CC BY
7ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ
При вращении смещенной на угол а оправки 1 с ротором 2 вокруг от центров станка подводимый резец касается только неуравновешенного участка ротора 2 и стачивает серповидную стружку. Выбор для базирования устройства 1 с ротором 2 одного из двух периферийных отверстий, расположенных в одной плоскости с центром неуравновешенной массы, зависит от того, с наружной или внутренней поверхности ротора стачивается стружка.
После этого устройство для статической балансировки с ротором снова устанавливаемся в соосные центровые отверстия (или ножи) для определения неуравновешенности.
Операции повторяются до тех пор, пока ротор не будет сбалансирован до состояния безразличного равновесия.
Предлагаемая конструкция устройства для статической балансировки роторов позволяет повысить точность и снизить трудоемкость процесса балансировки.
ЛИТЕЙИО-КОВОЧНЫН МОДУЛЬ ВЕРТИКАЛЬНОГО ТИПА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА НЕЛРЕРЫОИОЛИТЫХ ДЕФОРМИРОВАННЫХ ЗАГ0Т000К ИЗ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ1
В. И. ОДИНОКОВ, доктор техн. наук, В. В. ЧЕРНОМАС, канд. техн. наук, Н.С. ЛОВИЗИН, канд. ф-мат. наук, ИМиМДВОРАН, г. Владивосток
В Институте машиноведения и металлургии ДВО РАН (ИМиМ ДВО РАН) разработан и изготовлен литей-но-ковочный модуль вертикального типа, позволяющий получать из расплавленного металла в непрерывном режиме деформированный профиль заданного поперечного сечения [1]. В статье приводятся данные о конструкции, технологических особенностях получения непрерывнолитых деформированных заготовок (НЛДЗ), а также результаты металлографических исследований образцов НЛДЗ из стали марки Ст.Зсп. Представлены результаты оценки размерно-геометрической точности образцов НЛДЗ.
Рис. 1. Литейно-ковочный модуль вертикального типа: I - рабочая клеть; 2 - пульт управления
Суть разработанного технологического процесса заключается в совмещении в одном устройстве одновременно трех технологических процессов, а именно непрерывного литья, жидкой штамповки и горячей обработки металлов давлением. В состав комплекса оборудования входят: плавильный агрегат, заливочно-дозирующее
устройство и литейно-ковочный модуль с регулируемым приводом. Литейно-ковочный модуль (рис. 1), реализующий идею полного совмещения процессов кристаллизации жидкого металла и его последующего деформирования в заданный профиль, выполняется в виде кристаллизатора с подвижными стенками, которые осуществляют: отвод тепла из зсны кристаллизации; подачу металла в зону деформации; обжатие металла в заданный профиль; калибровку и выдачу профиля.
На рис. 2 представлена схема устройства ЛКМ вертикального типа (ЛКМВ). Две противоположные стенки кристаллизатора, являющиеся торцевыми поверхностями подвижных суппортов 1 с закрепленными на них элементами системы охлаждения и профилирования, которые на рис. 2 не отображены, имеют участки с различными углами наклона и делят объем кристаллизатора на зоны кристаллизации, обжатия и калибровки. Суппорты синхронно приводятся в движение с помощью эксцентриковых втулок 3 валов 2, 10. Валы 10 могут быть как приводными, так и неприводными. Противоположное направление вращения валов 2 обеспечивает одновременное сближение или удаление рабочих поверхностей суппортов от оси установки, поэтому при вращении приводных валов происходит циклический захват, обжатие и продвижение вдоль оси установки затвердевающего металла. Величина разового обжатия в сечении рабочего объема кристаллизатора равна ¿е, (е, - эксцентриситет втулок валов суппорта).
Две другие стенки кристаллизатора образованы рабочими поверхностями боковых щек 4, которые также с помощью эксцентриковых втулок 5 совершают прямолинейное возвратно-поступательное движение с амплит/дой е2 (е2 - эксцентриситет втулки боковой щеки) синхронно с движением суппортов. Ориентация эксцентриситетов втулок суппортов и боковых щек обеспечивает подачу металла на выход при расхождении
' Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (Грант РФФИ № 06-01-96910).
10 №2(39)2008
ТЕХНОЛОГИЯ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
рабочих поверхностей суппортов на величину 2е2 и проскальзывание боковых щек б начальное положение при сближении суппортов.
А-А
были проведены экспериментальные исследования по изготовлению НЛДЗ из железоуглеродистых сплавов. В качестве плавильного агрегата использовалась индукционная плавильная печь марки ППИ-0,06. При изготовлении НЛДЗ из стали марки Ст.Зсп. технологические и конструктивные параметры были следующие: размер поперечного сечения заготовки - 60418 мм; длина заготовки - 500 мм; степень обжатия заготовки в калибрующей части кристаллизаюра ЛКМВ - 0,6 (е, = 5 мм; е2 = 20 мм); начальная температура в кристаллизатора ЛКМВ - 400°С; температура заливки - 1650'С; скорость выхода НЛДЗ -1,5 м/мин.
Рис. 3. Фотографии образца НЛДЗ из стали СтЗ
Рис.4. Микроструктура образца НЛДЗ из стали Ст.Зсп (41000)
Рис. 2 Литейно-ковочный модуль вертикального исполнения
Неподвижные опорные плиты 6 через плоские подшипники качения 7 нажимными винтами 8 прижимают щеки 4 к боковым стенкам суппорта, обеспечивая герметичность стыков между стенками кристаллизатора при действии распорных усилий деформируемого металла.
Стойки станины 9 крепятся к фундаменту анкерными болтами и жестко фиксируются относительно друг друга стяжками (на рисунке не отображены) или боковыми стенками станины.
