CC BY
12ОБОРУДОВАНИЕ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
N2 п./п. Модель нагружения Толщина элементов паллеты Перемещение наибольшее (вертикальное) Масса паллеты
верхней плиты стенок Ребра
мм мм т
1 Без учёта жёсткости обрабатываемой детали: - нагрузка без эксцентриситета - нагрузка с эксцентриситетом 29,0 [1] 36,3 [1] 70[1] 0,415 0,512 24,59 24,59
2 Учёт жёсткости обрабатываемой детали (нагрузка с эксцентриситетом) 29,0 23,0 36,3 23,0 70 70 0,211 0,289 24,59 19,11
существенно меньше, чем для оптимальной паллеты заданной жёсткости (0,512 мм), то очевидно, что поиск рациональной компоновки паллеты требует новых конструкторских решений.
Наименьшее значение собственной частоты паллеты с толщиной стенки 23 мм составляет 88,18 Гц, что значительно выше допускаемой собственной частоты 10,8 Гц (определяется наибольшей частотой вращения шпинделя 500 мин"1 с отстройкой от резонанса 30 %). Следовательно, при снижении массы паллеты отсутствует возможность появления резонанса в процессе обработки. Кроме того, полученные напряжения не превышают 25 МПа, что значительно меньше рекомендуемых допускаемых напряжений [а] = 160 МПа (сталь Ст 3) [2].
Выводы
1. Учёт жёсткости обрабатываемой детали на основе условной детали минимальной жёсткости приводит к существенному снижению перемещений и массы паллеты.
2. Реальные обрабатываемые детали имеют различные элементы, увеличивающие их жёсткость (перегород-
ки, ребра жесткости, замкнутые контуры и др.) и, следовательно, увеличивающие жёсткость системы паллета
- обрабатываемая деталь. Однако вследствие большого разнообразия компоновок обрабатываемых деталей и, следовательно, разной жёсткости их поперечного сечения, целесообразно проводить расчёте использованием более простой представительской (условной) детали минимальной жёсткости для известной номенклатуры деталей с целью получения более рационагьных конструкций элементов стола. Избыточная жёсткость реальных деталей по сравнению с жёсткостью представительской детали идёт в запас жёсткости несущей системы стола.
Список литературы
1. Атапин В.Г. Оптимизация несущей системы стола тяжёлого многоцелевого станка// Обработка металлов. - 2006. -№4(33).-С. 30-32.
2. Атапин В.Г., ПельА.Н., Темников А.И. Сопротивление материалов: учебник. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. - 556 с.
- («Учебники НГТУ»).
3. Пуш В.Э. Конструирование металлорежущих станков.
- М.: Машиностроение, 1977. - 390 с.
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ ря СВЕРХЗВУКОВОЙ ГАЗОПОРОШКОООЙ НАПЛАВКИ
М.В. РАДЧЕНКО, профессор, докт. техн. наук, Ю.О. ШЕВЦОВ, доцент, канд, техн. наук, Д.А.НАГОРНЫЙ, аспирант, С.А.МАНЬКОВСКИЙ, аспирант, Т.Б.РАДЧЕНКО, профессор, доктор техн. наук, АлтГТУ им. И.И.Ползунова, г. Барнаул
Как известно, многие отрасли промышленности, такие как энергетика, железнодорожный транспорт и другие, являкгся энерго- и материалоёмкими. При длительной эксплуатации рабочие поверхности узлов, механизмов и конструкций, соприкасаясь друг с другом или с агрессивной средой, подвергаются активному изнашиванию, что приводит к потере их работоспособности и выходу из строя. Примером тому является, катастрофически быстрый износ поверхности трубных элементов для котлов с "кипящим слоем", а также сверхнормативный износ опорных поверхностей деталей тележек грузовых
вагонов (подпятник надрессорной балки, наклонные плоскости надрессорной балки, фрикционный узел гасителя колебаний тележки и др.).
Многолетняя практика создания защитных слоев металла говорит о том, что наиболее качественные покрытия возможно получить с использованием концентрированных потоков энергии [1]. В данной работе для решения задачи повышения надежности, увеличения эксплуатационного ресурса наиболее интенсивно изнашивающихся деталей предлагается использовать
(Продолжение см. на стр. 22)
Комплект: ИТО «гШды.мш
- полезный инструмену вщдаШВЯ для,машиностроителей а .^.н.ч'цця.г!
