CC BY
12
Вестник Евразийской науки / The Eurasian Scientific Journal https://esi.today 2022, №2, Том 14 / 2022, No 2, Vol 14 https://esi.today/issue-2-2022.html URL статьи: https://esi.today/PDF/04SAVN222.pdf Ссылка для цитирования этой статьи:
Мехия Рамос, Б. Х. Повышение долговечности тормозных барабанов электромеханической обработкой / Б. Х. Мехия Рамос // Вестник евразийской науки. — 2022. — Т. 14. — № 2. — URL: https://esi .today/PDF/04SAVN222.pdf
For citation:
Mejia Ramos B.J. Improving the durability of brake drums by electromechanical surface hardening. The Eurasian Scientific Journal, 14(2): 04SAVN222. Available at: https://esi.today/PDF/04SAVN222.pdf. (In Russ., abstract in Eng.).
Мехия Рамос Брайан Хаир
ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов», Москва, Россия Аспирант, департамент Машиностроения и приборостроения инженерной академии
E-mail: bry.mejra5@outlook.com
Повышение долговечности тормозных барабанов электромеханической обработкой
Аннотация. Сопоставительные характеристики существующих способов упрочнения деталей машин показывают, что один из прогрессивных способов, в частности, электромеханическая обработка (ЭМО), не применяемая для упрочнения тормозных барабанов, имеет инновационный потенциал и по техническому, технологическому и технико-экономическому критериям отвечает требованиям к данной детали, предъявляемым на основе современного подхода к решению задач повышения долговечности.
Быстрое развитие и внедрение этой технологии требуют разработки новых устройств, инструментов и аксессуаров, которые могли бы обеспечить получение качественных поверхностей и одновременно увеличить производительность.
Актуальность данного исследования определяется применением электромеханической поверхностной закалки вместо объемной закалки или термообработки ТВЧ. Это предполагает снижение себестоимости при изготовлении тормозного барабана (шкив), повышение производительности и получение благоприятного результата обработки: износостойкой поверхности, соответствующей шероховатости.
Таким образом, объектом данного исследования является тормозной барабан кранового механизма. Учитывая требования рабочей поверхности тормозного барабана по чертежу, были воспроизведены все характеристики на образцы из стали 40Х, обрабатываемых ЭМО. Функционирование тормозного барабана находится под влиянием высоких температур и разнообразными условиями контакта, кроме того, в микроуровнях выделяются частицы из полимера, которые способствуют процессу износа трущихся поверхностей пары, поэтому для проведения износного испытания, эти условия работы так же были учтены. Исследование предполагает поиск эффективного способа повышения долговечности тормозных фрикционных механизмов.
Практическая значимость работы заключается в том, что эксплуатационный ресурс закаленных деталей может возрастать в 1,5-2 раза, увеличивается наработка упрочненного технологического инструмента. В целом ряде случаев сокращаются простои на ремонт и обслуживание современных высокопроизводительных агрегатов, уменьшаются затраты на запасные части и технологическое обслуживание с дополнительными материалами.
Ключевые слова: электромеханическая обработка; износостойкость; долговечность; микротвердость; шероховатость; абразивное изнашивание; мартенситная структура
В процессе торможения машины участвуют бесчисленные факторы, начиная от инерционного сопротивления движения и заканчивая рассмотрением диссипативных сил. В этом случае исследование сосредоточено на роли, которую играют механизмы, осуществляющие процесс замедления машины, ее компонентов и составных элементов — те, которые называют тормозными.
Тормозные механизмы служат для принудительного замедления и остановки указанных составных частей некоторой динамической системы.
Принцип работы барабанных тормозных механизмов основан на силах трения, которые возникают при контакте барабанов (шкивов) с активными элементами. Все геометрические размеры зависят от требующегося коэффициента трения, поэтому всегда надо учитывать шероховатость барабана, материал колодок или лент и другие технологические характеристики так, чтобы это значение было стабильным, кроме того, пара должна обеспечить достаточную прочность, термостойкость и износостойкость и, конечно, все эти меры будут стремиться к экономической целесообразности.
