Научная статья на тему 'Рациональные режимы гальванического хромирования ножей ротационных косилок'

Рациональные режимы гальванического хромирования ножей ротационных косилок Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
296
51
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Вестник НГИЭИ
ВАК
Ключевые слова
АПРИОРНОЕ РАНЖИРОВАНИЕ / ВОСХОЖДЕНИЕ ПО ПОВЕРХНОСТИ / ДИАГРАММА ПАРЕТО / ИНТЕРВАЛ ВАРЬИРОВАНИЯ / КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ / КОСИЛКА / НОЖ / РАБОЧИЙ ОРГАН / РЕЖИМ ОСАЖДЕНИЯ / РЕЖУЩИЙ АППАРАТ / ХРОМ / ЭЛЕКТРОЛИТ / A PRIORI RANKING / CLIMBING ON THE SURFACE / PARETO CHART / RANGE OF VARIATION / CORROSION RESISTANCE / LAWN MOWER / KNIFE / ACTUATOR / MODE OF DEPOSITION / THE CUTTER BAR / CHROME / ELECTROLYTE

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Крупин Александр Евгеньевич, Матвеев Владимир Юрьевич, Миронов Евгений Борисович

Введение. Одним из основных этапов возделывания сельскохозяйственных растений являются уборочные работы. Исходя из этого и в связи с постоянным совершенствованием системы технического сервиса машин, проблема, связанная с увеличением срока службы уборочной техники может находить новые решения. Лимитирующими элементами в плане коэффициента готовности данной техники являются их режущие органы (сегменты, противорежущие пластины у комбайнов и ножи у косилок). Переход режущих элементов в предельное состояние негативно влияет на качество уборки урожая, повышает нагрузки на детали машин и увеличивает время простоев комбайнов и косилок, обусловленное ремонтом этих элементов. В конечном итоге все это негативно сказывается на себестоимости уборочных работ, вызывая увеличение общих затрат, связанных с выращиванием сельскохозяйственных культур. Материалы и методы. Одним из вариантов повышения стойкости к износу ножей режущих аппаратов косилок является гальваническое хромирование их лезвий. Упрочнение поверхностей этих деталей данным методом поможет решить проблему увеличения их стойкости к абразивному изнашиванию за счет повышения твердости и коррозионной стойкости поверхностей. Этого можно достичь за счет подбора режимов осаждения хромовых покрытий, которые, в свою очередь, влияют на их свойства. Результаты. Одним из этапов исследований является априорное ранжирование факторов. По итогам его реализации выявлено, что на стойкость хромированных ножей к износу наименьшее влияние оказывают скорость перемещения рабочих органов (стандартная около 50 м/с), материал анода (оптимальный материал свинец с сурьмой), площадь анода к площади катода (стандартное оптимальное соотношение 1:2) и материал режущего элемента (как правило сталь марки У9). Эти факторы в дальнейших исследованиях не учитывались. Далее проводился отсеивающий эксперимент, по результатам которого было определено еще 7 факторов, которые оказывают слабое влияние на износостойкость упрочненных ножей. К ним относятся: термообработка до и после осаждения хрома, концентрация электролита, угол режущей кромки и радиус вершины лезвия. Затем определены наиболее выгодные с точки зрения износостойкости, условия осаждения гальванического хрома на ножах косилок путем реализации плана крутого восхождения по поверхности отклика. Восхождение по поверхности отклика нацелено на поиск экстремума величины отделяемого при трении с хромированных деталей материала. В основу плана восхождения положено проведение ряда опытов с измененным шагом варьирования значений рассматриваемых факторов. Заключение. Регрессионная зависимость, полученная при реализации крутого восхождения, имеет высокую степень согласованности с эмпирическими результатами исследований. Итоги проведенного плана эксперимента показывают, что построение регрессионной зависимости второго и более порядка не является в данной ситуации целесообразным.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Крупин Александр Евгеньевич, Матвеев Владимир Юрьевич, Миронов Евгений Борисович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

RATIONAL MODES OF GALVANIC CHROMIUM PLATING OF THE KNIVES OF ROTARY MOWERS

Introduction. One of the major stages of cultivation of agricultural crops are harvesting. On this basis and due to the continuous improvement of technical service system of machines, a problem associated with an increase in harvesting equipment lifetime can find new solutions. The limiting factor in terms of the elements of availability of this technique are cutting their bodies (segments shearbars harvesters and mowers blades). Moving cutting elements in limiting state adversely affects the quality of the harvest, increases the load on the machine parts and increases downtime harvesters and mowers due to repair these elements. In the end, all this has a negative impact on the cost of harvesting causing an increase in the total costs associated with the crop. Materials and methods. One option to increase the resistance to wear of the cutting knife devices mower is chrome plating their blades. Hardening surfaces of these parts this method helps solve the problem of increasing their abrasion resistance by increasing hardness and corrosion resistance of surfaces. This can be achieved by selecting the mode of deposition of chromium, which in turn affect their properties. Results. One of the stages of research is a priori ranking factors. As a result of its implementation revealed that the resistance of chrome blades to wear the least affected by the speed of movement of the working bodies (standard 50 m / s), the anode material (optimal material lead-antimony), area of the anode to the cathode area (standard optimal ratio of 1:2) and the material of the cutting element (usually steel U9 brand). These factors, further studies have not taken into account. Then conducted screening experiments, the results of which 7 has been identified factors that have little effect on the wear resistance of hardened knives. These include heat treatment before and after the deposition of chromium, the concentration of the electrolyte, the angle of the cutting edge of the blade and the radius of the top. Then, determine the most advantageous in terms of wear resistance, the conditions of deposition of galvanic chromium knife mowers by implementing steep ascent plan on response surface. Climbing on the response surface is aimed at finding the extremum values separated by friction with chrome material. The basis of the plan laid climbing a series of experiments with a modified step of varying the values of the factors considered. Conclusions.The regression dependence obtained with the implementation of steep climbing, has a high degree of consistency with the empirical results of the research. The results of the experiment plan shows that the construction of the regression dependence of the second order, and more is not appropriate in this situation.

