CC BY
4Рис.3. Модификация профиля зубьев фрезы - «с переходными режущими кромками в виде фасок»
Зубья нечетных реек (1,3,5 ...) имеют стандартную высоту, но уменьшены по толщине на величину 2е2 и переходные режущие кромки в виде фасок под углом р к основному профилю. Зубья четных реек (2,4,6 ...) имеют стандартную толщину, но занижены по высоте на величину е1 и имеют переходные режущие кромки в виде фасок под углом р к основному профилю. Исходные реечные контуры зауженных и Заниженных зубьев имэют общие участки переходных режущих кромок. Зубья, заниженные по высоте, режут и профилируют участками режущих кромок, срезая слои удвоенной толщины. Зауженные зубья режут периметром, участвуя в формировании переходной кривой фасками. Наличие общих участков режущих кромок позволяет при обработке гереходных кривых зуба увеличить число профилирующих резов, что снижает шероховатость поверхности во впадине между зубьями нарезаемого колеса.
Увеличение угла профиля режущих кромок фасок на величину р приводит к увеличению задних боковых углов, что при малой толщине срезаемых слоев снижает износ зубьев фрезы на участках задних граней, примыкающих к вершине зубьев. Так ка< режущие кромки фасок прямолинейны и лежат на одной прямой, правка шлифовального круга упрощается. Расположение фасок на одной прямой обеспечивается при затыловании шлифованием всех зубьев при использовании однопрофильного кулачка с ша-
гом архимедовой спирали, соответствующим падению затылка зубьев фрезы по наружному диаметру при раздельном затыловании заниженных и зауженных зубьев или одновременном с использованием двухпрофильных кулачков.
Ширские стойкостные исследования приведенных конструкций червячных зуборезных фрез в лабораторных и производственных условиях показали высокую эффективность фрез: стойкость, а следовательно, и производительность зубообработки увеличиваются в среднем в 2-3 раза.
Список литературы
1. Медведицков С.Н. Высокопроизводительное зубонарэ-зание фрезами. - М.: Машиностроение, 1981. - 104 е., ил.
2. Патент 2070847, Российская Федерация, МПК7 С1 В23Р21/16 Червячная фреза / Н.Я.Смольников, В.Ф. Чурбаков по заявке №93019019 от 13. 04.93.
3. Патент 2120360, Российская Федерация, МПК7 С1 В23Р21/16 Червичная твердосплавная фреза / Н.Я. Смольников, В.Ф.Чурбаков по заявке №97116607 от 08.10.97.
4. Патент 2152856, Российская Федерация, МПК7 С1 В23Р21/16 Червячная фреза / Н.Я. Смольников, В.Ф. Чурбаков по заявке №99107545 от 05.04.99.
ИЗНОС ШЛИФОВАЛЬНЫХ ЗЁРЕН С РАЗНОЙ ФОРМОЙ
Износ шлифовальных зёрен представляет собой сложное и пока недостаточно всесторонне изученное явление, оказывающее важное и многоплановое злияние на все аспекты процесса шлифования [1, 2,3]. От интенсивности и особенностей износа каждого единичного зерна, находящеюся на рабочей поверхности инструмента, зависит эффективность работы инструмента в целом. Установление закономерностей и познание механизма изнашивания единичных зёрен открывает перспективу более полного использования их потенциальных возможностей и, как следствие, позволит задействовать имеющиеся резервы повышения работоспособности шлифовальных инструментов.
Прямое изучение износа отдельных зёрен, находящихся на рабочей поверхности инструмента, на основе
30 № 1 (34) 2007
В.А. КОРОТКОВ, аспирант, ТПУ, г.Томск
методов, свойственных лезвийным инструментам, технически затруднительно. Основная причина состоит в том, что зёрна являются весьма мелкими объектами, у которых размеры передних и задних поверхностей составляют всего десятые и сотые доли миллиметра. Кроме того, на единице поверхности шлифовальньх инструментов могут находиться десятки и сотни зёрен, каждое из которых обладает своим конкретным режущим микроклином и изнашивается пс-своему.