При наличии большого количества заводов по литью чугуна и стали было вполне логично изготавливать такие изделия из литья. В данный момент, когда ремонтный цех не имеет возможности держать на складе большое количество запасных частей, приходится производить ремонт буквально с колес. Поэтому в настоящее время данные тормозные барабаны изготавливают из стальных заготовок. Если раньше заготовки отливали, то теперь их делают из стального круга из стали 45 или 40Х. Потом их устанавливают в кулачке токарного станка для последующей механической обработки. На выходе можно получить готовое изделие.
Наружную поверхность тормозного барабана для повышения срока службы подвергают закалке на глубине 1-2,5 мм твердостью НЯС 40 и шлифуют с обеспечением шероховатости поверхности Яа 3,2 мкм. Должна быть соблюдена соосность наружной поверхности с посадочным отверстием (радиальное биение не более 0,05 мм), торцовое биение барабана не более 0,06 мм на 100 мм радиуса.
Барабанные колодочные тормозные механизмы используют на грузовых автомобилях, независимо от их грузоподъемности, в качестве колесных и трансмиссионных и на легковых автомобилях малого и среднего классов для задних колес в качестве компонентов управления механизмами поворота гусеничных тракторов, автоматических и полуавтоматических агрегатов трансмиссии самоходных машин, а также тормозных устройств технологического оборудования (грузоподъемное оборудование, лебедки и т. п.) [1].
Барабанные ленточные тормозные механизмы нашли применение в самых различных машинах и механизмах. Особенно широкое распространение они получили в экскаваторах, строительных лебедках, станках, строительных лебедках и т. д.
Перспективность проработки заявленной тематики обусловлена перспективными техническими характеристиками рабочих поверхностей деталей, получаемыми после ЭМО, которая формирует высокую твердость 50...70 НЯС на требуемую глубину [2], повышает на 50...70 % усталостную прочность детали, и так же качество поверхности [3].
Введение
Материалы и методы исследования
Комплекс физико-механических свойств, определяющих износостойкость и долговечность, как отдельных поверхностей, так и сопряжений и узлов в целом, формируется в процессе финишных операций металлических поверхностей.
Качество поверхности, в связи с интенсификацией эксплуатационных процессов, увеличением скоростей перемещения рабочих органов, повышением температур и давлений, возрастает, поэтому весьма важно для каждого технологического процесса установить связь характеристик качества поверхности с эксплуатационными свойствами деталей конкретных узлов и сопряжений.
Оптимальная поверхность должна быть достаточно твердой, иметь сжимающие остаточные напряжения, мелкодисперсную структуру, округлую, сглаженную форму микронеровностей с большой опорной поверхностью.
Исследование проведено на наружной поверхности образцов из стали 40Х, высотой
20 мм.
Результаты спектрального анализа образцов, представлены в таблице 1.
Таблица 1
Содержание примеси в стали 40Х
Марка стали Содержание химических элементов, %
C Cr Si Ni Cu Mn Mo S P
40Х 0,44 0,89 0,37 0,28 0,22 0,74 0,025 0,030 0,028
Измерение твердости проводили твердомером МЕТ У1 непосредственно на наружной поверхности образцов. Исходная твердость наружного диаметра образцов составила 19-22 НЯС.
Заготовку точили до диаметра 30 мм, после чего проводили электромеханическую обработку. Режим обработки представлен в таблице 2.
Таблица 2
Режимы электромеханической обработки
Сила тока во второй цепи 2000 А
Напряжение ролика электрода 2 В
Усилие прижатия 500 Н
Частота вращения образцов 10 об/мин.
Подача 2,5 ... 3,5 мм/об
Для осуществления процессов ЭМО используется токарно-винторезный станок 16к20, установка электромеханической обработки модели «Стандарт», державка телескопическая, токоподводящее устройство, шины медные гибкие, инструментальный и токоподводящий ролик.