Текст научной работы на тему «Рациональные режимы гальванического хромирования ножей ротационных косилок»

05.20.03 УДК 620.162

РАЦИОНАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ХРОМИРОВАНИЯ НОЖЕЙ

РОТАЦИОННЫХ КОСИЛОК

© 2016

Крупин Александр Евгеньевич, кандидат технических наук,

старший преподаватель кафедры «Технический сервис» Матвеев Владимир Юрьевич, кандидат технических наук,

доцент кафедры «Технический сервис» Миронов Евгений Борисович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Технический сервис» Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, Княгинино (Россия)

Аннотация. Введение. Одним из основных этапов возделывания сельскохозяйственных растений являются уборочные работы. Исходя из этого и в связи с постоянным совершенствованием системы технического сервиса машин, проблема, связанная с увеличением срока службы уборочной техники может находить новые решения. Лимитирующими элементами в плане коэффициента готовности данной техники являются их режущие органы (сегменты, противорежущие пластины у комбайнов и ножи у косилок). Переход режущих элементов в предельное состояние негативно влияет на качество уборки урожая, повышает нагрузки на детали машин и увеличивает время простоев комбайнов и косилок, обусловленное ремонтом этих элементов. В конечном итоге все это негативно сказывается на себестоимости уборочных работ, вызывая увеличение общих затрат, связанных с выращиванием сельскохозяйственных культур.

Материалы и методы. Одним из вариантов повышения стойкости к износу ножей режущих аппаратов косилок является гальваническое хромирование их лезвий. Упрочнение поверхностей этих деталей данным методом поможет решить проблему увеличения их стойкости к абразивному изнашиванию за счет повышения твердости и коррозионной стойкости поверхностей. Этого можно достичь за счет подбора режимов осаждения хромовых покрытий, которые, в свою очередь, влияют на их свойства. Результаты. Одним из этапов исследований является априорное ранжирование факторов. По итогам его реализации выявлено, что на стойкость хромированных ножей к износу наименьшее влияние оказывают скорость перемещения рабочих органов (стандартная около 50 м/с), материал анода (оптимальный материал свинец с сурьмой), площадь анода к площади катода (стандартное оптимальное соотношение 1:2) и материал режущего элемента (как правило сталь марки У9). Эти факторы в дальнейших исследованиях не учитывались.

Далее проводился отсеивающий эксперимент, по результатам которого было определено еще 7 факторов, которые оказывают слабое влияние на износостойкость упрочненных ножей. К ним относятся: термообработка до и после осаждения хрома, концентрация электролита, угол режущей кромки и радиус вершины лезвия. Затем определены наиболее выгодные с точки зрения износостойкости, условия осаждения гальванического хрома на ножах косилок путем реализации плана крутого восхождения по поверхности отклика. Восхождение по поверхности отклика нацелено на поиск экстремума величины отделяемого при трении с хромированных деталей материала. В основу плана восхождения положено проведение ряда опытов с измененным шагом варьирования значений рассматриваемых факторов.

Заключение. Регрессионная зависимость, полученная при реализации крутого восхождения, имеет высокую степень согласованности с эмпирическими результатами исследований. Итоги проведенного плана эксперимента показывают, что построение регрессионной зависимости второго и более порядка не является в данной ситуации целесообразным.

Ключевые слова: априорное ранжирование, восхождение по поверхности, диаграмма Парето, интервал варьирования, коррозионная стойкость, косилка, нож, рабочий орган, режим осаждения, режущий аппарат, хром, электролит.

RATIONAL MODES OF GALVANIC CHROMIUM PLATING OF THE KNIVES OF ROTARY MOWERS

© 2016

Krupin Aleksandr Evgen'evich, candidate of technical sciences, assistant professor of the chair «Technical service» Matveev Vladimir Jur'evich, candidate of technical sciences,

assistant professor of the chair «Technical service» Mironov Evgenij Borisovich, candidate of technical sciences, assistant professor of the chair «Technical service» Nizhny Novgorod State University of Engineering and Economics, Knyaginino (Russia)

Abstract. Introduction. One of the major stages of cultivation of agricultural crops are harvesting. On this basis and due to the continuous improvement of technical service system of machines, a problem associated with an increase in harvesting equipment lifetime can find new solutions. The limiting factor in terms of the elements of availability of this technique are cutting their bodies (segments shearbars harvesters and mowers blades). Moving cutting elements in limiting state adversely affects the quality of the harvest, increases the load on the machine parts and increases downtime harvesters and mowers due to repair these elements. In the end, all this has a negative impact on the cost of harvesting causing an increase in the total costs associated with the crop.

Materials and methods. One option to increase the resistance to wear of the cutting knife devices mower is chrome plating their blades. Hardening surfaces of these parts this method helps solve the problem of increasing their abrasion resistance by increasing hardness and corrosion resistance of surfaces. This can be achieved by selecting the mode of deposition of chromium, which in turn affect their properties. Results. One of the stages of research is a priori ranking factors. As a result of its implementation revealed that the resistance of chrome blades to wear the least affected by the speed of movement of the working bodies (standard 50 m / s), the anode material (optimal material lead-antimony), area of the anode to the cathode area (standard optimal ratio of 1:2) and the material of the cutting element (usually steel U9 brand). These factors, further studies have not taken into account.