Измерение площадок износа зерен по передним и задним поверхностям и изучение специфики протекания износа о-дельных зерен непосредственно на самом инструменте, например, с помощью микроскопа, достаточно проблематично. Решить такую задачу можно опосредованным методом, в частности путём моделирования.
ИНСТРУМЕНТ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
Такой способ был реализован на кафедре «ТАМП» ТПУ. Сущность его состоит е том, что изготавливались модели отрезных шлифовальных кругов, отличающиеся от стандартных инструментов двумя особенностями - наличием оптически прозрачной связки и однорядным расположением зёрен. Прозрачная связка обеспечивала возможность визуального изучения контуров зёрен на рабочей поверхности инструмента (рис. 1). Однорядное расположение зёрен по торцевой поверхности инструмента исключало, в свою очеэедь, перекрытие контуров одних зёрен другими.
Рис. 1. Внешний вид модели отрезного шлифовального круга из оптически прозрачной связки
В качестве оптически прозэачной связки для моделей кругов использовалась эпоксидная смола, количество полиэфиров и отвердителя в которой подбиралось таким образом, чтобы её физико-механические свойства соответствовали бакелитовой связке, применяемой для отрезных кругов.
Марка абразивного материала шлифовальных зёрен нормальный элсктрокорунд 13А зернистостью 200. Такой крупный номер зернистости был выбран с целью облегчения наблюдений за характером износа единичных зёрен. Соотношение зёрен со связкой в моделях кругов соответствовало открытой структуре №12 и твёрдости ЧТ. Круги имели размеры: 100x2,2x32 мм.
Модели кругов испытывались в условиях реальной абразивно-отрезной операции на специальной установке, смонтированной на базе станка ЗА64Д. Внешний вид уи I анивки I |редс I авлен на рис.2. Здесь в качестве обрабатываемой заготовки был использован пруток из стали 10 диаметром 20 мм, скорость резания составляла У=35 м/с, а усилие прижатия заготовки к кругу (Р) обеспечивалось за счёт рычажно-балансирного механизма и было равно ЗН.
Рис. 2. Установка для проведения испытаний модели отрезного круга
Испытания моделей кругов на указанных режимах проводились путём осуществления резов, каждый продолжительностью 60 с, причём после каждого реза производился анализ износа единичных зёрен, а также измерялась длина линии реза на заготовке.
Перед началом испытаний модель круга ложилась на сканер, где с помощью специальной программы обрабатывались проекции зерен. В частности, каждому зерну присваивался свой номер и определялся коэффициент формы данного зерна, равный отношению диаметра описанной к диаметру вписанной окружности на плоской проекции зерна. Затем после осуществления каждого очередного реза модель круга снова сканировалась. Получаемый ряд изображений обрабатывался и анализировался с помощью упомянутой программы (осуществлялось измерение размеров образующихся площадок износа отдельных зерен и регистрировались особенности процесса их износа - вырыв отдельных элементов зерна, разрушение и вырыв зерна из связки целиком и пр.). Таким образом, удавалось проследить за работой каждого единичного зерна, находящегося на поверхности инструмента, до момента его пол-юго удаления из рабочего слоя исследуемого круга. При известном числе оборотов круга и длине линии реза можно было определить также стойкость каждого единичного зерна.
Результаты оценки износа единичных зёрен в моделях кругов представлены в виде графиков I а рис. 3, 4 и 5.
Рис. 3. Образование плошадок износа (Ц на отдельных зернах в процессе работы круга до момента удаления зерен с его рабочей поверхности
мкм
зооо
2500
2000
1000
1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2,4 2,5 2,1
Рис. 4. Усредненный размер образующихся площадок износа (/.ср) на зернах в зависимости от и< формы
№ 1 (34)2007 31
G^i ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ
- зёрна, обладающие более вытянутой игольчато-пластинчатой формой, т.е. характеризующиеся большими значениями коэффициента формы, имеют наименьшую стойкость;
- длительнее всего в круге работают зёрна, близкие к изометрической форме (имеющие малые значения коэффициента формы);
- разница в стойкости зёрен разной формы может составлять до двух раз.
