CC BY
16методами реноваций и трибохарактеристиками в виде таблиц с идентифицированными ячейками;
- разработку и реализацию алгоритма автоматизированного синтеза (логики формирования) ТРБ в зависимости от индекса элементов трибосопряжений;
- разработку классификатора виртуальных ТРБ (по подобию таблицы Д.И. Менделеева);
- апробацию системы ТСКРМ на механизмах горных и сельскохозяйственных машин.
Правомерна и актуальна постановка профессором Б.М. Базровым задачи создания банка средств технологического обеспечения качества поверхностного слоя деталей на базе модульной технологии [1, 2].
Для выражения взаимосвязей (см. рисунок) и алгоритмизации процесса формирования структуры технологических блоков могут быть использованы характеристические таблицы (табп 3).
Таблица 3
Параметры Решения
(логические (арифметические
операторы*) операторы)
P^ Рг Рз А1 А2 А3
0 0 0 Аз а5 (Ar, Аа)
0 0 1 Аз а5 АЭ
0 1 0 Аз (Ai,A4)
1 1 1 А2 Аб Аю
* Если каждый логический оператор принимает два значения (0 и 1), то всего различных комбинаций значений параметров будет 2т
Характеристические таблицы могут служить средством формального описания логических связей при автоматизированном синтезе алгоритмов выбора структуры технологических ремонтных блоков. В табл. 3: А= {А\Аг,... А"} -множество арифметических операторов или их последо-
вательности, которые должны быть реализованы при соответствующих значениях операторов Р = {Р1( Р2(... Рт).
Например, если Р,=0, то выпслняется арифметический оператор А3 независимо от значения остальных логических операторов. Если Р,= 0 и Р2= 1, то независимо от значения Р3 выполняется набор арифметических операторов Иь АА).
Для автоматизации процесса формирования или выЬо-ра структуры и компоновки ТРБ представляется эффективным использование принципов теории нейронных сетей (НС) [3]. В контексте НС решаются задачи классификации и кластеризации образов, аппроксимации функций, прогнозирования, оптимизации, моделирования и управления динамической системой. В данном случае нейрон - это логический модуль ТРБ, основанный на функциональней закономерности, служащий для технологического обеспечения качества ремонта.
Решение поставленных задач позволит создать научные основы технологического обеспечения качества ремонта машин.
Список литературы
1. Базров Б.М. Модульная технология в машиностроении /Б.М. Базров. -М: Машиностроение, 2001.
2. Базров Б.М. К созданию банка средств технологического обеспечения качества поверхностного слоя сталей /Б.М. Базров. - Материалы 5-й международной научно-тех-нической конференции "Обеспечение и повышение качества маимн на этапах их жизненного цикла. - Брянск, 2005. - С. 72-73.
3. Горбань А.Н., Россиев Д.А. Нейронные сети на персональном компьютере. - Новосибирск: Наука, 1996.
4. Рыжов Э.В., Суслов А.Г., Фёдоров В.П. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин. - М.: Машиностроение, 1979. - 176 с.
5. Польский Е.А. Математическая модель отказа подвижного соединения пары трения- скольжения. /Обработка металлов.- 2002 - 3(16).- С. 15-17.
6. Патент на полезную модель № 50461, В 25 Н 1/2 от 19.01.2005 г. /Технологический ремонтный блок/ Б.И. Коган, С.А. Бочарников, A.M. Сорган.- Бюл. №02, 20.01.2006.
'Повышение износостойкости деталей комбинированной магнитно-импульсной обработкой
Повышение износостойкости быстроизнашизаемых режущих инструментов и деталей машин имеет существенное значение для увеличения их срока службы. Основная величина, характеризующая износостойкость, а также часто используемая в расчетах на износ, - это интенсивность линейного изнашивания [1]:
I
где Ь - величина линейного износа, Э - путь трения.
Длительное время основным критерием абразивного или механического изнашивания, согласно работе [2], считали твердость. В настоящее время известно, что на изменение износостойкости материала с разной степенью воздействуют множество его характеристик. Работы
А.Г. ОВЧАРЕНКО, профессор, доктор техн. наук, А.Ю. КОЗЛЮК аспирант, БТИ Алт ГТУ, г. Бийск
последних лет, в частности исследования [3], показывают, что с ростом твердости, предела прочности и предела текучести износостойкость растет; с ростом относительного удлинения, относительного сужения, ударной вязкости - падает. Но все же в основе сопротивления стали трибо-логическому нагружению абразивом лежит прочность поверхностного слоя металла. Определяющим фактором при этом является локальная характеристика прочности - твердость материала [4]:
/ еМ0Г
" 1,4
где X - постоянная изнашивания; £ - относительное удлинение; М - молярная масса; О - нагрузка; коэффи-
ТЕХНОЛОГИЯ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
циент трения; р - плотность материала; 5Н - номинальная площадь контакта; НУ - твердость.