Then conducted screening experiments, the results of which 7 has been identified factors that have little effect on the wear resistance of hardened knives. These include heat treatment before and after the deposition of chromium, the concentration of the electrolyte, the angle of the cutting edge of the blade and the radius of the top. Then, determine the most advantageous in terms of wear resistance, the conditions of deposition of galvanic chromium knife mowers by implementing steep ascent plan on response surface. Climbing on the response surface is aimed at finding the extremum values separated by friction with chrome material. The basis of the plan laid climbing a series of experiments with a modified step of varying the values of the factors considered.

Conclusions.The regression dependence obtained with the implementation of steep climbing, has a high degree of consistency with the empirical results of the research. The results of the experiment plan shows that the construction of the regression dependence of the second order, and more is not appropriate in this situation.

Keywords: the a priori ranking, climbing on the surface, Pareto chart, range of variation, corrosion resistance, lawn mower, knife, actuator, mode of deposition, the cutter bar, chrome, electrolyte.

Введение

Цель исследования: повышение износостойкости ножей режущего аппарата ротационной косилки.

Объект исследования: сопротивление изнашиванию ножей косилки КРН-2,1, упрочненных гальваническим хромированием.

Предмет исследования: условия осаждения электролитического покрытия и свойства полученного слоя хрома.

Задачи исследования:

- психологический эксперимент;

- отсеивание факторов;

- реализация плана крутого восхождения по поверхности отклика;

- поиск составляющих градиента;

- корректирование шага градиента;

- реализация дополнительных опытов;

- раскодирование зависимостей в расчетные формулы;

- оценка согласованности зависимости с эмпирическими данными.

Материалы и методы Ножи ротационных косилок в процессе эксплуатации подвержены влиянию агрессивной абразивной и коррозионной среды. Имеются данные [1, с. 4] что из общего числа всех отечественных и зарубежных косилок более 50 % занимают орудия марки КРН-2,1 и их модификации. Исходя из этого, объектом исследований была выбрана износостойкость ножей косилок такой марки. Также следует отметить, что ножи ротационной косилки КРН-2,1 требуют 2-3 заточки на 1 га скашиваемой площади [1, с. 8], а их ресурс не превышает 4 га на нож, при этом скорость изнашивания кромок по ширине может достигать 8 мм/га на нож. При скашивании 12 га площади коли-

чество замен или заточек ножей может достигать 5 раз [1, С. 103-110]. Эти данные указывают на то, что проведение исследований в области повышения ресурса ножей косилок является и обоснованным шагом.

Уборка сельскохозяйственных культур - это важнейший этап технологического процесса их возделывания. С целью соблюдения агротехнических сроков, обеспечения высокого качества и производительности выполняемых работ возникает потребность в увеличении ресурса уборочных машин и их элементов. Надежность элементов сложной технической системы оказывает существенное влияние на надежность системы в целом. Режущие органы уборочной техники являются одними из наиболее быстроизнашивающихся составных частей, исходя из чего, проблема увеличения их ресурса является очень острой. Переход режущих элементов в предельное состояние ведет к снижению качества и производительности уборочных работ, а также влечет простои машин при восстановлении работоспособности этих деталей. Поэтому увеличение ресурса рабочих органов режущих аппаратов, в том числе и методами упрочнения их поверхностей, является актуальной задачей.

Существует множество методов повышения долговечности режущих элементов уборочной техники, в том числе и технологическими методами. Исследования в данной области ведутся и в настоящее время. Одним из последних примеров разработанных технологий упрочнения может выступить применение А. Т. Лебедевым и Д. Ю. Макаренко алмазопо-добных покрытий на поверхностях сегментов зерноуборочных комбайнов [2], а также применение для тех же целей электроискровой обработки И. С. Кузнецовым [3].

По мнению В. Н. Ткачева [4] и ряда других источников о характере износа режущих элементов, увеличение ресурса этих деталей может достигаться формированием на их рабочих поверхностях покрытий с высокой твердостью без увеличения хрупкости основного металла. Наносимый упрочняющий слой позволит снизить интенсивность затупления режущей кромки и увеличит коррозионную стойкость деталей во время хранения.

Из-за возможности изменения в широких пределах свойств покрытий в зависимости от условий их формирования, исходя из высокой твердости и химической стойкости, нами предлагается повышать износостойкость поверхностей ножей ротационных косилок гальваническим хромированием. К тому же актуальность и перспективность применения гальванических хромовых покрытий может обеспечиваться применением различных добавок в стандартный электролит для получения композиционных покры-

тий на основе хрома. Опыт формирования таких покрытий в последнее время широко разрабатывается и применяется. Примерами работ в данной области могут быть публикации В. В. Сафонова, Е. Г. Винокурова, Е. В. Железнова, В. Н. Целуйкина и др. [5-8].

Для подбора рациональных режимов осаждения с точки зрения износостойкости покрытий по итогам применения метода экспертных оценок были отобраны факторы, оказывающие влияние на износоустойчивость упрочняемых деталей. Отсеивание слабо влияющих на отклик факторов проводился с использованием устройства для исследования износостойкости рабочих органов режущих аппаратов, техническое решение которой защищено патентом на полезную модель. Построение регрессионной зависимости и проведение крутого восхождения по поверхности отклика осуществлялись в ходе испытаний хромированных образцов (рисунок 1) на машине трения марки 77-МТ1 (рисунок 2). Исследования были реализованы с учетом существующих рекомендаций [9-12].

Рисунок 1 - Образец ножа

Рисунок 2 - Машина трения 77-МТ1

Результаты

Факторы, оказывающие наибольшее влияние на стойкость ножей к износу: толщина покрытия, катодная плотность тока, температура электролита, термообработка до и после хромирования, шероховатость поверхности, угол режущей кромки, радиус вершины режущей кромки и концентрация электролита. Остальные факторы были исключены из дальнейших исследований. Радиус вершины и угол режущей кромки также далее не рассматривались, исходя из того, что их оптимальные значения рекомендованы в источниках [4, 13, 14], а также прописаны в ГОСТ 158 - 74 [15]. Данные результаты получены по итогам реализации отсеивающего эксперимента, проводимого по существующим рекомендациям [16, с. 259], [17, с. 235], [18, с. 184], [19, с. 184], [20, с. 264], [21, с. 348].