станкостроении
и инструментальном! СоБеспечен^; ^истемах^ПУ^ автоматизированном |
и о многом другом.
через агентства
«РОСПЕЧАТЬ»-81249
«Пресса России» 42049
Р Подпискачёрёз
«Издательство «ЙТО»
%
I I,;: новости^
„о/
по тел./факс: ~~
щЛ
■ е-та|1: expo@ito-baza.rul
. www.ito-news.rul
СТАНКИ. ПРИБОРЫ. ИНСТРУМЕНТ
6-я международная выставка технологий, оборудования, материалов и средств защиты для машиностроения и металлообрабатывающей промышленности, литейного и сварочного производства
ПЕРМЬ 3 6 АПРЕЛЯ 2007
614077, г. Пермь, бульвар Гагарина, 65, телефон (342) 262-58-58, www.expoperm.ru
Coating
4-я Международная выставка и конференция
ПОКРЫТИЯ И ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТИ
e*pocoati^
Организаторы
ПРИМЗ спо
Тел.: (812)380 60 17/00 Факс: (812)380 60 01 E-mail: coating@primexpo.ru Web: www.primexpo.ru
INDUSTRIAL TECHNOLOQIES EXHIBITIONS
нем, Конгресс-це]
Новосибирская научно-производственная комерческая фирма
МАШСЕРВПСПРПБОР
ООО «СТАНКИ РТМ»
630087, г. Новосибирск, пр. К.Маркса, 30, оф. 309 тел.: (383) 346-37-79; т./ф.: 212-03-13; факс: 346-39-81.
Модернизация станков с ЧПУ, систем ЧПУ, электроприводов.
Суу| ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ОБОРУДОВАНИЕ
(Продолжение, начало на стр. 19)
альтернативный способ упрочнения и восстановления рабочих поверхностей методом газопорошковой износостойкой наплавки. Этот метод обладает рядом технико-экономических преимуществ перед иными способами упрочнения: относительная простота реализации процесса нанесения покрытий, практическое устранение проблемы отслоения наплавленного покрытия, универсальность применения. При этом стоимость оборудования для наплавки и затраты на эксплуатацию в 3...5 раз ниже, чем при плазменном способе наплавки аналогичных покрытий.
Однако такие недостатки данного способа, как низкая степень механизации и автоматизации процесса, неудобство и низкая точность нанесения покрытий на малогабаритные детали (например, на трубные элементы котлов, диаметр которых с1=5'\ мм), снижают стабильность качества наплавленных слоев при необходимости получения больших площадей покрытий. Причиной тому являются большие размеры источника газопламенного нагрева, где величина диаметра пятна нагрева достигает 0=40...50 мм, длина факела /ф=250...400 мм (рис. 1). При этом в процессе напыления происходит бесполезное расходование (20...50%) легированных порошковых сплавов.
а) б)
Рис. 1. Форма факела пламени с соплом для дозвуковой (а) и сверхзвуковой (б) газопламенной наплавки
Устранение недостатков процесса дозвуковой газопламенной наплавки и повышение качественных характеристик покрытий (прочности сцепления с основой и однородности качества) возможно путём концентрации энергии источника нагрева.
Решить поставленные задачи позволяет модернизация дозвуковой газопламенной аппаратуры путем использования сверхзвукового сопла. Разработкой аппаратуры и технологий для сверхзвукового газопламенного напыления в последние 5-10 лет активно начали заниматься специалисты ряда отечественных и зарубежных компаний [2-4]. Использование этого способа позволяет значительно увеличить концентрацию энергии источника нагрева, а также в 2-5 раз уменьшить размеры пятна нагрева. Это способствует более качественному формированию покрытий и ощутимому снижению потерь порошковых сплавов и рабочих газов. Данный метод может быть использован для формирования покрытий с характеристиками, сравнимыми с получаемыми на детонационных установках и существенно превосходящими параметры покрытий, обеспечиваемыми газопламенными установками. Особенно это актуально для покрытий, оаботающих в условиях высокотемпературного газоабразивного износа [5, 6]. Следующим шагом устранения недостатков дозвуковых методов напыления является
переход от процесса напыления к процессу газопорошковой наплавки. Такой процесс, .очевидно, сочетает в себе простоту оборудования и реализации самого процесса, свойственную способу газопламенного напыления, а также высококонцентрированный ввод энергии, занимающий промежуточное положение относительно таких высокоэнергетических процессов нанесения покрытий, как электронно-лучевая наплавка (ЭЛН) и наплавка лазерным лучом.