Также важным фактором влияющим на величину износостойкости материала, является плотность накапливаемой в деформируемых объектах скрытой остаточной энергии, интегрально и однозначно характеризующей его структурное состояние.
Предлагается повышать износостойкость таких деталей с помощью комбинированной магнитно-импульсной обработки [5]. Такой способ обработки основан на последовательном воздействии на обрабатываемую деталь индукционного нагрева до определенной температуэы и направленного импульса магнитного поля высокой напряженности. При импульсном воздействии возникают сгеци-фические фазовые и структурные превращения в металле. Это соответственно вызывает изменение физических и механических свойств материала, в частности, приводит к увеличению поверхностной твердости стали в 1,2 - 1,5 раза. Кроме того, данный способ обработки позволяет свести к минимуму остаточную энергию в обрабатываемой детали за счет электродинамических сил, вызванных импульсом магнитного поля. Таким образом, комбинированное воздействие индукционного нагрева и импульса магнитного поля на обрабатываемую деталь дает возможность изменить основные факторы, влияющие на интенсивность изнашивания, повысив тем самым износостойкость материала детали.
;ны
Ш
гт
5 6 7 8
п
V
к
<
и
-380 В -380 В
Рис. 1. Схема магнитно-импульсной обработки
Обработка осуществляется на комбинированной магнитно-импульсной установке по схеме, представленной на рис. 1.
В установку для магнитно-импульсной обработки входят: зарядное устройство, которое состоит из высоковольтного трансформатора с выпрямителем 2 и цепей управгения 1\ коммутирующее устройство 4, представляющее собой механический разрядник, который вызывает разряд батареи высоковольтных конденсаторов 3 на индуктор 5. Для создания направленного импульса магнитного поля высокой напряженности индуктор выполнен по схеме с концентратором магнитного поля б. С изменением угла оси концентратора к плоскости обрабатываемой детали изменяется направление вектора напряженности поля, что дает возможность обрабатывать как цилиндрический, так и плоский лезвийный инструмент с различными углами заточки. Для предварительного нагрева обрабатываемой детали 7 используется установка индукционного нагрева 9
и индуктор 8.
Одним из наиболее важных параметров установки является энергия, запасаемая в батарее конденсаторов:
2
где С - емкость накопителя; и - напряжение заряда накопителя.
Эта энергия при разряде превращается в полезную энергию, идущую на фазовые и структурные превращения в металле обрабатываемой детали, и теряется в виде энергии, определяемой омическим нагревом цепи. Полный баланс энергии системы к концу процесса обработки имеет вид
где IV,. - тепловые потери на нагрев цепи магнитно-импульсной установки (конденсатор, ошиновка и коммутатор) и системы индуктор — заготовка соответственно; \А/К - кинетическая энергия, связанная с работой деформации элементов магнитно-импульсной установки и движением дуги в коммутаторе; \Л/М - полезная энергия магнитного поля, за счет которой обрабатываемая деталь подвергается фазовым и структурным преобразованиям в металле и воздействию электродинамических сил.
Для получения максимального эффекта от процесса следует не только стремиться к уменьшению потерь на нагрев установки, индуктора и заготовки и уменьшению деформации элементов установки, но и созданию поля как можно большей напряженности. При неизменной энергии магнитного поля повысить напряженность можно либо уменьшением длительности импульса, либо локализацией его в меньшем объеме. Одно из решений этой проблемы - применение концентратора магнитного поля (рис. 2).
Рис. 2. Схема работы индуктора с концентратором магнитного поля: 1 - многовигковый индуктор: 2 - концентратор магнитного поля; 3 - обрабатываемая деталь
Схема воздействия магнитного поля на обрабатываемую деталь в индукторе с применением концентратора магнитного поля представлена на рис. 2. Между индуктором и обрабатываемым деталью 3 помещен концентратор поля 2- массивный металлический виток с радиальным разрезом. При разряде батареи конденсаторов на индуктор в концентраторе наводится ток 1к, кратный числу витков индуктора. Направленный навстречу току индуктора /„ ток ¡к вследствие скин-эффекта сосредоточивается в поверхностном слое Из-за радиального разреза ток ¡К не замыкается по внешней поверхности, а направляется во внутреннюю полость концентратора, где, взаимодействуя с заготовкой 3, наводит в ней ток
Уменьшая ширину зоны взаимодействия концентратора с заготовкой, можно локализовать воздействие магнитного поля на небольшом участке заготовки. Вместе тем становится возможной унификация обрабатывающего инструмента: использование сменных кснцентра торой дли
№2 (31)2006
заготовок различных размеров при одном индукторе.