Взаимодействие твердых тел при упругопластических деформациях изучено мало [4]. Объясняется это значительным отличием свойств основного материала и слоёв, участвующих в процессе трения. В зоне трения при ЭМО деталей машин имеет место пластический контакт, когда можно считать, что недеформируемый инструмент внедряется в шероховатую поверхность обрабатываемой детали. Изменение взаимодействия между инструментом и обрабатываемой деталью под влиянием основных технологических режимов ЭМО вызывает изменение силы, коэффициента трения и шероховатости поверхности.
Установление влияния основных технологических режимов обработки на показатели качества поверхностного слоя деталей имеет большое практическое значение.
Разрушение деталей при различных видах изнашивания начинается именно с поверхности. Поверхность детали обладает пониженной прочностью не только потому, что она несёт большое число различных концентраторов напряжений (результат воздействия инструмента на поверхность в процессе отделочной операции) или испытывает влияние дополнительных напряжений, но также и потому, что она является границей металла, нарушающей цельность его кристаллических зерен. Также большая роль по «закрытию» многих дефектов поверхностного слоя отводится отделочной операции.
Многочисленными исследования [5-7], установлено, что шероховатость поверхности исходного микрорельефа изменяется при эксплуатации и происходит процесс разрушения поверхностных слоев в период нормального износа. По правилам, такая шероховатость может стать более грубой или более гладкой, чем исходная шероховатость. Установление технологической шероховатости близкой к эксплуатационной сводит к минимуму период приработки, так как в этом случае при отделении микрообъемов материала при износе поверхности воспроизводится аналогичный микрорельеф.
Одним из направлений при решении поставленной задачи является образование на деталях поверхностей с регулярным микрорельефом. Регулярный микрорельеф облегчает оптимизацию микрогеометрии рабочих поверхностей деталей и приводит к улучшению их эксплуатационных свойств.
Исследование на шероховатость осуществляется с помощью профилографапрофилометра модели 252, в котором использован индуктивный преобразователь, и который позволяет записывать профиль неровностей в увеличенном масштабе в виде профилограммы или измерять параметры шероховатости с индикацией в цифровом виде. Прибор снабжен преобразователем, электронным измерительным блоком со счетно-решающим блоком и записывающим устройством.
Применение электромеханической обработки позволяет осуществить технологическое управление как геометрическими характеристиками, так и физико-механическими свойствами рабочих поверхностей пар трения.
Испытание на износостойкость проводился в МГАУ им. В.П. Горячкина на стенде по ГОСТ 23.208-79, который показан на рисунке 1.
Образец 2 неподвижно закреплен на основании маятникового рычага 1, с торца которого ввинчен рычаг 6. На правый край этого рычага подвешивали груз, который обеспечивал постоянную нагрузку в зоне контакта образца и резинового ролика 3. Через вращающийся дозатор 4 по направляющему лотку 5 в зону контакта образца и резинового ролика подавался абразив. Продолжительность испытаний, установленная стандартами ЛБТМ и ГОСТ 23.208-79, составляла 30 мин на каждый образец.
Измерение величины износа осуществляется по потере веса и объема детали. Данные методы измерения являются дифференциальными. Они позволяют определить распределение износа по всей поверхности трения и оценить то влияние, которое оказывает неравномерность износа, выходящий из рамках допустимых параметрах изделия. В данном случае исследование проводится с помощью электронного аналитического и прецизионного веса ЛЬС-210ё4.
1 — маятниковый рычаг; 2 — образец; 3 — резиновый ролик; 4 — дозатор подачи абразивных частиц; 5 — направляющий лоток; 6 — рычаг; 7 — привод; 8 — устройство контроля суммарного количества оборотов ролика
Рисунок 1. Схема и общий вид испытательного стенда по ГОСТ 23.208-79 (составлено/разработано автором)
Методика металлографических исследований структуры и микротвёрдости поверхности образцов после электромеханической обработки
Наблюдение структуры проводили в оптическом микроскопе фирмы «Zeiss» при увеличении в 500 крат. Изображения микроструктур сохраняли в электронном виде и затем анализировали на экране компьютера. Объемную долю фаз в виде зерен определяли точечным методом наложения сетки. В качестве среднего размера зерна определяли среднюю хорду методом случайных секущих.