Далее в соответствии с рекомендациями, указанными в источниках [20, с. 23], [22, с. 270], [23, с. 242], [24, с. 82], [25, с. 6], [26, с. 6], [27, с. 35], [28, с. 75] для трех оставшихся факторов была составлена матрица полного факторного эксперимента. По результатам ее реализации построена регрессионная зависимость первого порядка, отражающая силу и характер влияния оставшихся трех факторов на отклик. Значения коэффициентов полученной экспериментальным путем зависимости выглядят следующим образом: Ь0 = 429,375, Ь1 = - 3,375; Ь2 = - 3,375; Ьз = - 14,375; Ь12 = - 0,125; Ьп = 3,375; Ь23 = 3,375.

Исключив малозначимые коэффициенты, регрессионная зависимость получила следующий вид: У = 429,375-3,3755-X-3,375-Х2-14,375-Х3+3,375 ■ Ху Х3+3,375 ■ Х2 ■ Х3, (1)

где Х1 - температура электролита, Х2 - катодная плотность тока и Х3 - толщина упрочняющего покрытия.

На рисунке 3 представлена диаграмма Парето, отражающая степень влияния факторов и их двойных взаимодействий в графическом виде.

Результаты расчета Критерия Фишера подтверждают адекватность полученной регрессионной зависимости.

Следующим шагом, связанным с оптимизацией рассматриваемых факторов, с целью минимизации износа ножей с хромовыми покрытиями применялось крутое восхождение по поверхности отклика, которое было реализовано в соответствии с рекомендациями, указанными в следующих источниках [17, с. 207; 18, с. 93; 29, с. 9; 30, с. 103; 31, с. 164].

Отличительной особенностью построения плана крутого восхождения по поверхности отклика от матрицы полного факторного эксперимента является проведение ряда дополнительных опытов с определенными сочетаниями уровней варьирования факторов. Для трех оставшихся факторов определяется коэффициент, который уменьшает интервал их варьирования с одинаковой кратностью. Ниже представлена методика и результаты реализации плана крутого восхождения.

Составляющие градиента определяются следующим образом [19, с. 90]:

(2)

К = щ • п

Рисунок 3 - Диаграмма Парето

где АХ! - интервал варьирования, Ь - коэффициент уравнения.

Проводя серию опытов с измененным шагом варьирования факторов, находят, в каком из них будет получена экстремальная величина отклика. Значения факторов при минимальном отклике будут приняты, как наиболее оптимальные с точки зрения сопротивления образцов износу.

Полученные по выражению (2) величины К! для трех факторов составят К1 = 37,75; К2 = 84,37; К3= 215,63.

По результатам опытов и проведенных расчетов для трех факторов вводится коэффициент изменения шага варьирования - 50.

Критерием прекращения эксперимента являлись ограничения осаждения покрытий с точки зрения технологии. Увеличение температуры электролита свыше 66 °С приводило к его интенсивному испарению и к повышению его расхода. С увеличением плотности тока более 67 А/дм2 кромки лезвий образцов обгорали, в связи с большой величиной силы тока на этих участках из-за малой их площади. Увеличение толщины наращиваемого покрытия свыше 44 мкм вызывало интенсивное образование трещин, влекло увеличение пористости и сопровождалось отслаиванием осажденного слоя.

В таблице 1 указана программа матрицы крутого восхождения по поверхности отклика при исследовании стойкости упрочненных ножей к износу.

Таблица 1 - План крутого восхождения по поверхности отклика

№ Алгоритм планирования Хь °С Х2, А/дм2 Х3, мкм ^ мг

1 Основной уровень 60 55 20

2 Интервал варьирования, Дх1 10 25 15

3 Нижний уровень 50 30 5

4 Верхний уровень 70 80 35

5 Опыт: 1 - - - 457

2 - + + 415

3 - + - 444

4 - - + 415

5 + - - 444

6 + + + 415

7 + + - 430

8 + - + 415

6 Коэффициент |Ь1| 3,375 3,375 14,375

7 Шаг градиента Дх1 * |Ь1| 33,75 84,37 215,63

8 Изменение шага градиента 0,68 1,69 4,31

9 Округление шага 1 2 4

10 9 60 55 20 430

10 61 57 24 425

11 62 59 28 419

12 63 61 32 413

13 64 63 36 418

14 65 65 40 419

15 66 67 44 419

Минимальный износ образцов был зафиксирован в 12-ом опыте. Из таблицы видно, что при выполнении следующих опытов величина отклика увеличивалась. Это подтверждает то, что отрицательное воздействие на отклик сочетаний факторов 1-3 и 2-3 начало преобладать над отдельным положительным влиянием факторов.

К наиболее существенным преимуществам гальванических покрытий хромом относятся высокая стойкость к коррозионному влиянию, высокая микротвердость и хорошая прочность сцепления покрытий с основой. При соблюдении регламентированных режимов технологического процесса осаждения хрома из электролита, перечисленные свойства покрытий обеспечивают их высокую износоустойчивость. Рассмотрим основные аспекты влияния режимов наращивания хромовых покрытий на микротвердость, коррозионную стойкость и прочность сцепления с материалом основы.

Известно, что коррозионная стойкость снижается с увеличением пористости электролитически осажденного хромового покрытия. При температуре электролита 55 °С увеличение катодной плотности тока более 40 А/дм2 приводит к росту пористости покрытия. При плотности тока 80 А/дм2 с ростом температуры электролита количество пор в осаждаемых покрытиях уменьшается [32, С. 133-135].

