Повышение ударно- акустической упрочняющей обработкой (УАУО) износостойкости стальных деталей узлов ходовой части многоцелевых гусеничных и колесных машин (МГКМ), работающих в абразивной среде Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Э. А. КУЗНЕЦОВ А. Л.ДЕНИЩЕНКО Г. А. АППИНГ

Омский танковый инженерный институт

УДК 669.14.018.256:629.1.032.2

ПОВЫШЕНИЕ УДАРНО-АКУСТИЧЕСКОЙ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКОЙ (УАУО) ИЗНОСОСТОЙКОСТИ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ УЗЛОВ ХОДОВОЙ ЧАСТИ МНОГОЦЕЛЕВЫХ ГУСЕНИЧНЫХ И КОЛЕСНЫХ МАШИН (МГКМ), РАБОТАЮЩИХ В АБРАЗИВНОЙ СРЕДЕ_

ПРИВЕДЕНЫ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ УДАРНО-АКУСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ УЗЛОВ ТРЕНИЯ.

Детали узлов МГКМ эксплуатируются в среде обладающей абразивными свойствами. Исследования износа стальных деталей показывают преобладающий и ярко выраженный абразивный характер. При этом особенно подвержены абразивному износу незащищенные детали сборочных единиц, имеющие непосредственный контакт с абразивной средой, к категории которых относятся и элементы ходовой части МГКМ.

На скорость изнашивания при трении в абразивной среде существенное влияние оказывают механические характеристики материала, его химический состав и структура. Исследования различных металлов на износ в абразивной среде показали, что основной характеристикой абразивной износостойкости является твердость металлов и сплавов. Это объясняется тем, что отделение продуктов изнашивания возможно лишь при разрушении микрообъемов, а для рассматриваемого процесса данная прочностная характеристика металла играет определяющую роль. Установлено [1], что повышение износостойкости зависит не только от значения, но и от происхождения твердости материла. Одним из способов повышения твердости металла является ударно-акустическая упрочняющая обработка (УАУО) [2] с частотой ультразвуковых колебаний инструмента до 20000 Гц.

В работе исследовано влияние УАУО на износостойкость образцов материалов трибопары - цапфа и опора гидравлического амортизатора, работающих со смазкой ЦИАТИМ-208 (ГОСТ 164222-70) в абразивной среде - 20% и 30% абразива (песок 06.3 КОЗ ГОСТ 2138-84 - 62,5%; глина ПГ ОСБ ТУ 14-8-90-37,5%). Для обеспечения максимального подобия результатов лабораторных исследований образцов материалов к условиям эксплуатации деталей рассматриваемой трибопары выполнялись следующие требования:

- образцы изготавливались из материала деталей трибопары - стали 12Х2Н4А;

- для сохранения технологической наследственности образцы изготавливались в соответствии с маршрутной технологией и режимами механической обработки;

-термическая обработка образцов производилась совместно с деталями исследуемой трибопары.

После обработки по серийной технологии (цементация /7 = 1,5.. ,2,0 мм, НИСз > 59 и шлифование) образцы подвергались УАУО на установке, схема которой приведена на рис. 1. Обработка проводилась в резонансном режиме с предварительным усилием поджатия концентратора 50Н и 150Н.

Рис.1. Схема установки для ударно-акустической упрочняющей обработки: 1 - обрабатываемая деталь; 2 - технологический модуль; 3 - магнитострикционный 'преобразователь; 4 -ультразвуковой генератор.

Иинос. г

Рис. 2. Износ образцов цапфа-опора гидравлического амортизатора а смазочной среде ЦИАТИМ-208 с абразивом: 1 - обработка по серийной технологии с 30% абразива(без УАУО); 2 - то же, с 20% абразива (без УАУО); 3 - то же, при УАУО (с усилием поджатия 50Н); 4 - то же, при УАУО (усилие поджатия 150Н).

Триботехнические лабораторные исследования проводились на машине трения 2070СМТ-1 по схеме «диск-диск» при нагрузке 1870Н, частоте вращения нижнего диска 600 об/мин, частоте вращения верхнего диска 510 об/мин (проскальзывание составило 15%). Величина износа определялась весовым методом на лабораторных весах ВЛР-200 с точностью до 0,0005 г. Измерение твердости образцов проводилось на приборе модели ТП-7р-1 по методу Виккерса (НУ^ с нагрузкой на инденторе 49Н и времени выдержки 12,5 сек. Результаты эксперимента представлены на графике рис.2.

Анализ полученных результатов влияния УАУО на износ трибопары цапфа-опора гидравлического амортизато-

ра показывает, что износостойкость образцов подвергнутых упрочняющей обработке повышается на 27.. .44% уже через 7,5 часов испытаний. При этом износ образцов цапфы и опоры существенно не отличается друг от друга, а зависит в основном от состава смазочно-абразивной среды. После УАУО на поверхности образцов обнаруживается частично регулируемый микрорельеф поверхности (ЧРМР), параметры которого зависят от физико-механических свойств и микрогеометрии обрабатываемого материала и инструмента, а также от режима обработки (усилия предварительного поджатия, числа проходов, частоты вращения образца и величины подачи инструмента). Проведенный структурный анализ поверхностных слоев испытуемых образцов не смог выявить каких-либо существенных изменений до и после УАУО.