На эпытно-промышленном варианте ЛКМВ (рис.1), изготовленном и установленном в ИМиМ ДВО РАН,
Железоуглеродистый сплав по химическому составу соответствовал углеродистой конструкционной стали обыкновенного качества марки Ст.З ГОСТ 380-94. Микроструктуру образцов НЛДЗ типа полосы размером 60x18 мм (рис.3) исследовали в двух сечениях - продольном (осевом) и поперечном. Установлено, что микроструктура в продольном и поперечном сечениях образцов практически не отличается. Металл образца НЛДЗ в центральной области имеет феррито-перлитную структуру с элементами видманштеттовой структуры. Микэоструктура наружных слоев с обеих поверхностей на глубину примерно 4 мм (при общей толщине образца НЛДЗ 18 мм) имеет мелкозернистую структуру, характерную для стали в состоянии
0м ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ
после горячей деформации и последующего отжига (рис. 4). Размер зрена соответствует группе 0«7-9» (шкала 1 по ГОСТ 5639-82) со средним условным диаметром зерна 0,0267 мм для 0«7», 0,0196 мм для группы 0«8» и 0,0138 мм для группы 0«9». Присутствуют участки с явными следами деформации, на которых просматривается даже полосчатость (балл 1 шкала 3, ряд Б по ГОСТ 5640-68).
Размерно-геометрическую точность образцов оценивали по отклонениям ее толщины от номинальных размеров оснастки. В качестве номинального размера оснастки был выбран размер калибрующей части подвижного кристаллизатора Л КМ.
Измерения производили вдоль осевой линии заготовки с шагом измерений в 20 мм. Количество точек измерений составляло не менее 20 по одном/ образцу.
После статистической обработки результатов измерений среднее абсолютное отклонение от номинального размера составило 0,11мм при доверительной вероятности 0,95. Это отклонение соответствует 3-му классу точности по ГОСТ 26645-85 и является характерным для заголовок аналогичного типоразмера, которые изготавливаются специальными способами литья (литье под давлением, жидкая штамповка).
Список литературы
1. Одинокое В.И. Теоретическое и экспериментальное исследование непрерывного процесса кристаллизации металла при одновременном его деформировании/ В.И. Одиноков, Б.И. Проскуряков, В.В. Черномас. - М.: Наука, 2006- 111с.
ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АЛМАЗНО-АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ С ИЗНОСОСТОЙКИМИ ПОКРЫТИЯМИ
Я. Г. МОСТОВАЯ, аспирант, A.A. СИТНИКОВ, профессор, доктор техн. наук, С. Л. ЛЕОНОВ, доцент, канд. техн. наук, АлтГТУ им. И. И. Ползу нова, г. Барнаул
Нанесение покрытий из износостойких материалов на обрабатывающий инструмент, детали машин, пар трения позволяет многократно повысить уровень эксплуатационных характеристик. После нанесения покрытий поверхность деталей /1меет значительные отклонения от формы и низкую шероховатость поверхности. Применение их в узлах трения без механической обработки невозможно. Наиболее распространенным методом обработки является шлифование, которое позволяет обеспечить требуемые параметры качества при высокой производительности. Важным фактором, усложняющим этап проектирования операции обработки покрытий, является разрозненность и узкая область применения известных из научно-технической литературы рекомендаций по назначению характеристик инструмента и режимов резания. Проведение большого количества экспериментальных исследований неэффективно. Более целесообразно получение имитационной модели на базе изучения физических явлений, происходящих в процессе обработки износостойкого покрытия.
Экспериментальные исследования микрорельефа обработанного износостойкого покрытия показывают, что механизм формообразования поверхности покрытия при обработке сочетает в себе процессы резания-микроскалывания и объемного хрупкого разрушения [1]. Внедрение единичного зерна инструмента в обрабатываемый износостойкий материал покрытия в области их взаимодействия сопровождается высокими напряжениями, приводящими к развитию микротрещин, находящихся в непосредственной близости дефектов строения покрытия (пор и различных включений). Каждая пора напыленного покрытия является концентратором напряжений. Поэтому процесс хрупкого разрушения с большей вероятностью проходит от поры к поре, а процесс реза-ния-микроскалывания происходит в результате непо-
средственного срезания материала покрытия зерном.
На основании известных результатов исследований распространения трещины в износостойком материале покрытия была разработана модель алмазно-абра-зивной обработки. В основе разработанной модели лежит имитационный подход, который заключается в следующем:
- профиль обработанной поверхности детали формируется в сочетании процессов резания-микроскалывания и объемного разрушения в материале покрытия при взаимодействии инструмента и заготовки;
- в процессе объемного разрушения материала покрытия (трещинообразования) участвуют макродефекты - поры напыленного слоя;
- в процессе микрорезания-скалывания (непосредственно резания) происходит копирование профилей зерна на исходную поверхность заготовки;
- координаты режущих зерен и их профиль являются случайными параметрами, которые зависят от геометрии зоны контакта, режимов резания и характеристики инструмента; координаты и размеры пор покрытия являются случайными параметрами и распределяются по заданному закону распределения.
Рассмотрим в качестве примера один из распространенных видов алмазно-абразивной обработки, а именно плоское шлифование. Вначале для моделирования задается исходный профиль заготовки и поры в материале покрытия На исходную поверхность заготовки накладывается N зерен шлифовального круга, находящихся в зоне контакта инструмента и заготовки, с учетом случайной составляющей по размеру зерен, расположению их по поверхности инструмента и по глубине резания.
Геометрия зоны контакта инструмента и заготовки показана на рис. 1. При прохождении заготовкой зоны контакта с кругом глубина резания =АВ меняется.