Известно, что при увеличении микротвердости свыше определенного значения стойкость хромового покрытия к износу начинает ухудшаться из-за увеличивающейся хрупкости и напряженности в осажден-

ном слое. Это связано с тем, что прочность сцепления образующихся при осаждении кристаллов становится ниже их твердости, что вызывает вырывание зерен с поверхности формируемого покрытия при трении [33, с. 24], [34, с. 183]. Поэтому определение твердости полученных осадков - это одно из основных мероприятий связанных с определением свойств наращиваемых покрытий.

Увеличение катодной плотности тока от 35 до 75 А/дм2 при температуре электролита 50 °С при осаждении хрома вызывает увеличение микротвердости полученного слоя. Дальнейший рост плотности тока снижает твердость полученных осадков. При катодной плотности тока 80 А/дм2 с повышением температуры электролита от 40 до 55 °С в процессе наращивания микротвердость покрытий увеличивается, при дальнейшем росте температуры твердость снижается [32, с. 158].

Известно, что увеличение катодной плотности тока при гальваническом осаждении хрома вызывает ухудшение качества адгезии между покрытием и материалом основы. С повышением температуры электролита в процессе наращивания прочность сцепления покрытия с основой увеличивается [32, с. 164].

Согласно существующим данным [32, с. 163] прочность сцепления осадков хрома, полученных при температуре 40-70 ° С и плотности тока 30100 А/дм2, составляет более 5-106 Н/м2. По данным [35, с. 676], прочность хромового покрытия на разрыв составляет 163-625 МПа, а адгезионная прочность между слоем и материалом основы в среднем 300

МПа. Это свидетельствует о том, что прочность сцепления осадка с основным металлом может быть в определенных условиях выше прочности на разрыв самого покрытия. Также известно, что проведение перед осаждением хрома электролитического анодного активирования позволяет получить высокую адгезионную прочность между материалом основы и нарощенным слоем. Эксперименты Богорода Л. Я. подтверждают, что разрыв хромированного образца вызывает осыпание покрытия в виде мельчайших частиц, а на снимках поперечного микрошлифа образца наблюдается остаточный слой хрома, соединенный с основой [36, с. 40].

Представленные в таблице 1 результаты не противоречат существующим в различных литературных источниках данным и подтверждают наличие закономерностей влияния условий осаждения на свойства и качества получаемых хромовых покрытий.

Раскодирование регрессионной зависимости в

расчетные формулы Преобразование составляющих полученной зависимости осуществляется следующим образом [20, с. 31]:

Х = ХИ1 - ХИ01

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

АХ

(3)

N1

где Х№ - натуральное значение фактора, Х- натуральное значение основного уровня фактора, ДХМ -величина интервала варьирования фактора.

Результаты, полученные по итогам преобразований, имеют следующий вид:

Х1 =

ХN1 - 60

Х2 =

Х3 =

10

. ХN 2 - 55

25

.ХN 3 - 20

15

(4)

(5)

(6)

Подставив формулы (4-6) в зависимость с указанными коэффициентами, получаем уравнение, выражающее зависимость величины износа образцов от факторов, представленных через натуральные значения (°С, А/дм2 и мкм). Коэффициенты полученного уравнения имеют следующие значения: В0 = + 513,115; В! = - 0,787 Х№; В2 = - 0,314 Хш; В3 = -2,804 Хю; В]2 = + 0,023 Х№ • Хш; В23 = + 0,009 Хш • Хю-

Полученная регрессионная зависимость имеет высокую степень согласованности с результатами экспериментальных исследований. К примеру при температуре электролита 63 °С, плотности тока 61 А/дм2 и толщине покрытия 32 мкм значение износа упрочненного образца по массе рассчитанное по уравнению составляет 389 мг, а значение износа полученное по результатам опыта равно 387 мг (расхо-

ждение 2 %). Исходя из этого, можно судить о том, что полученная зависимость применима при оценке износостойкости ножей ротационных косилок упрочненных электролитическим хромированием.

Заключение

Известно, что твердость, коррозионная стойкость и прочность сцепления с основой оказывают существенное влияние на стойкость гальванических хромовых покрытий к износу. Причем увеличение стойкости к коррозии и прочности сцепления оказывают положительное влияние на износостойкость, а вот при увеличении твердости свыше определенного значения износостойкость хромового покрытия начинает снижаться из-за увеличивающейся хрупкости и напряженности покрытия [33, с. 24].

Каждый из отдельно рассматриваемых факторов определенным образом влияет на твердость, прочность сцепления и стойкость к коррозии осажденных покрытий. Проведенный эксперимент позволяет подобрать наиболее оптимальные с точки зрения износостойкости величины плотности тока, температуры электролита и толщины покрытия с учетом их парных сочетаний друг с другом.

По итогам реализации крутого восхождения по поверхности отклика подобраны рациональные значения факторов при минимальном износе ножей, при этом полученная регрессионная зависимость имеет высокую степень согласованности с проверочными результатами опытов. В этой связи построение регрессионного уравнения более высокого порядка можно считать не целесообразным.

Также можно сделать вывод о том, что выбранный при построении плана крутого восхождения центр эксперимента находится вблизи оптимума т. к. минимальное значение износа образца по массе получено при проведении опыта № 12, который является всего лишь четвертым дополнительным опытом.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Корнилович Р. А. Совершенствование режущего аппарата ротационной косилки: дис. канд. техн. наук: 05.20.01 / Рязань, 2007. 153 с.

2. Пат. 2453099 Российская Федерация. Сегмент режущего аппарата / А. Т. Лебедев, Д. И. Макаренко, Р. В. Павлюк, Д. В. Прокопов, А. В. Заха-рин, П. А. Лебедев, Р. А. Магомедов. Патентообладатель ФГБОУ ВПО «Ставропольский ГАУ». № 2010154786/13; заявл. 30.12.10; опубл. 20.06.12, бюл. № 17. 7 с.