К*
Рис. 5. Стойкость шлифовальных зерен (Т) в зависимости от их формы
Из полученных данных следует, что: - полное время работы зерен в отрезном круге колеблется от 1,8 до 4,5 с
Список литературы
1. Бокучава Г. В. Износ и стойкость абразивного инструмента : Автореф. дис. ... д-ра тэхн. наук. - Тбилиси, 1£68. -25 с.
2. МишнаевскийЛ.Л. Износ шлифовальных кругов. - Киев: Наукова думка, 1982. - 191 с.
3. Лоладзе Т.Н., Бокучава Г.В Износ алмазов и алмазных кругов. - М.: Машиностроение, 1Э67. - 112 с.
СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ С0АРН0Г0 СОЕДИНЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КРЕСТОВИН С РЕЛЬСАМИ
A.A. НИКУЛИНА, аспирант, В.Г.БУРОВ, профессор, канд. техн. наук, A.A. БАТАЕВ, профессор, доктор техн. наук, В.А. БАТАЕВ, профессор, доктор техн. наук, НГТУ, г. Новосибирск
Одним из наиболее ответственных элементов стрелочного перевода является крестовина, отлитая из стали 110Г13Л, и ее соединение с рельсовыми окончаниями. Еще около 10 лет назад соединение этих элементов было разъемным. Однако, как показал зарубежный опыт, более эффективным и экономичным является сверное соединение. Основная проблема, появившаяся в связи с производством крестовин с приварными рельсовыми окончаниями, - хрупкое разрушение сварного соединения по шву между рельсовой сталью и хромоникелевой вставкой, используемой для «совмещения» условии сварки рельсовой стали и стали Гадфильда. Проведенные исследования показали, что основной причиной разрушения сварного соединения является мартенсит, образующийся в переходной зоне в процессе сварки.
Введение
С 1996 года в России освоено серийное производство сварных железнодорожных крестовин. Зарубежный опыт показал [1], что применение сварки для соединения крестовины, отлитой из стали 110Г13Л, и примыкающих к ней рельсов из высокоуглеродистой стали позволяет повысить надежность и срок службы стрелочных переводов, уменьшить затраты на их текущее содержание и снизить расход высокомарганцовистой стали.
Соединение крестовины из стали 110Г13Л с рельсовыми окончаниями является одной из наиболее ответственных зон стрелочного перевода. Способ соединения указанных элементов заключается в контактной стыковой сварке по схеме пульсирующего оплавгения. Такой способ сварки ускоряет нагрев детали и уменьшает машинное время процесса более чем вдвое по сравнению со сваркой с подогревом. ВысокомарганцоЕистая сталь относится к числу трудносвариваемых, поэтому сварка ее с рельсовой сталью производится через промежуточную вставку из хромоникелевой стали 12Х18Н10Т. Этот материал хорошо сваривается как со сталью 110Г13Л, так и с рельсовой сталью М75 [2-4]. Главная проблема, возникающая в процессе сварки, связана с образованием трещин между рельсовой статью и хромоникелевой вставкой. Ко-
личество бракованных изделий даже в пределах 5 ... 7 % приводит к значительным экономическим потерям. Проведенные исследования показали, что основной причиной разрушения сварного соединения является мартенсит, образующийся в переходной зоне в процессе сварки.
Материалы и методы исследования В качестве объектов исследования использовались сварные элементы стрелочных переводов производсва Новосибирского стрелочного завода (НСЗ). Исследования сварных соединений пэоводили на оптическом микроскопе NU 2Е и микротвердомере ПМТ-3, испытания по схеме «трехточечный из-иб» выполняли на прессе МИИМ 2500-К на НСЗ. фрактографические исследования разрушенных образцов осуществляли в лаборатории динамических воздействий Института гидродинамики имени Лаврентьева СО РАН на микроскопе LEO 420. Микрорент-геноспектральный анализ прозодили в Институте геологии на рентгеновском микрсанализаторе типа JXA-5A (JEOL). Для испытаний на ударьую вязкость использовался маятниковый копер КМ - 5Т с максимальным запасом энергии 50 Дж.
Результаты и обсуждение
Сталь 110Г13Л и хромоникелевая вставка относятся к одному структурному классу (обладают аустенитной