Измерение микротвёрдости образца проводим по глубине.
ЭМО подразделяется на технологии, требующие последующей механической обработки, и на способы, при которых поверхностная закалка является окончательной обработкой.
Пример расчета глубины закалки на поверхности детали из стали 40Х представлен
далее:
Сталь 40Х:
7 = 7,47 * 10-3 г/ммз ; С = 0,7 Дж/кг * град.
При I = 1000 А; U = 2 В; т = 0,1 с; В = 2,8 мм; Н = 2 мм:
„ (0,24*(0,6...0,8)*1000*2*0,1)*0,6*0,4 ~
=---= 0,215 ... 0,286.
mm 2*2,8*1100*7,47*10-3*0,7
Вестник Евразийской науки 2022, №2, Том 14 ISSN 2588-0101
The Eurasian Scientific Journal 2022, No 2, Vol 14 https://esi.todav
При I = 2000 А; U = 4 В; т = 0,2 с; В = 3,2 мм; Н = 3 мм:
„ (0,24*(0,6.. .0,8)*2000*4*0,2)*0,6*0,4 . „„
o-mnr =-Z-= 1,0014 ... 1,3352.
тах Э*Э,2*1100*7,47*10-3*0,7
Результаты исследования шероховатости после электромеханической обработки
Первый этап проведенных исследований заключался в поиске оптимальной термической обработки как важного технологического фактора, обуславливающего структурно-механическое поведение стали 40Х.
Первой частью варьирования материала инструментального ролика и параметров электромеханической обработки являлось определение оптимального диапазона силы тока, подачи инструмента, так и силы и скорости сглаживания для получения необходимых условий рабочей поверхности барабана на образцах.
Анализ влияния ЭМО на шероховатость деталей будет проводиться с использованием четырех инструментальных материалов, работающих при разных режимах обработки. По результатам, при трехразовой повторности, будет проведено сравнение зависимостей чтобы, определить оптимальные параметры в соответствии с техническими требованиями детали.
Влияние основных технологических режимов ЭМО на шероховатости поверхности показываются ниже.
Для совершенствования метода обработки поверхности тормозных барабанов из стали 40Х необходимо проанализировать изменения, вызванные технологическими факторами такие как сила тока, скорость сглаживания, подача инструмента и сила сглаживания, а также взаимодействие между собой во время ЭМО [8]. Шероховатость поверхности деталей представляет значительные изменения по мере достижения исследуемых интервалов, поэтому необходима тщательная оценка графических зависимостей.
Результаты представлены на рисунке 2 показывают соотношение роста шероховатости поверхности и увеличения электрического тока.
/?а, мкм
< — —♦ _—♦
/ ✓ f N
/ /
< / Ч7 У у И
■ < ♦ '' ♦— _ ♦-
I, А
_ ВКв____КНТ16
---Т15К6____ВК8 + T/N
Рисунок 2. Влияние силы тока на шероховатость поверхности после ЭМО (составлено/разработано автором)
Согласно полученным результатам, шероховатость поверхности ниже после обработки инструментом с покрытием из нитрида титана. Причиной этого эффекта является покрытие, которое обладает высокой износостойкостью. Низкий коэффициент трения и отсутствие склонности к молекулярному взаимодействию с материалом детали позволяют этому материалу снижать остаточные сжимающие напряжения при одновременном снижении износостойкости в условиях абразивного износа [8].
Отсюда можем сделать вывод, что такое явление связано с интенсивным схватыванием между инструментом и деталью, а с другой стороны — с появлением разрывов и взрывов на поверхности детали [8]. Это означает, что существует снижение целостности границ поверхностного слоя.
Согласно [9], существует возможность появления «второй шероховатости», так как возрастание деформаций составляющей силы трения в условиях пластических деформаций приводит к ухудшению шероховатости в случае увеличения силы прижатия инструмента к обрабатываемой детали, именно то, что показывает рисунок 3.
