CC BY
06. Кован С.Е. Теория управления предпри- Мокрова, А.Н. Ряховская; под ред. М.А. Федото-
ятием [Текст]: учебное пособие / С.Е. Кован, Л.П. вой, А.Н. Ряховской. - М.: КНОРУС, 2009г.
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
CHARACTERISTICS OF THE MAIN TYPES OF RISK INDUSTRIAL ENTERPRISE Limarev A.S., Ph.D. (Eng.), Associate Proffessor,
Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia, E-mail: aslimarev@mail.ru. Kasatkina E.G., Ph.D. (Eng.), Associate Proffessor,
Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia, E-mail: tssa@magtu.ru Zarubina T. A., master student,
Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia, zarubina.tosenka@yandex.ru
Abstract. Currently, most enterprises are faced with the effects of external and internal factors. The impact of these factors can often be minimized by knowing the causes of their occurrence and the possible consequences. The article gives a general description of the concept of risk, gives their classification and describes the main methods and systems of risk management. Keywords: risk, risk management, risk types, risk classification
r
УДК 621.793
Мезин И.Ю., Зотов С.В., Лимарев А.С.
РАЗВИТИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ С ЦЕЛЬЮ
ПОВЫШЕНИЯ ИХ КАЧЕСТВА
Аннотация. В работе рассматривается проблема повышения срока службы технологического инструмента, используемого при производстве керамических изделий. Предложен эффективный способ нанесения газопламенных покрытий с оплавлением. Рассмотрены факторы, влияющие на долговечность инструмента с предложенными покрытиями.
Ключевые слова: Покрытие, напыление газопламенное, износостойкость, микроструктура, качество.
Интенсивный рост стройиндустрии предъявляет все более жесткие требования к качеству продукции. Промышленность выпускает строительную керамику в виде кирпича, стеновых камней, плиток для внутренней и наружной облицовки зданий, черепицы и т. д. Керамические изделия изготавливаются из материала на основе глинистых минералов, представляющих собой водные алюмосиликаты, химический состав которых колеблется в широких пределах.
При изготовлении керамических изделий одной из важных операций является
формование керамической массы, для чего применяют технологический инструмент, определяющий производительность процесса и качественные показатели готовой продукции. Формообразующие инструменты имеют разнообразную конструкцию и относительно сложную конфигурацию деталей. В процессе эксплуатации рабочие поверхности инструмента испытывают абразивное воздействие твердых частиц керамической массы, в основном SiO2 и Al2O3, которое обусловлено достаточно высокой твердостью по Моосу, небольшими размерами
(около 1-1,5 мм) и наличием острых режущих ребер, расположенных хаотично по всей поверхности частицы. В результате происходит разрушение поверхностного слоя элементов инструмента и, соответственно, выход из поля допусков геометрических размеров керамических изделий. В связи с этим возникает актуальная задача применения специальных мер, обеспечивающих
существенное повышение износостойкости рабочих поверхностей инструмента.
Задача повышения срока службы технологического инструмента может быть решена применением различных подходов. К одному из наиболее эффективных способов, все более широко применяющихся в промышленности, относят газопламенное напыление с оплавлением [1, 2]. Технологически этот способ состоит из двух процессов: напыления покрытия и оплавления его. Он основан на применении, главным образом, сплавов системы № - & - B - Si - C в виде порошков, которые имеют температуру плавления 1020-1080оС и являются самофлюсующимися, т.к. присутствующие в сплаве бор и кремний при оплавлении связывают кислород, образуя боросиликатные шлаки. Порошок, нагреваемый газовым пламенем, распыляется газовой струей,
наносится с большой скоростью на обрабатываемую поверхность и достаточно прочно соединяется с поверхностью, после чего ее разогревают до оплавления, как правило, теми же газопламенными горелками, что и при напылении. Напыленные покрытия из самофлюсующихся сплавов являются довольно пористыми: без проведения проплавления их усадка может составлять до 20%.
Износостойкие покрытия из порошковых сплавов системы № - & - B - Si - С, полученные методом газопламенного напыления с оплавлением, имеют своеобразную структуру. Наличие в таких оплавленных покрытиях твердых карбидов (или карбоборидов) и высокая твердость материала покрытия обусловливают их стойкость к абразивному и эрозийному действию, высокую износостойкость. Нагрузку в покрытии воспринимает, в основном, твердая составляющая, а относительно пластичная матрица на основе никеля, с одной стороны, скрепляет и удерживает частицы упрочняющей фазы и препятствует хрупкому разрушению, с другой - сама противостоит изнашивающим нагрузкам.