Существенным достоинством этой схемы обработки является увеличение напряженности магнитного поля в локализованной зоне, что усиливает воздействие магнитного поля на обрабатываемую деталь. При этом возможно создавать импульсные магнитные поля высокой напряженности (300...800 кА/м) три относительно небольшой емкости накопителя и мощности зарядного устройства. Это позволяет использовать стандартное, широко распространенное оборудование для магнитно-импульснсй штамповки для данного типа обработки деталей.
Эксперименты, прозеденные в Бийском технологическом институте Алтайского государственного технического университета, показали преимущества предлагаемого комбинированного способа МИО по сравнению с другими известными методами упрочнения сталей, включая и простое воздействие магнитного импульса. В качестве обрабатываемых деталей использовались осевой металлорежущий инструмент (спиральные сверла диаметром от 3 до 7 мм из стали Р6М5), детали гидрозапорной аппаратуры (золотники, втулки из сталей 95X18 и 40X13). В настоящее время проводятся исследования по применению данной технологии для обработки режущих органов деталей сельскохозяйственной техники (ножи комбайнов и сенокосилок) с целью уменьшения абразивного износа в процессе их эксплуатации. На рис. 3 приведены результаты исследований по некоторым инструментам и деталям.
Увеличение износостойкости и соответственно срока службы режущего инструмента и деталей машин методом комбинированной магнитно-импульсной обработки в случае широкого применения может дать значительный экономический эффект.
'Влияние режимов шлифования на эффективность работы обдирочных шлифовальных кругов для ручных машин
А.Н. КОРОТКОВ, профессор, доктор техн. наук, КузГТУ Д.М. ДУБИНКИН, нач. констр. бюро О/Т ООО «Кемеровохиммаш», г. Кемерово
по стандартной технологии, партия кругов ПП 150x25x32 13АМ 80/53 40Н 35 37 39 БУ, которые послужили базой для дальнейших испытаний экспериментальных инструментов.
Испытания проводились при обдирке сварных швов. Заготовки (рис. 1) представляли собой фрагменты из листовой стали, соединенные между собой автоматическсй сваркой под слоем флюса согласно ГОСТ 8713-79. При изготовлении образцов были использованы следующие марки сталей и сварочные материалы.
• Сталь 09Г2С ГОСТ 19281-89. сварочная проволока Св-ЮНМА ГОСТ 2246-70, флюс ОСЦ-45 ГОСТ 9087-81, твердость металла шва 229НВ.
• СтЗсп ГОСТ 380-94, сварочная проволока Св-08ГА ГОСТ 2246-70, флюс АН-348А ГОСТ 9087-81, твердость -250НВ.
• Сталь 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72, сварочная проволока СВ-07Х18Н9ТЮ ГОСТ 2246-70, флюс АН-26С ГОСТ 9087-81, твердость - 285НВ.
Производительность (От) определялась отношением массы снятого материала заготовки (М^ к времени
Максимальный процент повышения износостойкости различных изделий обработанных методом комбинированной МИО
спиральные золотники нож сталь 65Г сверла Р6М5 95X18
Рис. 3. Сравнительное повышение износостойкости различных сталей деталей обработанных методом комбинированной МИО по сравнению с покупными изделиями
Список литературы
1.Кра-ельский И.В., Добычин М.Н.. Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. -М.: Машиностроение, 1977. -525 с.
2.Леонов A.A. Энергодинамический механизм изнашивания контактирующих пар / Станки и инструмент. -1989. -№9. -С.45.
3.Сорэкин Г.М., Сафонов Б.П. Статистическое исследование взаимосвязи механических и триботехнических свойств сталей / Вестник машиностроения.— 1997. —№Ö.— С.З.
4.Леонов A.A., Леонов С.А. Влияние твердости материалов на изнашивание / Вестник машиностроения. -1991 -№9.- С.11.
б.Овчаренко А.Г., Козлюк А.Ю. Комбинированная магнитно-импульсная обработка режущего инструмента / Обработка металлов.- 2004 - №2.- С.8.
Обдирочные шлифовальные круги для ручных машин на бакелитовой связке широко используются во многих областях машиностроения. Так, данный тип инструмента нашел эффективное применение на операциях зачистки-обдирки при удалении с заготовок дефектного слоя материала после литья, ковки и штамповки, а также на операциях обработки сварных швов в заготовках (карт, днищ, обечаек и др.), при изготовлении сложных и ответственных сварных конструкций.
В целях изучения влияния режимов шлифования на производительность экспериментальных обдирочных кругов с контролируемой формой зерен на кафедре металлорежущих станков и инстэументов КузГТУ был проведен ряд лабораторных исследований по специально разработанной методике. Для этой цели был спроектирован и изготовлен испытательный комплекс, базой для которого послужил универсально - заточной станок модели ЗА64Д.
Для исследования производительности (интенсивности съема металла) опытных обдирочных шлифовальных кругов с контролируемой формой зерен была изготорлспо,