/?а, мкм
3.5 3.0 2.5 2.0 15 1.0
100 200 300 100 _ ВК8____КНТ16
---тш____вкв+т
Рисунок 3. Влияние силы сглаживания на шероховатость поверхности после ЭМО (составлено/разработано автором)
С увеличением скорости обработки шероховатость рабочей поверхности детали в свою очередь уменьшается. Благодаря сокращению времени контакта также уменьшается взаимодействие неровностей поверхностей трения, что приводит к уменьшению молекулярной составляющей силы трения (из-за отсутствия адгезивного шва между соприкасающимися телами). Однако для твердых сплавов с одним карбидом это снижение незначительно из-за более высоких адгезионных свойств карбидов вольфрама по сравнению с карбидами и нитридами титана [8]. Можно прийти к данному выводу по анализу рисунка 4.
В нижней части контактного отверстия инструмента видны отрицательные неровности заготовки, поэтому в качестве предварительного наблюдения необходимо избегать совпадения входов предварительной токарной обработки и электромеханической обработки [8].
Ra, MKM
3.5 3.0 2.5 2.0 15 1.0
♦ ♦ -4 .........................
4 ч
N X \ \ *
♦ ♦ \ \
■ ♦ - «
V. м/с
0,20 0,25 0,30 0,35
_ BK8____KHT16
---T15K6____BK8 * TiN
Рисунок 4. Влияние скорости сглаживания на шероховатость поверхности после ЭМО (составлено/разработано автором)
Это является причиной увеличения шероховатости поверхности обрабатываемых деталей при нарастании подачи инструмента из твердого сплава ВК8. Данное явление представлено на рисунке 5.
Ra, мкм
3.5 3.0 2.5 2.0 15 1.0
Л • \ \ \ V
\\ \
♦-- - - - . -' - - i 1 ♦
S, мм/aö
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
_ ВК8____КНТ16
---Т15К6____ВК8 + т
Рисунок 5. Влияние подачи инструмента на шероховатость поверхности после ЭМО (составлено/разработано автором)
Из этого исследования можно сделать вывод, что подходящим материалом для обработки поверхности тормозного барабана ЭМО будут твердые сплавы Т16К5 и ВК8.
Исследование структуры и микротвёрдости образцов после электромеханической обработки
Исследованию подвергался способ электромеханической обработки (ЭМО), характеризующийся воздействием на элементарные объемы поверхностного слоя электрического тока (большой силы тока и незначительного напряжения) и поверхностной пластической деформацией, в результате чего выделяется значительное количество джоулева тепла и тепла от деформации и трения с интенсивным нагревом поверхности до температур в 1000-1300оС [10].
Впоследствии происходит высокоскоростное охлаждение поверхности отводом тепла в основную массу металла детали [11]. При таком высокоэнергетическом и высокоскоростном воздействии на малые объемы металла поверхности детали происходят структурные и фазовые превращения с образованием высокопрочных структур на основе мелкодисперсного мартенсита, с особыми свойствами и, прежде всего, высокими физико-механическими и триботехническими свойствами.
Микротвёрдость поверхности образцов, полученная после ЭМО, составляет 55-56 ИЯС, благодаря преобразованию мартенситной структуры, представленную на рисунке 6.
Рисунок 6. Металлографическая структура образца из стали 40Х после ЭМО, 500х (составлено/разработано автором)
По сравнению с другими технологическими методами изготовления, данный способ обеспечивает большую равномерность твердости, повышение физико-механических свойств активного поверхностного слоя детали без дополнительных операций термической обработки, а также более низкую трудоемкость и себестоимость осуществления процесса.
В случае мартенситной структуры характеристики прочности (предел текучести и сопротивление ползучести) растут с повышением содержания хрома от 7 % до 15 %, а характеристики пластичности и вязкости (удлинение и сужение, ударная вязкость, температура вязко-хрупкого перехода) остаются на приемлемом уровне.
