CC BY
8ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ
ным является возможность автоматического ввода размерных характеристик заготовки (допуски на выполняемые размеры, размеры базовых поверхностей, и размеров, определяющих расположение баз относительно друг другу).
Конструктивная реализация выбранной схемы базирования включает в себя выбор мест расположения установочных элементов, определение их конструкции и размеров, при этом проводится расчет реакций опор, величины пластических и упругих деформаций в зоне контакта установочного элемента и заготовки, размерного износа опор. Для расчета значений реакций спор необходимо назначить схему закрепления, включающую расположение установочных элементов, точки приложения и направление сил зажима и сил резания. Ввод конструктором таких данных в диалоговом режиме илу с плоского чертежа является долгой и сложной задачей, поэтому использование трехмерной модели ориентации заготовки в приспособлении позволит пользователю быстро назначить схему закрепления, а автоматизированной системе автоматически получить необходимые сведения для расчета сил зажима и реакций опор.
Проектирование твердых моделей приспособлений позволяет уменьшить цикл оснащения производства технологической оснасткой в 1,5...4 раза.
С использованием подобных систем могут быть решены такие широкие производственные и научные задачи как создание прогрессивной технологической оснастки на основе разработки дополнительных специализированных инженерных приложений к открытым CAD-системам.
Полностью интегрированные в систему CAD приложе-
ния пользователя имеют прямой доступ ко всем функциям данной системы по созданию, геометрическому и физико-химическому анализу твердотельных моделей деталей и сборок, а также формированию конструкторской и технологической документации. Эти приложения позволяют автоматически решать те задачи, которые радикально влияют на качество проектируемого приспособления, но не могут быть решены стандартными модулями систем CAD. Среди этих задач можно выделить: определение рациональной схемы базирования и закрепления; выбор установочных и зажимных элементов; расчет необходимой силы закрепления; задачи построения оптимальной конфигурации изделия и процессов сборки, обеспечения заданного качества проектируемого объекта и т.д.
Применение твердотельного моделирования позволит по модели детали спроектировать необходимые станочные приспособления, получить управляющие программы для обработки на станках с ЧПУ проектируемых изделий, автоматически сформировать чертежи оснастки, спецификации и ведомости покупных вспомогательных деталей. Рациональное использование таких технологий является базой развития научно-технической культуры автоматизированного конструирования различных объектов.
Литература
1. Ильицкий В.Б., Ерохин В.В., Вдовин A.B. CAD/CAM/ САЕ-технологии в моделировании технологической оснастки. Сб. трудов междунар. научн.-техн. конф. «Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века». - Донецк: ДонГТУ, 2001, т.1. - С. 160-164.
Применение дорнования для повышения износостойкости сварочных наконечников из дисперсионно-упрочненного
медного сплава ДУКМ М 70
В.Ф. СКВОРЦОВ, доцент, канд. техн. наук, А.Ю. АРЛЯПОВ, ассистент, канд. техн. наук, И.С. ОХОТИН, аспирант, ТПУ, г. Томск, Н.В. ДАНИЛОВ, канд. техн. наук, ОАО «Уралэлектромедь», г. Верхняя Пышма, Свердловская обл., Т.Д. ШАБАНОВА, инженер, опытный завод ОАО «Проммеханомонтаж», г. Северск, Томская обл.
При дуговой сварке плавящимся электродом в защитных газах подвод электрического ток и направление электродной проволоки производятся с помощью наконечника, представляющего собой толстостенную втулку с глубоким отверстием. При сварке происходит механическое и электроэрозионное изнашивание поверхности отверстия наконечника, что ведет к нарушению режима сварки, увеличению разбрызгивания металла и ухудшению качества сварного соединения [1. 2]. В связи с этим весьма важным является поиск путей увеличения износостойкости наконечников.
По существующей технологии изготовления токоподво-дящих наконечников глубокие отверстия получают сверлением спиральными сверлами. При этом из-за низкой точности размеров глубоких отверстий и качества их поверхностного слоя (иТ11 ...Л14, Ра~2,5 мкм) создаются далеко не оптимальные условия работы контактной пары наконечник- электродная проволока, что приводит к повы-
шенному износу и расходу наконечников. В работе [3] показано, что износостойкость наконечников из меди М1 (НВ=950) можно значительно увеличить, если подвергнуть их отверстия дорнованию. Ниже рассмотрен опыт использования этого метода обработки отверстий для повышения износостойкости наконечников из дисперсионно-упрочненного медного сплава ДУКМ М70 (НВ=1700 МПа), которые находят все более широкое применение при дуговой сварке ппавящимг.я япектродом в защитных газах.
