CC BY
32
УДК 621.824.3
А. М. Мусагаджиев, А. В. Кораблин, Р. А. Лиджи-Горяев
ОПТИМИЗАЦИЯ СУДОРЕМОНТНЫХ ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ КАК ПУТЬ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ
Основным техническим параметром, характеризующим долговечность двигателя, является наработка в часах до первого и последующих неизбежных капитальных ремонтов, выполняемых в течение срока эксплуатации до списания двигателя.
На долговечность двигателя или его элементов влияет в основном поддержание на высоком уровне технологической дисциплины и организации производства, а также «вторичный ресурс» двигателя.
В настоящее время вопросы «вторичного ресурса» остаются весьма актуальными, т. к. современные технологии восстановления позволяют обрабатывать детали за короткое время, с большой экономией средств и получать на выходе продукцию высокого качества, что увеличивает ресурс (долговечность) детали. Однако наряду с позитивными есть и отрицательные моменты. Основным из них является слабая оптимизация технологического процесса, которая, в свою очередь, зависит от четкости экспериментальной базы и опирается на методологические и математические подходы.
Оптимизация технологического процесса восстановления включает в себя ряд составляющих.
Рассмотрим некоторые составляющие оптимизации технологического процесса восстановления наиболее нагруженной детали двигателя - коренных опор коленчатого вала в блок-картере, которые подвергаются различным воздействиям (знакопеременные нагрузки, термические напряжения, структурные изменения).
Рассмотрение проводится с учетом применения новых восстановительных материалов и способа их нанесения на изношенную поверхность деталей, отлитых из серого чугуна марок СЧ-21 и СЧ-24 и с применением в качестве восстановительного материала спеченных порошковых лент марок ЛС-02Х5Н4, ЛС-03Х4НЗ и ЛС -03 Х2Н1 с содержанием никеля до 50 %,
пористостью до 20 % и толщиной (0,8-1,2) ± 0,1 мм.
Поскольку после наплавки нанесенный слой подлежит растачиванию режущим лезвийным инструментом и хонингованию, параметрами оптимизации стали:
— 71 - ^ср - усилие на срез, МПа;
— 72 - твердость приваренного слоя, НВ;
— 73 - Рг - усилие резания, Н.
В качестве независимых факторов, влияющих на параметры оптимизации, приняты следующие величины:
— Х1 - 1 - сила сварочного тока, А;
— Х2 - 1и - длительность импульса, с;
— Х3 - Рэ - сила прижатия электродов, Н.
В ходе пробных экспериментов проводилось уточнение значений силы тока, давления электродов и длительности импульса, при которых у большинства лент не осуществлялась приварка, а также определение граничных значений этих параметров, при которых наблюдается выплеск отбеленного чугуна («прошивка ленты»), смятие, отслаивание ленты. Таким образом, была установлена область определения параметров 71, 72, 7З.
Эксперимент основан на методе Гаусса - Зейделя (трехфакторный, табл. 1).
Таблица 1
Основные уровни значений входных, управляемых факторов
Характеристика Фактор
I Рэ ¡и
1 2 3 4
Обозначение Х1 Х2 Х3
Единица измерения А Н с
Максимальное значение 700 200 0,2
Минимальное значение 300 40 0,04
Продолжение табл. 1
1 2 3 4
Нижний уровень 400 80 0,08
Верхний уровень 600 160 0,16
Нулевой уровень 500 120 0,12
Интервал варьирования 100 40 0,04
Оптимальные режимы приварки, полученные в ходе эксперимента для составов ЛС-02Х5Н4, ЛС-03Х4Н3 и ЛС-03Х2Н1, приведены в табл. 2.
Таблица 2
Оптимальные режимы приварки для составов ЛС-02Х5Н4, ЛС-03Х4Н3 и ЛС-03Х2Н1
Параметр Содержание N1, %
10 15 20 25 30 35 40 45 50
I, кА 7 7 6 7 7 7 5 6 5
Р, МПа 0,8 1,6 2,0 2,0 0,8 1,2 0,4 1,6 1,6
і„, мс 2,0 2,0 2,0 2,0 1,6 2,0 1,6 2,0 1,2
Дополнительно отметим, что в трибосопряженной паре вал-втулка основным критерием качества, наряду с адгезией, когезией, является твердость восстановленной поверхности. Так, была измерена твердость восстановленного слоя по толщине (табл. 3).
Таблица 3
Твердость восстановленного слоя по толщине, НВ
Содержание N1, % Т олщина слоя, мм
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
10 120 152 96 48 568 296
15 216 240 240 520 720 320
20 160 192 432 536 1040 440
25 240 224 424 456 1080 368
30 120 216 392 216 960 376
35 264 240 280 296 824 288
40 168 248 480 440 952 320
45 152 264 376 472 1000 560
50 184 296 680 440 1040 432
Как видно из таблицы, твердость имеет различные значения, что говорит о наличии переходных состояний из перлитно-графитной структуры в мартенситно-графитную зону с различными мелкодисперсными включениями (феррит, графит, углерод). Учитывая полученные результаты и опираясь на параметры режима восстановления, можно определить оптимальную твердость восстанавливаемой поверхности.
Выводы
С увеличением силы тока прямо пропорционально ей увеличиваются площадь и глубина проплавляемого металла, т. е. увеличивается зона диффузии, и возрастает усилие на срез. Кроме того, наблюдается повышение твердости со 170-240 до 560 НВ. Однако при больших значениях силы сварочного тока в материале детали увеличивается вероятность превращения перлита в мартенсит. При этом происходит увеличение объема, что создает дополнительные растягивающие напряжения в сварочной ванне и может снизить адгезионную прочность сцепления восстановленного слоя с материалом основы.
Очевидно, что при оптимизации процесса с указанными параметрами происходит сужение области работы, т. е. уменьшается время процесса, объем работы, повышается степень надежности и качество работы за счет управления свойствами покрытия. Это, как правило, приводит к получению качественных поверхностей, обладающих ресурсом не ниже ресурса новых деталей, а зачастую, по отдельным параметрам, и превосходящих ресурс новых деталей.
Приведенное выше решение является одним из путей повышения качества продукции, который неизбежно в скором времени выйдет на новый виток развития, т. к. требования к качеству изготовления продукции, ее ремонта по причинам безопасности, рентабельности и т. д. становятся с каждым днем все более жесткими.
Статья поступила в редакцию 10.09.2008
OPTIMIZATION OF SHIP-REPAIRING RESTORATION TECHNOLOGIES AS A WAY TO INCREASE THE PRODUCT QUALITY
A. M. Musagadzhiev, A. V. Korablin, R. A. Lidzhy-Goryaev
Optimization of the technological process of restoration of the most loaded details of the engine - the main crankshaft bearings in the block-crankcase which are exposed to the various impacts (oscillatory load, thermal stress, structural changes) is considered. The observations are made by means of application of new restoration materials (stuck sintered bands such as .HC-02X5H4, .HC-03X4H3 and .HC-03 X2H1 with nickel content up to 50 %, porosity up to 20 % and thickness (0,8-1,2) ± 0,1 mm) and the way of their application on the worn surface of the details, cast from iron of marks CT-21 and CT-24. The accepted parameters of optimization decrease the process duration, volume of work, increase the degree of reliability and work quality owing to the coating properties’ control.
Key words: optimization of technological process of restoration, restoration materials, the way of application, the parameters of optimization, coating properties’ control.