Анализ полученных зависимостей показывает, что максимальное значение твердости модифицированного поверхностного слоя при упрочнении на установленных режимах находится на глубине до 250 мкм с последующим постепенным снижением микротвёрдости до значений основного (снижение приблизительно до 5 % по 0.05 мм от начального измерения). Данные результаты свидетельствуют о протекании полной закалки. Времени нагрева было достаточно для выравнивания температуры по всему сечению, и процесс гомогенизации был совершен полностью. Исследование распределения средних значений микротвёрдости по глубине модифицированного поверхностного слоя после электромеханической обработки представлено на рисунке 7.
HV
700
600
500
iOO
300
200
683 671
656 A >10 k
5t 6 560
m
0.15 0.30 0Л5 0.60 0.75 0.90
MM
Рисунок 7. Зависимость микротвердости от глубины закалки образцов (составлено/разработано автором)
Мартенситная структура гарантирует высокую износостойкость. Микротвердость образцов падает с увеличением глубины закалки, но твердость еще соответствует необходимым 30-40 НКС. В таблице 3 можно сопоставить твердости, полученные после обычно применяемых способов обработки и после предлагаемой технологии.
Таблица 3
Сравнение твердости стали 40Х после ЭМО и после других способов термообработки
Сталь Твердость, HRC
Объемная закалка Закалка ТВЧ Плазменная закалка ЭМО
40Х 49-54 48-52 55-60 55-62
Плазменное упрочнение может обеспечить микротвёрдость 40-55 НКС по глубине от 0,5 до 2,5 мм. Поверхностная термическая обработка ТВЧ достигает твердости 48-52 НКС по глубине закалки от 1,8 до 2,2 мм.
Структурные превращения в целом соответствуют происходящим при объемной закалке, однако, высокие скорости нагрева и охлаждения вызывают изменение соотношений между структурными составляющими, изменение их морфологии вследствие повышенной дефектности кристаллического строения (увеличение плотности дислокаций, измельчение блоков и рост напряжений в кристаллической решетке).
Результаты испытания на износостойкость
Схемой установки для испытания на износостойкость является вращающийся резиновый ролик-образец.
С целью воссоздания условий работы рабочей поверхности тормозных барабанов в качестве абразивного материала используется кварцевый песок размерностью 16 мкм.
После ЭМО в зоне упрочнения образуется мелкодисперсный мартенсит, уменьшается высота микронеровностей, увеличивается радиус закругления вершин за счет их микрооплавления. Это благоприятно сказывается на изменении параметров шероховатости обрабатываемой поверхности и увеличивает ее несущую способность, повышает эксплуатационные свойства упрочненных изделий (износостойкость в том числе).
Максимальная нагрузка в контакте образец-контртело составляет груз 2.1 кг на длине рычага 200 мм.
В условиях контакта образца с абразивом в зоне трения в течение 30 мин. испытаний износостойкость поверхностного слоя образцов из стали 40Х увеличилась в 3,1 раза. Результаты испытания на износостойкость представлены на рисунке 8.
1 2 1 — образец после ЭМО; 2 — исходный образец
Рисунок 8. Сравнительные данные об изнашивании испытуемых образов (составлено/разработано автором)
В данной работе показана перспективность применения технологии ЭМО, которая увеличивает усталостную прочность и неизменяющуюся ударную вязкость, а также обеспечивает высокую износостойкость в условиях безабразивного и абразивного изнашивания.
Стендовые испытания на износостойкость показывают благоприятный эффект (повышение износостойкости в 3 раза) на поверхности образца, благодаря уникальной мартенситной структуре с твердостью 55-56 НКС.
ЛИТЕРАТУРА
1. Борисов С.М. Фрикционные муфты и тормоза строительных и дорожных машин / С.М. Борисов. М. Машиностроение, 1973. — 167 с.
2. Промышленные полимерные композиционные материалы / Под общ. ред. М. Ричардсона. — М.: Химия, 1980. — 472 с.