Испытания проводили на опытной партии наконечников для сварки проволокой диаметром 1,2 мм (рис.1), изготовленных в ОАО «Уралэлектромедь». Глубокие отверстия в наконечниках сверлили спиральным сверлом диаметрсм 1,2 мм. Затем глубокие отверстия были подвергнуты двух-цикловому дорнованию однозубыми твердосплавными про-шивками (диаметры первой и второй прошивок соответственно составляли 1,295 мм и 1,324 мм). Дорно-вание глубоких отверстий выполняли с помощью специ-
ТЕХНОЛОГИЯ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
01,3±0,005
07,1 ., ального устройства [4] по схеме,
показанной на рис.2. Для обеспечения самоустанавливаемости наконечников по прошивке их помещали в приспособление-спут-ник с большой площадью опоры [5]. В качестве такого приспособления было использовано колесо с разрезной упругой ступицей (рис.2), в отверстие которой наконечник устанавливался с гарантированным натягом. Часть наконечников после сверления и дорнэвания были разрезаны л использованы для определения параметров шероховатости поверхности глубоких отверстий и упрочнения их поверхностного слоя. Остальная часть партии наконечников (около 100 штук) была передана для производственных испытаний на опытный завод ОАО « Проммеханомонтаж».
Измерения диаметров отверстий и погрешностей их формы проводили с помощью нутромера фирмы «Mitutoja», оснащенного измерительной головкой с ценой деления 0,001 мм. Шероховатость поверхности отверстий измеряли на профилографе-профилометре Talysurf 5-120 фирмы «Rank Taylor Hobson». Упрочнение позерхностного слоя определяли nyieM измерения микри терции! и на приборе ПМТ-3.
_—1 -2
П .И
Результаты исследования точности глубоких отверстий наконечников и качества их поверхностного слоя представлены в табл.1 и на рис.3. Как видно из табл. 1, при дорно-вании точность их диаметра повышается примерно в 8 раз - с 11...12 до 6...7 квалитетов. Причем овальность отверстий снижается з 5...10 раз, а их конусосбразность - в 6...9 раз. Параметр шероховатости поверхности [За отверстий уменьшается в 7...14 раз и становится равным 0,09...0,27 мкм. Микротвердость поверхностного слоя толщиной около 0,05 мм после дорнования повышается примерно на 10... 12%, а в целом толщина упрочненного слоя возрастает примерно в 7 раз (рис.3).
1201
Рис. 1 Эскиз наконечника
Hioo» МПа
2000
1900
1800
1700
1600
г
¿□ÜX ТУ □
□ □ С j □ h □
□Чзс и. Lo -1 ■ =1 □ -Q--Q 1 ■ ъ
■ ■ ■ *-ш
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25 h, мм
Рис.3. Распределение микротвердости в поверхностном слое
отверстий наконечников из медного сплава ДУКМ М70: ■ - после сверления; □ - после двухциклового дорнования с суммарным натягом 0,116 мм
Испытание наконечников проводили при сварке электродной проволокой СВ-08Г2С диаметром 1,2 мм в среде углекислого газа. Сварку осуществляли в нижнем положении с помощью сварочного выпрямителя ВДГ301 и подающего механизма А547У.
Износостойкость наконечников оценивали по длине израсходованной электродной проволоки. Данные о средней износостойкости наконечников и условиях сварки приведены в табл.2 и 3. В числителе указаны результаты испытаний наконечников опытной партии (с продорнован-ными отверстиями), в знаменателе - с просверленными отверстиями.
Как видно из табл.2 и 3, в результате дорнования отверстий износостойкость наконечников повышается более чем в 3 раза. При этом дополнительные затраты, связанные с введением в технологический процесс изготовления наконечников операции дорнования, оказываются небольшими (не более 3% от отпускной цены наконечников).
Таблица 1
Значение параметров точности и шероховатости поверхности отверстий в токоподводящих
Рис. 2 Схема дорнования отверстий в наконечниках: 1 - толкатель прошивки; 2 - прошивка; 3 - направляющая втулка; 4 - наконечник; 5 - приспособление-спутник; 6 - огора
наконечниках после различных операции
Операции обработки отверстий Диаметр отверстий, мм Максимальная овальность, мм Максимальная конусообразность, мм Параметр шероховатости поверхности Ra, мкм
Сверление 1,199... 1,255 0.0155 0,022 0,65...3,80
Дорнование двухцикловое* 1,296... 1,303 0,0015 0,0023 0,09...0,27
* - диаметр первой прошивки 1,295 мм; диаметр второй прошивки 1,324 мм
№ 2 (27)2005
13
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ
Таблица 2 Условия сварки листовых конструкций и износостойкость наконечников
Таблица 3
Условия сварки кольцевых поворотных стыков и износостойкость наконечников
Марка стали Сталь 09Г2С Сталь Ст.Зсп Сталь 20
Толщина листа, мм 6 4 10
Ток. А 250 200 300
Напряжение, В 25 25 28
Длина израсходованной на один наконечник проволоки, м 675 900 585
200 280 190
Марка стали Сталь 0ЭГ2С Сталь Ст.Зсп Сталь 20
Условный диаметр 50 150 200-
стыка, мм 500
Толщина стенки, мм 15...2 2,5...3,5 8...15
Ток, А 150 180 190
Напряжение, В 19 19 21
Длина израсходованной на один наконечник проволоки, м 990 900 900
290 290 300
Литература
1. Чубуков A.A. Блияние износа токоподводящего наконечника на технологические параметры процесса сварки И Сварочное i |риисводство. 1980. -№1. -С.26-27.