3. Хромов В. Н., Кузнецов И. С. Повышение износостойкости пальцев жаток зерноуборочных машин электроискровыми покрытиями, образованными электродами из аморфных и нанокристаллических

сплавов / Сельскохозяйственная техника: обслуживание и ремонт. 2011. № 2. С. 34-37.

4. Ткачев В. Н. Износ и повышение долговечности деталей сельскохозяйственных машин. - М. : «Машиностроение». 1971. 264 с.

5. Сафонов В. В., Шишурин С. А., Гурьев А. Е., Ивлиев Р. В. Износостойкость композиционных самосмазывающихся хромовых покрытий / Проблемы экономичности и эксплуатации автотракторной техники. Материалы Международного научно -технического семинара имени В. В. Михайлова. г. Саратов, 2014. С. 174-176.

6. Виноградов Е. Г., Орлова Л. А., Степко А. А., Бондарь В. В. Получение и свойства неорганических композиционных покрытий с детонационными нано-алмазами / Физикохимия поверхности и защита материалов, № 4. Том 50. Издательство «Наука». Москва,

2014. С. 390-394.

7. Железнов Е. В., Смирнов К. Н., Кудрявцев В. Н. Электроосаждение высокотвердых композиционных хромовых покрытий из электролитов, содержащих частицы вюрцитоподобного нитрида бора / Покрытия и обработка поверхности. Последние достижения в технологиях, экологии и оборудовании»: сб. науч. тр. М. : РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2015. С. 37-38.

8. Целуйкин В. Н., Гасанова О. А., Целуйкина Г. В. Электроосаждение композиционных покрытий хром-углеродные нанотрубки в реверсивном режиме / Перспективные материалы издательство, № 4. Издательство ООО «Интерконтакт наука». г. Москва,

2015. С. 78-81.

9. Хрущев М. М., Бабичев М. А. Износостойкость и структура твердых наплавок. М. : Машиностроение, 1971. 252 с.

10. Хрущев М. М. Трение, износ и микротвердость материалов: Избранные работы (к 120-летию со дня рождения). М. : Красанд, 2012. 512 с.

11. ГОСТ 30480-97. Обеспечение износостойкости изделий. Методы испытаний на износостойкость. Общие требования. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. Москва, 1998. 14 с.

12. ГОСТ 27640-88. Материалы конструкционные и смазочные. Методы экспериментальной оценки коэффициента трения. Государственный комитет СССР по стандартам. Москва, 1989. 21 с.

13. Лебедев А. Т., Макаренко Д. И., Малюченко Б. В. Сегменты режущего аппарата: отечественные и импортные / Сельский механизатор. 2012. № 4. С.12-13.

14. Резник Н. Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов. М. : Машиностроение, 1975. 311 с.

15. ГОСТ 158-74. Сегменты, пластины проти-ворежущие и полосы ножевые режущих аппаратов сельскохозяйственных машин. Технические условия.- Введ. 1975-01-01. М. : ИПК Изд-во стандартов, 2001. 9 с.

16. Адлер Ю. П. Введение в планирование эксперимента. Изд-во «Металлургия». Москва, 1968. 155 с.

1l. Адлер Ю. П., Маркова E. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. 2-е изд. перераб. и доп. Издательство «Наука». Москва, 1976. 279 с.

18. Мельников С. В., Алешкин В. Р., Рощин П. М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. 2-е изд. перераб. и доп. Л. : Колос. Ленингр. отд-ние, 1980. 168 с.

19. Новик Ф. С. Аросов Я. Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. М. : Машиностроение; София: Техника, 1980. 304 с.

20. Xартман К., Лецкий Э., Шефер В. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов. Под редакцией Э. К. Лецкого. Издательство «Мир» Москва, 1977. 552 с.

21. Eрмаков С. М. Математическая теория планирования эксперимента. М. : Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1983. 392 с.

22. Сидняев Н. И. Теория планирования эксперимента и анализ статистических данных: учеб. пособие для магистров. 2-е изд., перераб. и доп. М. : Издательство Юрайт, 2014. 495 с.

23. Montgomery D. C. Design and analysis of experiments Fifth Edition. By John Wiley & Sons, Inc. All rights reserved, 2001. 684 p.

24. Rodrigues M. I., Iemma A. F. Experimental Design and Process Optimization. By Taylor & Francis Group, LLC CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group, an Informa business, 2014. 302 p.

25. Шкляр В. Н. Планирование эксперимента и обработка результатов. Конспект лекций для магистров по направлению 220200 «автоматизация и управление в технических (мехатронных) системах». Издательство Томского политехнического университета, 2010. 90 с.

26. Иванкина О. П. Основы планирования эксперимента: Учеб.-метод. пособие для студентов и аспирантов. Рязань РИ МГОУ, 2001. 82 с.

27. Бородюк В. П., Вощинин А. П., Иванов А. З. Статистические методы в инженерных исследованиях (лабораторный практикум): Учеб. пособие. М. : Выс-ша. школа, 1983. 216 с.

28. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов ис-

sc

следований). 5-еизд., доп. и перераб. М. : Агропром-издат, 1985. 351 с.

29. Жиглявский А. А., Жиглявский А. Г. Методы поиска глобального экстремума. М. : Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1991. 248 с.

30. Изаков Ф. Я. Планирование эксперимента и обработка опытных данных. Учебное пособие для магистрантов и аспирантов. Челябинск, 1997. 128 с.

31. Аугамбаев М. Основы планирования научно-исследовательского эксперимента. «Укитувич». Ташкент, 2004. 336 с.

32. Молчанов В. Ф. Эффективность и качество хромирования деталей. К. : Техника, 1979. 229 с.