Химический состав исследуемых порошковых материалов, используемых для напыления, приведен в табл. 1.
Таблица 1
Химический состав напыляемых порошковых сплавов
Марка материала &,% Б,% Si,% Fe,% е,%
ПГ-12Н-01 8-14 1,7-2,8 1,2-3,2 2-5 0,3-0,6 74,4-86,8
ПГ-12Н-02 10-16 2,0-4,0 3,0-5,0 3-6 0,4-0,8 68,2-81,6
ПР-Н77Х15С3Р2 14-16 1,8-2,3 2,8-3,5 до 5 0,35-0,6 72,6-76,1
Проведенные исследования показали, что в структуре всех сплавов (рис.1) наблюдаются примерно равноосные зерна, которые представляет собой у-твердый раствор на основе никеля, обогащенный железом, кремнием и хромом. Микротвердость этих зерен составляет от 1850 до 2060 МПа. При этом состав у -твердого раствора в разных участках структуры различается незначительно. В межзеренном пространстве в сплаве ПГ-12Н-01 располагается эвтектика цементитного типа у+M3(C,B), обогащенная хромом (микротвердость 2590 -3050 МПа). В микроструктуре сплавов ПГ-
12Н-02 и ПР-Н77Х15С3Р2, кроме них, присутствуют также разветвленная эвтектика лепесткового строения на базе карбида хрома М23^ (микротвердость 4160 - 5130 МПа) и высокодисперсная боридная эвтектика на базе бори-дов никеля (микротвердость 5540 - 5990 МПа).
Кроме того, в структуре обнаруживаются также глобулярные частицы боридов хрома типа CrB и игольчатые, стержневые и более сложные по форме частицы, которые могут быть, скорее всего, отнесены к карбидам M7(C,B)з.
В практике получения и эксплуатации покрытий из самофлюсующихся порошков на никелевой основе главным технологическим параметром, с помощью которого можно влиять на процесс формирования покрытия и его свойств, является толщина нанесенного слоя материала. С помощью дисперсионного анализа показано, что толщина нанесенного слоя оказывает влияние на свойства рабочей поверхности (твердость, пористость, износостойкость) исследуемых покрытий системы Ni - Cr - B - Si с высокой вероятностью - более 90%.
Анализ зависимости этих свойств от толщины нанесенного слоя покрытия (рис. 2) свидетельствует, что наибольший уровень твердости обеспечивается в покрытии марки ПГ-12Н-02, что объясняется наибольшей леги-
рованностью данного сплава и наибольшим количеством твердой составляющей в этом сплаве.
В сплаве ПГ-12Н-01 твердость поверхности меньше, чем в других сплавах и практически не зависит от толщины покрытия. В связи с меньшей легированностью этого сплава его теплопроводность повышена, что обеспечивает более глубокое проплавление при любой из исследованных толщин нанесенного слоя и практически одинаковую структуру на поверхности покрытия ПГ-12Н-01 разной толщины. В то же время пористость на поверхности покрытия из сплава ПГ-12Н-01 велика. Поэтому сплав ПГ-12Н-01 показал наименьшую износостойкость для всех толщин покрытий.
60
О 56 сс
х 52
.о
У 48
ш со
44 40
к
»—*
1/
/
У
4
.10
<5 о
<5
СР
о 1=
6 5 4 3 2 1 0
0
0 0,5 1 1,5 2 Толщина,мм
а
70
60
ш
ь В
О 2 50 ш к
н
с; о
о о о
40
2,5 3
30
й* л %
1 V* \
\\ \А
А
к го
I .0 с;
<и
I-^
о
0
1
о о о
0
1
со
2 2,5
14 12 10 8 6 4 2 0
А" /
Г*} ---- *.....,
/ >
✓
0 0,5 1 1,5 2 Толщина , мм
б
2,5
0
0,5 1 1,5 2 Толщина , мм
г
2,5
0,5 1 1,5 Толщина,мм
в
♦ ПГ-12Н-01 ■ ПГ-12Н-02 * ПР-Н77Х15С3 Рис. 2. Зависимость твердости (а), количества твердой составляющей (б), пористости (в) и относительной износостойкости (г) разных марок сплавов от толщины покрытия
В сплавах ПГ-12Н-02 и ПР-Н77Х15С3Р2 при увеличении толщины слоя происходит увеличение количества твердой составляющей на поверхности покрытия вследствие более полного проплавления поверхности нанесенного материала при повторном разогреве. Однако при толщине слоя более 1,5 мм количество твердой составляющей, соответственно, твердость и износостойкость, практически не меняются. При больших толщинах наносимого слоя (начиная примерно с 1,5 мм) оплавление происходит преимущественно с поверхности, а более глубокие слои проплавляются хуже. В результате на поверхности наблюдается снижение пористости, а увеличения количества твердых составляющих не обнаруживается. Это приводит к тому, что, начиная с этой толщины покрытия, поверхностная твердость практически не изменяется.