Для модернизации процесса газопорошковой наплавки в ООО «НИИ Высоких Технологий» (НИИ ВТ) (г. Барнаул) на основании анализа российских и зарубежных разработок и опыта производственного эксперимента был произведен расчет, изготовление и апробация экспериментального сверхзвукозого сопла. По программе комплексного эксперимента было выполнено исследование по сравнению характеристик факела пламени (концентрации энергии в пятне нагрева, температурных характеристик, геометрических характеристик факела).
Для эксперимента была использована установка для дозвуковой газопорошковой наплавки и напыления.
В процессе проведения эксперимента установлено, что факел пламени дозвукового сопла не образует четкого концентрированного участка (пятна нагрева), а плавно распределяется по площади обрабатываемой поверхности (рис. 2), воздействуя на соседние участки, вследствие этого зона нагреяя им«рт болы мир размеры (диаметр пятна нагрева составляет ¿>40...50 мм). При этом большое количество энергии (и порошка при наплавке) бесполезно расходуется на участки, соседние с обрабатываемой поверхностью.
Рис. 2. Форма пламени и пятно нагрева дозвуковым соплом
Факел пламени, формируемый сверхзвуковым соплом, имеет небольшие размеры (диаметр ядра факела с/=3...6 мм, длина факела 30...90 мм) и высокую скорость истечения газов, что способствует высокой концентрации мощности пламени (рис. 1, 3).
Выявленное в ходе эксперимента время нагрева до одинаковых температур стальной пластины толщиной 5=3 мм горелкой с дозвуковым V сверхзвуковым соплом составляло 30...40 и 15...20 секунд соответственно.
Дополнительно было установлено, что расход газов при использовании сверхзвукового сопла ниже (кислорода в 3.. 4 раза, пропана в 2...3 раза), чем при использовании дозвукового сопла.
Таким образом, в результате проведенного эксперимента были выявлены особеннссти применения сверхзвукового сопла применительно к процессу газопорошковой наплавки: повышенные "емпература нагрева и концентрация энергии в пятне нагрева, и, как следствие,
ИНСТРУМЕНТ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Cjfl
повышение таких важных показателей качества покры-тий, как плотность и прочность сцепления с основой при значительно меньшем расходе газов и порошкового материала.
Рис. 3. Форма пламени и пятно нагрева сверхзвуковым сочлом
Для осуществления данного процесса в НИИ ВТ в рамках федеральной программы "СТАРТ 05" разработаны основы конструкторской документации аппаратуры для сверхзвуковой газопорошковой наплавки.
Список литературы
1. Чередниченко B.C., Радченко М.В., Радченко Т.Б., Шевцов Ю.О. и др. Комбинированные электротехнологии нанесения защитных покрытий / Отв. редакторы В.С.Чередниченко, В.Г.Радченко.- Новосибирск: Изд-во НТГУ, 2004.- 260 е.- (Серия «Современные электротехнологии». Т.6).
2. Kreye Н. A. Comparison of HVOF Systems - Behavior of Materials and Coating Properties // 4th HVOF Colloquium at Erding. München, Bavaria. Nov 13-14. 1997 P 13-21.
3. Борисов Ю.С., Петров C.B. Использование сверхзвуковых струй в технологии газотермического напыления // Автоматическая зварка.- 1995.- № 1.- С. 41 -44.
4. От дозвукового к сверхзвуковому газопламенному напылению покрытий при восстановлении и упрочнении деталей машин/ В.Н. Хромов, В.Г. Верцов, А.Я. Коровин, Н.Г. Аба-шеев //Сварочное производство.- 2001.- № 2.- С. 39-48.