2. Дегтярев В.Г., Новиков М.П., Воропай Н.М. Улучшение условий работы контактной пары электродная прово-лока-токоподводящий наконечник // Автоматическая сварка. 1991. -№4. -С.48-52.
3. Скворцов В.Ф., Арляпов А.Ю., Яшутин А.Г. Дорно-вание отверстий в то<оподводящих наконечниках, применяемых при сварке плавящимся электродом в углекислом
газе //Обработка металлов. - 2003. - №2. - С.24 - 25.
4. Сквирциь В.Ф., Арляпов А.Ю. Отделочная обработка глубоких отверстий малого диаметра дорнованием твердосплавными прошивками // Обработка металлов. -2С01. -№2. -С.16-17.
5. Скворцов В.Ф. Арляпов А.Ю., Данилов Н.В. и др. Способ базирования заготовки при дорновании. Решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2003131252/ 02 (033524) от 23.10.2003.
'Комбинированная магнитно-импульсная обработка плоского режущего инструмента
Повышение износостойкости плоских режущих инструментов, в том числе режущих органов сельскохозяйственных машин, имеет существенное значение с точки зрения увеличения их срока службы. Особенно это актуально для повышения эффективности сельскохозяйственной техники в условиях проведения полевых работ.
Предлагается повышать износостойкость плоского инструмента и деталей за счет комбинированной магнитно-импульсной обработки. Еще с середины прошлого столетия известно, что воздействие магнитного импульса на сталь приводит к увеличению таких ее характеристик как теплопроводность, вязкость и износостойкость. Б настоящее время практическое применение магнитно-импульсная обработка нашла в качестве штамповки металлов и их сплавов в авиации и других отраслях. Однако магнитно-импульсная обработка (МИО) в качестве метода улучшения эксплуатационных характеристик различных сталей и их сплавов до сих пор не нашла достаточно широкого практического применения.
Предлагаемый способ МИО повышения износостойкости режущего инструмента и деталей машин сельскохозяйственной техники отличается от известных способов тем, что используется магнитное поле высокой напряженности с предварительным нагревом заготовки токами высокой частоты без переустановки детали. Новизна и эффективность предлагаемого способа подтверждается патентом РФ на изобретение №2244023 «Способ повышения износостойкости металлорежущего инструмента из инструментальных сталей путем магнитно-импульсной обработки с
А.Г. ОВЧАРЕНКО,профессор, доктор техн. наук, А.Ю. КОЗЛЮК, аспирант, БТИ Апт ГТУ, г. Бииск
предварительным нагревом и установка для его осуществления», зарегистрировано в Государственном реестре изобретений РФ 10.01.05г.
Метод МИО основан на последовательном воздействии на обрабатываемую деталь индукционного нагрева до определенной температуры и направленного импульса магнитного поля высокой напряженности. Предварительный нагрев осуществляется непосредственно перед воздействием на деталь импульса магнитного поля в специально спроектированном и изготовленном индукторе. Засчет применения в индукторе концентратора магнитного поля происходит значительное (в 5 - 7 раз) увеличение напряженности импульса магнитного поля в рабочей зоне индуктора, а засчет специальной формы индуктора существует возможность обрабатывать не всю деталь (особенно это актуально при больших габаритах обрабатываемого изделия), а только рабочие поверхности. Например, плоское лезвие ножа длиной 173 мм для измельчения соломы в комбайнах можно обработать за три импульса малогабаритным комбинированным индуктором магнитного поля. Если учитывать, что процесс ле~ко поддается автоматизации и время обработки значительно меньше по сравнению с другими методами повышения износостойкости, то данный метод обладает большой технологической и экономической эффективностью.
Эксперименты, проведенные в Бийском технологическом инситуте Алтайского государственного технического университета, показали преимущества предлагаемого комбинированного способа МИО пс сравнению с другими из-
* - здесь и далее изложение доклада на 3-й научно-практической конференции «Проблемы повышения эффективности металлообработки в промышленности на современном этапе», 30 марта 2005г., г. Новосибирск