3. Буше, Н.А. Совместимость трущихся поверхностей. / Н.А. Буше, В.В. Копытько — М.: Наука, 1981. — 127 с.
4. Фёдоров С.К., Иванова Ю.С., Лашуков М.А., Мехия Рамос Б.Х. Электромеханическое восстановление посадочных поверхностей валов под подшипники качения // Вестник ФГОУ ВПО «МГАУ имени В.П. Горячкина». 2019. N 4(92). С. 29-34. DOI: 10.34677/1728-7936-2019-4-29-34.
5. Горячева И.Г. Механика фрикционного взаимодействия / И.Г. Горячева — М.: Наука, 2001. — 478 с.
6. Яковлева А.П., Михея Р.Б., Беляев В.С. Повышение износостойкости деталей методом комбинированной обработки // Сборник научных трудов 6-й Международной научно-технической конференции / редкол.: Павлов Е.В. (отв. ред.); Юго-Зап. гос. ун-т, В 2-х томах, Том 2, Курск: Юго-Зап. гос. ун-т. 2019. С.198-201.
7. Рыжов, Э.В. Технологическое управление геометрическими параметрами контактирующих поверхностей. — В кн.: Расчетные методы оценки трения и износа. Брянск. Приокское книжное издательство, 1975. — 232 с.
8. Федотов Геннадий Дмитриевич, Морозов Александр Викторович Формирование свойств поверхности при отделочно-упрочняющей электромеханической обработке среднеуглеродистых сталей // Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. № 7-2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/formirovanie-svoystv-poverhnosti-pri-otdelochno-uprochnyayuschey-elektromehanicheskoy-obrabotke-sredneuglerodistyh-staley (дата обращения: 18.04.2022).
9. Аскинази Б.М. Упрочнение и восстановление деталей электромеханической обработкой. Л: Машиностроение, 1997. 184 с.
10. Бабей, Ю.И. Физические основы импульсного упрочнения стали и чугуна. Киев: Наукова думка, 1987. — 238 с.
11. Эдигаров В.Р., Малый В.В. Повышение износостойкости деталей ходовой части многоцелевых гусеничных машин комбинированными методами электромеханической обработки // Вестник СибАДИ. 2014. № 4(38). С. 57-64.
Mejia Ramos Bryan Jair
Peoples' Friendship University of Russia, Moscow, Russia E-mail: bry.mejra5@outlook.com
Improving the durability of brake drums by electromechanical surface hardening
Abstract. Comparative characteristics of existing methods of hardening machine parts show that one of the progressive methods, in particular, electromechanical surface hardening (EMSH), which is not used for brake drums hardening, but has innovative potential and by technical, technological and techno-economic criteria, meets the requirements for this part, based on the modern approach to solving problems of increasing the durability.
The rapid development and implementation of this technology requires the development of new devices, tools and accessories that could provide high-quality surfaces and at the same time increase productivity.
The relevance of this study is determined using electromechanical surface quenching instead of volumetric quenching or heat treatment of HFC. This involves reducing the cost of manufacturing a brake drum (pulley), increasing productivity, and obtaining a favorable processing result: a wear-resistant surface corresponding to roughness.
Thus, the object of this study is the crane mechanism brake drum. Considering the requirements of the working surface of the brake drum in accordance with the drawing, all characteristics were reproduced for 40X steel samples processed by EMSH. The functioning of the brake drum is influenced by high temperatures and a variety of contact conditions. In addition, polymer particles are released at microlevels, which contribute to the wear process of the rubbing surfaces of the pair. Therefore, these working conditions has been also considered for the wear test. The study suggests the search for an effective way to increase the durability of brake friction mechanisms.
The practical relevance of the work lies in the fact that the hardened parts operational life can increase by 1.5-2 times, the operating time of the hardened technological tool increases. In several cases, downtime for the repair and maintenance of modern high-performance units is reduced, the costs of spare parts and technological maintenance with additional materials are reduced.
Keywords: electromechanical surface hardening; wear resistance; durability; microhardness; roughness; abrasive wear; martensitic structure
04SAVN222