33. Ковенский И. М., Поветкин В. В. Металловедение покрытий: Учебник для вузов. М. : «СП Ин-термет Инжиниринг», 1999. 296 с.

34. Крагельский И. В. Трение, изнашивание и смазка. Справочник. В 2-х кн. Кн. 2 / под ред. И. В. Крагельского, В. В. Алисина. М. : «Машиностроение», 1979. 358 с.

35. Поляк М. С. Технология упрочнения. Технолог. Методы упрочнения. Т. 1. М. : «Л.В.М. Скрипт», «Машиностроение», 1995. 832 с.

36. Богород Л. Я. Хромирование / 5-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение, Ленинг. отд-ние, 1984. 97 с.

REFERENCES

1. Kornilovich R. A. Sovershenstvovanie rejzhu-schego apparata rotacionnoj kosilki (The improvement to the cutter bar rotary mower): dis. kand. tehn. nauk: 05.20.01 / Rjazan'., 2007. 153 s.

2. Pat. 2453099 Rossijskaja Federacija. Segment rezhushhego apparata (Segment cutting machine) / A. T. Lebedev, D. I. Makarenko, R. V. Pavljuk, D. V. Proko-pov, A. V. Zaharin, P. A. Lebedev, R. A. Magomedov. Patentoobladatel' FGBOU VPO «StavropoFskij GAU». № 2010154786/13; zajavl. 30.12.10; opubl. 20.06.12, bjul. № 17. 7 s.

3. Hromov V. N., Kuznecov I. S. Povyshenie izno-sostojkosti pal'cev zhatok zernouborochnyh mashin jelek-troiskrovymi po-krytijami, obrazovannymi jelektrodami iz amorfnyh i nanokristallicheskih splavov (Improvement of wear resistance of the fingers of harvesters harvesting machinery electro-spark coatings formed by the electrodes of amorphous and nanocrystalline alloys) / Sel'skohozjajstvennaja tehnika: obsluzhivanie i remont. 2011. № 2. S. 34-37.

4. Tkachev V. N. Iznos i povyshenie dolgovech-nosti detalej sel'skohozjajstvennyh mashin (Wear and increased durability of parts of agricultural machinery). M. : «Mashinostroenie», 1971. 264 s.

5. Safonov V. V., Shishurin S. A., Gur'ev A. E., Iv-liev R. V. Iznosostojkost' kompozicionnyh samosmazy-vajushhihsja hromovyh pokrytij (Wear resistance self-lubricating composite chromium coatings) / Problemy jekonomichnosti i jekspluatacii avtotraktornoj tehniki. Materialy Mezhdunarodnogo nauchno-tehnicheskogo seminara imeni V. V. Mihajlova. g. Saratov, 2014. S. 174-176.

6. Vinogradov E. G., Orlova L. A., Stepko E. G., Bondar' V. V. Poluchenie i svojstva neorganicheskih kompozicionnyh pokrytij s detonacionnymi nanoalma-zami (Preparation and properties of inorganic composite coatings with detonation nanodiamonds) / Fizikohimija poverhnosti i zashhita materialov, № 4, Tom 50. Izda-tel'stvo «Nauka». g. Moskva, 2014. S. 390-394.

7. Zheleznov E. V., Smirnov K. N., Kudrjavcev V. N. Jelektroosazhdenie vysokotverdyh kompozicionnyh hromovyh pokrytij iz jelektrolitov, soderzhashhih chasti-cy vjurcitopodobnogo nitrida bora (Very hard electrode-position of composite chromium coatings from electrolytes containing particles of boron nitride verticopter) / Pokrytija i obrabotka poverhnosti. Poslednie dostizhenija v tehnologijah, jekologii i oborudovanii»: sb. nauch. tr. -M.: RHTU im. D.I. Mendeleeva, 2015. S. 37, 38.

8. Celujkin V. N., Gasanova O. A., Celujkina G. V. Jelektroosazhdenie kompozicionnyh pokrytij hrom-uglerodnye nanotrubki v reversivnom rezhime (Electro-deposition of composite chromium coatings-carbon nano-tubes in reverse mode) / Perspektivnye materialy izda-tel'stvo, № 4. Izdatel'stvo OOO «Interkontakt nauka». g. Moskva, 2015. S. 78-81.

9. Hrushhev M. M., Babichev M. A. Iznosostoj-kost' i struktura tverdyh naplavok (The structure and wear resistance of hardfacings). M. : Mashinostroenie, 1971. 252 s.

10. Hrushhev M. M. Trenie, iznos i mikrotverdost' materialov (Friction, wear and microhardness of materials): Izbrannye raboty (k 120-letiju so dnja rozhdenija). M. : Krasand, 2012. 512 s.

11. GOST 30480-97. Obespechenie iznosostojkosti izdelij. Metody ispytanij na iznosostojkost'. Obshhie tre-bovanija. Mezhgosudarstvennyj sovet po standartizacii, metrologii i sertifikacii (Maintenance of wear resistance of products. Test methods on wear resistance. General requirements. Interstate Council for standardization, Metrology and certification). г. Москва, 1998. 14 s.

12. GOST 27640-88. Materialy konstrukcionnye i smazochnye. Metody jeksperimental'noj ocenki kojeffi-cienta trenija. Gosudarstvennyj komitet SSSR po standar-tam (The constructional and lubrication materials. Methods of experimental evaluation of the coefficient of friction). Moskva, 1989. 21 s.

13. Lebedev A. T., Makarenko D. I., Maljuchenko B. V. Segmenty rezhushhego apparata: otechestvennye i

importnye (The segments to the cutter bar: domestic and imported) / Sel'skij mehanizator. 2012. № 4. S. 12-13.

