видов изнашивания, повышение работоспособности рекомендовано обеспечить осаждением на функциональных поверхностях многозональных текстурированных гальванических покрытий комплексами Cr-текстурированный, Cr-Zn-Ni при плотности тока j = 55-60 А/дм2, температуре электролита 50-55 0С, в структурах: промежуточный слой Cr <100> 0.005-0.007 мм с последующим переориентированием в направление <111> 0.2 - 0.3 мм, защитный слой Zn-Ni 0.005 -0.01 мм.
  3. Эффект повышения работоспособности рабочих органов и инструментов обеспечивается при следующих эксплуатационных режимах: скорость резания 0.8 до 40 м/с (продольно-резательные, продольно-фрезерные, бабинорезательные, перемоточно-резательные станки для обработки древесины, картона, гофрокартона и бумаги), 7- 20 м/с (цепные рабочие органы лесозаготовительных машин и оборудования), 0.7 до 150 м/с (ротационно-высекательные станки), 0.12 до 0.2 м/с (инструмент гильотинного типа, а также оборудования для резки бракованных рулонов и стопорезок). Скорость подачи от 5 до 100 м/мин (станки с ручной подачей материала, а также линии по агрегатной переработке бревен, фрезерно-пильное оборудование, рилевочно – резательные и перемоточно-резательные станки),
  4. Повышение работоспособности выражено в обеспечении сопротивляемости инструментальных материалов различным видам разрушения, приводящим к снижению и потере инструментом функциональных качеств: в частности, изнашиванию в среднем на 35-40 % и выкрашиванию 50-60 %, что позволяет повысить режущую способность рабочих органов и инструментов, обеспечивает стабильность технологических режимов и повышает качество обработки.
  5. Внедрение и промышленное использование технологий упрочнения инструмента позволяет получить экономический эффект, заключающийся в повышении оперативного периода работоспособности инструмента, качества продукции и эффективном использовании сырьевых ресурсов с его применением, а также снижении издержек на восстановительные и доэксплуатационные мероприятия, затрат на изготовление дублирующих комплектов инструментальной оснастки.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

  1. В работе выполнены исследования и разработаны теоретические основы обеспечения существенного повышения стойкости рабочих органов лесозаготовительной и деревообрабатывающей техники, режущего и деформирующего инструментов оборудования и тем самым решена крупная научная проблема повышения работоспособности и эффективности их использования, содержащая создание новых научных принципов анализа процессов управления качественным состоянием рабочих поверхностей, новых методов лабораторных испытаний, новых технологических основ обеспечения стойкости и выработку рекомендаций по их использованию в промышленности.
  2. Предложен принцип обеспечения стойкости рабочих органов лесозаготовительной и деревообрабатывающей техники, режущего и деформирующего инструментов отрасли на основе комплексного формирования в рабочих зонах благоприятных уровней микротвердости, остаточных напряжений, шероховатости, трещиностойкости, структурного и фазового состояний, оказывающих определяющее влияние на износостойкость и характер разрушения, в форме анизотропных состояний при регламентированном механическом нагружении, а также при воздействии магнитной и лучевой (тепловой) энергией.
  3. Разработаны новые приемы формирования анизотропных состояний в исследуемых объектах на основе технологической деформации, а также управляемого формирования кристаллографического упорядочения в постоянном или переменном магнитном поле, формировании структуры гальванических покрытий деталей деревообрабатывающих машин и инструментов, отличающейся свойством многофункциональности.

Установлены критерии обеспечения заданных состояний в исследуемых объектах, к которым, в частности относятся величина относительной деформации, величина напряженности магнитного поля, плотность мощности теплового источника, коэффициент размагничивающих потерь.

4. Выявлены закономерности взаимосвязанного влияния физико-химических свойств, шероховатости, напряженного состояния, геометрической и структурной неоднородностей на сопротивляемость поверхностей изнашиванию в условиях механического истирания, многоцикловой усталости, активного влияния среды и установлены области благоприятных значений характеристик качества поверхностных слоев для различных условий эксплуатации исследуемых объектов.

  1. Разработаны для повышения стойкости и работоспособности рабочих поверхностей деталей деревообрабатывающей техники и инструментов принципы технологического формирования благоприятных комплексов свойств.

Предложены и теоретически обоснованы новые способы повышения стойкости, включающие регламентированную технологическую деформацию обрабатываемого объекта, а также ее сочетание с воздействием термического характера в условиях внешнего индуцирования (патенты РФ № 2118383, № 2162111, № 2186129, № 2186670, № 2224826, № 2238986, № 2240360, № 2275445, № 2275432, № 2273672, № 2273671, № 2276191).

  1. Разработаны и исследованы основы формирования прогнозируемого сочетания составляющих качества рабочих поверхностей деталей машин и инструментов в форме анизотропных эффектов с позиций магнитной гидродинамики и термокинетики структурной самоорганизации в конструкционных и инструментальных материалах при перекристаллизации. Установлены и исследованы условия обеспечения прогнозируемых состояний.
  2. Установлена эффективность предложенных в работе технологических процессов на основе лазерной и электроискровой обработки, а также гальванического осаждения покрытий совмещенных с внешним индуцированием в источниках переменного и постоянного магнитного поля при формировании поверхностных слоев, отличающихся повышенной стойкостью к механическим формам изнашивания.
  3. Установлены режимы выполнения указанных способов обработки. Исследованы закономерности влияния режимов на формирование прогнозируемого комплекса свойств и его эффективности с позиций работоспособности режущих и деформирующих инструментов при обработке древесины, бумаги и картона.
  4. Разработаны и внедрены на предприятиях отрасли производственные рекомендации по повышению износостойкости инструментов, деталей и рабочих органов машин и оборудования лесного комплекса.

Экономический эффект от внедрения составил около 2.0 млн. рублей в ценах 2009 г.

Результаты работы используются в учебном процессе ВУЗов.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Печатные работы, входящие в перечень изданий, рекомендованных ВАК к публикации при представлении докторских диссертаций



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.