Покрытия марок ПГ-12Н-02 и ПР-Н77Х15С3Р2 имеют приблизительно одинаковый уровень значений и характер изменения
износостойкости, несмотря на то, что покрытие марки ПР-Н77Х15С3Р2 имеет в микроструктуре меньшее количество твердой составляющей, чем покрытие марки ПГ-12Н-02 и, соответственно меньшую твердость (рис. 2,а и 2,б). Это подтверждает известное положение, что твердость поверхности не является единственным фактором, определяющим износостойкость. Сопоставление кривых относительной износостойкости и пористости дает основание считать, что в обеспечение износостойкости существенный вклад вносит пористость материала. Если уровень пористости низок, как наблюдается в покрытиях ПР-Н77Х15С3Р2, износостойкость этого покрытия такая же, как износостойкость покрытия марки ПГ-12Н-02 с более высоким уровнем твердости (рис. 2, в, г).
Анализ результатов позволяет сделать заключение, что для обеспечения максимальной износостойкости и долговечности инструмента покрытия из сплава марки ПГ-12Н-01
целесообразно наносить в участках элементов инструмента, наименее подверженных износу с минимально допустимой толщиной слоя, а из марок ПГ-12Н-02, ПР-Н77Х15С3Р2 - в участках наибольшего износа, причем толщина нанесенного слоя должна составлять 1,6-1,9 мм.
Полученные результаты позволили выбрать материал и определить рациональные толщины газопламенных покрытий системы № - Сг - В - Si - С для нанесения их на рабочие поверхности пустотообразователей для производства керамического камня, что было реализовано в условиях НПФ «Аркос». Их внедрение на заводе керамических материалов «Керамик» ЗАО «Строительный комплекс» обеспечило увеличение срока эксплуатации технологического инструмента с 17 до 63 су-
ток, увеличение годового выпуска керамического камня с 850 тыс. до 4 млн. шт., увеличение выхода годной продукции с 75% до 88%.
Список литературы
1.Мезин И.Ю., Зотов С.В., Бузунов Е.Г. Анализ проблем формирования потребительских свойств проволоки с цинковым покрытием// Производство конкурентоспособных метизов: Сб. научных трудов / Под ред. канд. техн. наук А.Д. Носова, Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ» 2007. Вып. 2. С.80-87.
2.Копцева Н.В., Чукин М.В., Зотов С.В., Барышников М.П Особенности формирования структуры и свойств газопламенных покрытий из порошковых сплавов системы №-Сг-В^1// Фазовые и структурные превращения в сталях: Сб. научных трудов. Магнитогорск, 2003. С. 432-441.
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
DEVELOPMENT AND IMPROVEMENT OF TECHNOLOGICAL PROCESSES OF PRODUCTION OF CERAMIC PRODUCTS WITH THE AIM OF IMPROVING THEIR QUALITY
Mezin I. J., D. Sc. (Eng.), Professor
Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia, E-mail: meziniy1@mail.ru. Zotov S.V., Ph.D. (Eng.), Associate Proffessor
Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia, E-mail: zotov_tssa@mail.ru. Limarev A.S., Ph.D. (Eng.), Associate Proffessor,
Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia, E-mail: aslimarev@mail.ru.
Abstract. The paper deals with the problem of increasing the service life of the technological tool used in the production of ceramic products. An effective method for the application of gas-flame coatings with melting is proposed. The factors influencing durability of the tool with the offered coverings are considered. Keywords: Coating, spraying, flame retardant, wear resistance, microstructure, quality.