14. Reznik N. E. Teorija rezanija lezviem i osnovy rascheta rezhushhih apparatov (The theory of blade cutting and the basics of calculating cutting machines). M. : Mashi-nostroenie, 1975. 311 s.

15. GOST 158-74. Segmenty, plastiny protivorez-hushhie i polosy nozhevye rezhushhih apparatov sel'sko-hozjajstvennyh mashin. Tehnicheskie uslovija. (Segments, the shear plate and band knife cutting machines agricultural machinery. Specifications) - Vved. 197501-01. M. : IPK Izd-vo standartov, 2001. 9 s.

16. Adler Ju. P. Vvedenie v planirovanie jeksperi-menta (Introduction to design of experiments). Izd-vo «MetaUurgija». Moskva, 1968. 155 s.

17. Adler Ju. P., Markova E. V., Granovskij Ju. V. Planirovanie jeksperimenta pri poiske optimal'nyh uslovij (Planning of experiment when searching optimal conditions). 2-e izd. pererab. i dop. Izdatel'stvo «Nauka». Moskva, 1976. 279 s.

18. Mel'nikov S. V., Aleshkin V. R., Roshhin P. M. Planirovanie jeksperimenta v issledovanijah sel'sko-hozjajstvennyh processov (Experiment planning in researches of agricultural processes). 2-e izd. pererab. i dop. L. : Kolos. Leningr. otd-nie, 1980. 168 s.

19. Novik F. S. Arosov Ja. B. Optimizacija processov tehnologii metallov metodami planirovanija jekspe-rimentov (Process optimization technology metals by methods of experiments planning). M. : Mashinostroenie; Sofija: Tehnika, 1980. 304 s.

20. Hartman K., Leckij Je., Shefer V. Planirovanie jeksperimenta v issledovanii tehnologicheskih processov (Planning of experiment in research of technological processes). Pod redakciej Je. K. Leckogo. Izdatel'stvo «Mir» Moskva, 1977 g. 552 s.

21. Ermakov S. M. Matematicheskaja teorija planirovanija jeksperimenta (The mathematical theory of experiment planning). M. : Nauka. Glavnaja redakcija fizi-ko-matematicheskoj literatury, 1983. 392 s.

22. Sidnjaev N. I. Teorija planirovanija jeksperi-menta i analiz statisticheskih dannyh (The theory of planning of experiment and analysis of statistical data): ucheb. posobie dlja magistrov. 2-e izd., pererab. i dop. M.

: Izdatel'stvo Jurajt, 2014. 495 s.

23. Montgomery D. C. Design and analysis of experiments Fifth Edition. By John Wiley & Sons, Inc. All rights reserved, 2001. 684 p.

24. Rodrigues M. I., Iemma A. F. Experimental Design and Process Optimization. By Taylor & Francis Group, LLC CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group, an Informa business, 2014. 302 p.

25. Shkljar V. N. Planirovanie jeksperimenta i ob-rabotka rezul'tatov (Design of experiments and

processing of results). Konspekt lekcij dlja magistrov po napravleniju 220200 «avtomatizacija i upravlenie v teh-nicheskih (mehatronnyh) sistemah». Izdatel'stvo Toms-kogo politehnicheskogo universiteta, 2010. 90 s.

26. Ivankina O. P. Osnovy planirovanija jeksperimenta (Fundamentals of experiment planning): Ucheb.-metod. posobie dlja studentov i aspirantov. Rjazan' RI MGOU, 2001. 82 s.

27. Borodjuk V. P., Voshhinin A. P., Ivanov A. Z. Statisticheskie metody v inzhenernyh issledovanijah (la-boratornyj praktikum) (Statistical methods in engineering studies (laboratory workshop)): Ucheb. posobie. M. : Vyssha. shkola, 1983. 216 s.

28. Dospehov B. A. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoj obrabotki rezul'tatov issledova-nij) (Methodology of field experiment (with bases of statistical processing of research results)). 5-eizd., dop. i pererab. M. : Agropromizdat, 1985. 351 s.

29. Zhigljavskij A. A., Zhigljavskij A. G. Metody poiska global'nogo jekstremuma (Methods of search for global extremum). M. : Nauka. Glavnaja redakcija fiziko-matematicheskoj literatury, 1991. 248 s.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

30. Izakov F. Ja. Planirovanie jeksperimenta i ob-rabotka opytnyh dannyh (Design of experiments and treatment of experimental data). Uchebnoe posobie dlja magistrantov i aspirantov. Cheljabinsk, 1997. 128 s.

31. Augambaev M. Osnovy planirovanija nauchno-issledovatel'skogo jeksperimenta (The basics of planning a research experiment). «Ukituvich». Tashkent, 2004. 336 s.

32. Molchanov V. F. Jeffektivnost' i kachestvo hromirovanija detalej (The efficiency and quality of chroming parts) / K. : Tehnika, 1979. 229 s.

33. Kovenskij I. M., Povetkin V. V. Metallovede-nie pokrytij (Metallography of the coatings): Uchebnik dlja vuzov. M. : «SP Intermet Inzhiniring», 1999. 296 s.

34. Kragel'skij I. V. Trenie, iznashivanie i smazka. Spravochnik (Friction, wear and lubrication. Reference). V 2-h kn. Kn. 2 / pod red. I. V. Kragel'skogo, V. V. Alisina. - M. : «Mashinostroenie», 1979. 358 s.

35. Poljak M. S. Tehnologija uprochnenija. Tehno-log. Metody uprochnenija (The technology of hardening. Technologist. Methods of hardening). T. 1. M. : «L.V.M. - Skript», «Mashinostroenie», 1995. 832 s.

36. Bogorod L. Ja. Hromirovanie (Chromium plating). 5-e izd., pererab. i dop. L. : Mashinostroenie, Len-ing. Otd-nie, 1984. 97 s.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.