Необходимо отметить, что повышение средней твердости образцов после упрочняющей обработки не столь значительно. Поэтому повышение износостойкости испытуемых образцов после УАУО объясняется не только за счет повышения твердости поверхностного слоя, но в большей степени связано повышением энергетического уровня поверхностного слоя металла. Данное обстоятельство предполагает проведение дополнительных исследований в этом направлении на более высоком (молекулярном) уровне

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Ударно-акустическая упрочняющая обработка образцов из материала трибопары цапфа-опора гидравлическо-

Ф.Н.ПРИТЫКИН

Московский государственный авиационный институт (технический университет)

С. А. КУЗНЕЦОВ

Омский государственный технический университет

УДК 621.01

При проектировании технологических процессов, таких как нанесение покрытий, обработка поверхностей или контроль и сварка изделий с использованием манипуляторов, необходимо на начальных этапах выяснять двигательные возможности исполнительных механизмов. Для этого необходимо заранее аналитическими методами на виртуальных моделях строить движения выходного звена и связанного с ним инструмента по заданным траекториям. Отметим, что обрабатываемые поверхности или изделия могут в этом случае выступать в роли запретных зон, которые необходимо учитывать в процессе автоматизированного построения движения. Если указанные движения возможны, с учетом заданных ограничений на изменения обобщенных координат и максималь-

го амортизатора, проведенная после серийной технологии изготовления данных деталей, позволяет повысить их износостойкость на 27.. .44% при трении в смазочной среде с присутствием 20.. .30% абразива.

2. Ударно-акустическая упрочняющая обработка позволяет получить на поверхности детали частично регулируемый микрорельеф поверхности, что значительно сокращает период прирабатываемости поверхностей трибопар и повышает их износостойкость.

Таким образом, упрочнение с помощью УАУО стальных деталей сборочных единиц многоцелевых гусеничных и колесных машин, работающих в абразивной среде, является перспективным способом повышения их износостойкости, и после оптимизации режимов обработки может быть рекомендовано в качестве финишной операции механической обработки.

Литература

1. Хрущов М.М., Бабичев М.А. Абразивное изнашивание. -М.: Наука. 1970-252 с.

2. Белецкий A.B. и др. Ультразвуковое упрочнение металлов. - Киев: Техника, 1989 -168 с.

КУЗНЕЦОВ Эрнст Андреевич - зав. кафедрой технической механики, к.т.н., доцент;

ДЕНИЩЕНКО Алексей Леонидович - доцент кафедры технологии производства;

АППИНГ Гарий Анатольевич - начальник отделения лаборатории кафедры технологии производства.

ных скоростей в приводах на всех участках траекторий, то геометрические и технические характеристики манипулятора удовлетворяют требованиям проектируемого технологического процесса. Особое значение виртуальное моделирование движений имеет для манипуляторов, имеющих агрегатно-модульную компоновку. Это объясняется тем, что возможно просматривать различные варианты компоновок, которые задают исполнительные механизмы манипулятора во взаимосвязи с проектируемым технологическим процессом и выбирать наиболее оптимальные. Методы автоматизированного построения движений манипуляционных систем имеют также прямое отношение к разработке систем управления с помощью ЭВМ интеллектуальными роботами, которые само-

МЕТОД ГРАФИЧЕСКОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ПЛОСКОГО И ТЕЛЕСНОГО УГЛА, ОБРАЗОВАННОГО ПРОДОЛЬНОЙ ОСЬЮ СХВАТОНОСИТЕЛЯ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ МГНОВЕННЫХ СОСТОЯНИЙ МАНИПУЛЯТОРОВ

ИЗЛАГАЕТСЯ МЕТОД ГРАФИЧЕСКОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ПЛОСКОГО И ТЕЛЕСНОГО УГЛОВ, ОБРАЗОВАННЫХ ПРОДОЛЬНОЙ ОСЬЮ СХВАТОНОСИТЕЛЯ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ МГНОВЕННЫХ СОСТОЯНИЙ МАНИПУЛЯТОРОВ, УДОВЛЕТВОРЯЮЩИХ ЗАДАННОЙ ТОЧНОСТИ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО ЗВЕНА. ДЛЯ ЭТОГО ИССЛЕДОВАНЫ ПЛОСКИЙ ШЕСТИЗВЕННЫЙ И ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ПЯТИ- И СЕМИЗВЕННЫЕ МЕХАНИЗМЫ МАНИПУЛЯТОРОВ. ОПРЕДЕЛЕНО РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ ДВИЖЕНИЯ ПО ОТДЕЛЬНЫМ ОБОБЩЕННЫМ КООРДИНАТАМ ПРИ ОБРАЗОВАНИИ УКАЗАННОГО УГЛА.