5. Технологические особенности нанесения покрытий методом HVOF на элементы газотурбинных двигателей/ В.А. Фролов, В.А. Поклад, Б.В. Рябенко, Д.В. Викторенков, П.А. Шимбирев// Сварочное производство.- 2003.- № 11.- С. 26-30.
6. Особенности процессов высокоскоростного газопламенного напыления/ Л.Х. Балдаев, Н.Г. Шестеркин, В.А. Лупанов, А.П. Шатов // Сварочное производство.- 2003.-№ 5.- С. 43-46.
ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НОВЫХ МАРОК ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ПЛАСТИН И КОНСТРУКЦИЙ РЕЗЦОВ ШН
Я.А.МУЗЫКАНТ, профессор, канд.техн.наук, МГТУ СТАНКИН, г. Москва
Три новейших типа износостойких покрытий для пластин и режущих инструментов созданы ISCAR одновременно с модернизированными марками твердых сплавов, которые рекомендуются для различных видов обработки: безударное и прерывистое точение, нарезание канавок, отрезание, фрезерование, сверление в широком диапазоне режимов резания.
Износостойкое покрытие типа a -ТЕС является комбинацией нового типа покрытия МТ CVD плюс Al203. Оно рэкомендуется для фрезерования серого чугуна с высокими скоростями резания (ос-TEC IC4100), для высокоскоростного сверления чугунов и сталей (а -ТЕС 1С 9080).
При сверлении сборными сверлами (внешние пластины) сплав (а -ТЕС 1С 9080; обеспечивает высокую из-носос_ойкость, сопротивление выкрашиванию режущих кромок.
Покрытие а -ТЕС на сплаве Ю9150 рекомендуется для точения стали с высокими скоростями в стабильных (безударных) условиях. а-ТЕС 1С 9250 применяют для точения стали в широких диапазонах глубин и подач, а а-ТЕС 1С 9350 обеспечивает высокую прочность и износостойкость при нестабильных режимах обработки и прерывистом точении стали.
Уникальная технология износостойкого покрытия методом PVD с высоким содержанием в слоях оксида алюминия А1203 плюс AITiCrN позволила создать покрытие AL-TEC, которое обеспечивает высокую жаростойкость.
DO-ТЕС является комбинацией покрытия МТ CVD с внешними слоями покрытия PVD. Сплав DO-TEC DT7150 имеет прочную основу с комбинированным износостойким покрытием МТ CVD Al203 плюс покрытие TiAIN PVD
рекомендуется для обработки как серого, так и высокопрочного чугуна со средними и высокими скоростями. Он обладает повышенной сопротивляемостью как к абразивному износу истиранием, так и к износу сколами и выкрашиванием режущих кромок, что особенно важно при фрезеровании.
Группа новых покрытий и марок твердых сплавов приведена в табл.1.
Так покрытие АЬТЕС сплав Ю908 имеет очень твердую основу, что в комбинации с покрытием АПЛСгЫ PVD обеспечивает высокую износостойкость и химическую стойкость к агрессивным средам. Его рекомендуют применять при нарезании канавок и отрезании для различных материалов и широкого диапазона условий обработки.
АЬТЕС1С910 имеет прочную основу что обеспечивает высокую сопротивляемость износу и позволяет работать с большими скоростями резания, рекомендуется для серого и шаровидного чугуна при нестабильной обработке с относительно высокими скоростями резания.
Для обработки широкой номенклатуры машиностроительных конструкционных сталей рекомендуется А1.-ТЕС 1С900 {покрытие А1Т1ГЧ) со средними или высокими скоростями резания, покрытие А1_-ТЕС 1С903 имеет ультрамелкозернистую основу с содержанием кобальта 12 %. Многослойное покрытие ^АНЧ PVD обеспечивает хорошую стойкость при обработке закаленных сталей до твердости < ИКС 62 нержавеющих сталей, сплавов на основе титана и никеля при достаточно высоких скоростях фрезерования. Марки АЬТЕС 1С900 , А1_-ТЕС 1С903 весьма эффективно использовать для цельных концевых фрез.
