CC BY
5заготовок различных размеров при одном индукторе.
Существенным достоинством этой схемы обработки является увеличение напряженности магнитного поля в локализованной зоне, что усиливает воздействие магнитного поля на обрабатываемую деталь. При этом возможно создавать импульсные магнитные поля высокой напряженности (300...800 кА/м) при относительно небольшой емкости накопителя и мощности зарядного устройства. Это позволяет использовать стандартное, широко распространенное оборудование для магнитно-импульснсй штамповки для данного типа обработки деталей.
Эксперименты, прозеденные в Бийском технологическом институте Алтайского государственного технического университета, показали преимущества предлагаемого комбинированного способа МИО по сравнению с другими известными методами упрочнения сталей, включая и простое воздействие магнитного импульса. В качестве обрабатываемых деталей использовались осевой металлорежущий инструмент (спиральные сверла диаметром от 3 до 7 мм из стали Р6М5), детали гидрозапорной аппаратуры (золотники, втулки из сталей 95X18 и 40X13). В настоящее время проводятся исследования по применению данной технологии для обработки режущих органов деталей сельскохозяйственной техники (ножи комбайнов и сенокосилок) с целью уменьшения абразивного износа в процессе их эксплуатации. На рис. 3 приведены результаты исследований по некоторым инструментам и деталям.
Увеличение износостойкости и соответственно срока службы режущего инструмента и деталей машин методом комбинированной магнитно-импульсной обработки в случае широкого применения может дать значительный экономический эффект.
'Влияние режимов шлифования на эффективность работы обдирочных шлифовальных кругов для ручных машин
А.Н. КОРОТКОВ, профессор, доктор техн. наук, КузГТУ Д.М. ДУБИНКИН, нач. констр. бюро О/Т ООО «Кемеровохиммаш», а. Кемерово
по стандартной технологии, партия кругов ПП 150x25x32 13АМ 80/53 40Н 35 37 39 БУ, которые послужили базой для дальнейших испытаний экспериментальных инструментов.
Испытания проводились при обдирке сварных швов. Заготовки (рис. 1) представляли собой фрагменты из листовой стали, соединенные между собой автоматической сваркой под слоем флюса согласно ГОСТ 8713-79. При изготовлении образцов были использованы следующие марки сталей и сварочные материалы.
• Сталь 09Г2С ГОСТ 19281-89. сварочная проволока Св-ЮНМА ГОСТ 2246-70, флюс ОСЦ-45 ГОСТ 9087-81, твердость металла шва 229НВ.
• СтЗсп ГОСТ 380-94, сварочная проволока Св-08ГА ГОСТ 2246-70, флюс АН-348А ГОСТ 9087-81, твердость -250НВ.
• Сталь 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72, сварочная проволока СВ-07Х18Н9ТЮ ГОСТ 2246-70, флюс АН-26С ГОСТ 9087-81, твердость - 285НВ.
Производительность (От) определялась отношением массы снятого материала заготовки (М^ к времени
Максимальный процент повышения износостойкости различных изделий обработанных методом комбинированной МИО
спиральные золотники нож сталь 65Г сверла P6M5 95X18
Рис. 3. Сравнительное повышение износостойкости различных сталей деталей обработанных методом комбинированной МИО по сравнению с покупными изделиями
Список литературы
1.Кра-ельский И.В., Добычин М.Н.. Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. -М.: Машиностроение, 1977. -525 с.
2.Леонов A.A. Энергодинамический механизм изнашивания контактирующих пар / Станки и инструмент. -1989. -№9. -С.45.
3.Сорэкин Г.М., Сафонов Б.П. Статистическое исследование взаимосвязи механических и триботехнических свойств сталей / Вестник машиностроения.— 1997. —№Ö.— С.З.
4.Леонов A.A., Леонов С.А. Влияние твердости материалов на изнашивание / Вестник машиностроения. -1991 -№9.- 0.11.
б.Овчаренко А.Г., Козлюк А.Ю. Комбинированная магнитно-импульсная обработка режущего инструмента / Обработка металлов.- 2004 - №2.- С.8.
Обдирочные шлифовальные круги для ручных машин на бакелитовой связке широко используются во многих областях машиностроения. Так, данный тип инструмента нашел эффективное применение на операциях зачистки-обдирки при удалении с заготовок дефектного слоя материала после литья, ковки и штамповки, а также на операциях обработки сварных швов в заготовках (карт, днищ, обечаек и др.), при изготовлении сложных и ответственных сварных конструкций.
В целях изучения влияния режимов шлифования на производительность экспериментальных обдирочных кругов с контролируемой формой зерен на кафедре металлорежущих станков и инстэументов КузГТУ был проведен ряд лабораторных исследований по специально разработанной методике. Для этой цели был спроектирован и изготовлен испытательный комплекс, базой для которого послужил универсально - заточной станок модели ЗА64Д.
Для исследования производительности (интенсивности съема металла) опытных обдирочных шлифовальных кругов с контролируемой формой зерен была изготоолспа,
ТЕХНОЛОГИЯ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
обработки (т):
Qm= М3/Х, г/мин. (1)
Математическая обработка полученных экспериментальных данных производилась на компьютере с помощью программного пакета "STATISTICA 6.0" методом множественной корреляции и нелинейным оцениванием, а также с помощью электронных таблиц «Microsoft Excel», модулей «Мастер функций» и «Мастер диаграмм».
На первоначальном этапе исследовалось влияние прижатия ручной шлифовальной машинки к заготовке на производительность обработки и определялась оптимальная нагрузка (P<J. Окружная скорость круга V = 42 м/с, подача S = 3 м/мин оставались постоянными в ходе всего цикла исследований с целью обеспечения возможности сопоставления выходных параметров работы инструмента. Перед каждым опытом круг правился, а по мере износа шлифовального круга окружная скорость инструмента корректировалась.
На рис. 2 представлен график зависимости интенсивности съёма металла (Qm) из разной стали от прилагаемой нагрузки (Р).
Рис.1. Эскиз сварной заготовки
шается, приближаясь к горизонтали. Таким образом, для проведения последующих испытаний была принята нагрузка в 55 Н на основании того, что более значительная нагрузка (Р) вызывает активный износ инструмента, а меньшая нагрузка (Р) приводит к недостаточной интенсивности съёма металла (О^, при которой невозможно адекватно оценить производительность данного инструмента.
На следующем этапе исследовалосэ влияние подачи на производительность обработки и определялась оптимальная величина подачи (Эоп). Окружная скорость круга V = 42 м/с, прилагаемая нагрузка Роп= 55 Н оставались постоянными в ходе испытаний.
График зависимости интенсивности съёма металла (QJ от подачи (Э) при разной твердости обрабатываемых материалов представлен на рис. 3: 0,п = f (Э, НВ). Приведенная зависимость достаточно адекватно описывается выражением вида
О = К, + К51 в + К^й2 + Кн32НВ (3)
О т. г/мин 10
Рис. 3. Влияние подачи заготовки (Э) на интенсивность съёма металла (ОJ
Сварной шов 12X18H10T
3 5оп 4 5 б 7 S. м/мин
На основании экспериментальных данных получены сI а I ические моде; ^v\Qm-f (Р, НВ), когорые дос!аточно адекватно описываются выражением вида
О = КР]Р + Кп Р*+Кна НВ. (2)
Из графика (рис. 2) видно, что интенсивность съёма металла (0^ на всех видах обрабатываемых сварных швов активно возрастает при прижатии к обрабатываемой заготовке шлифмашинки примерно до 55 Н. Дальнейшее на-гружение приводит также к оосту (0„), но уже менее значительно. Наклон кривых интенсивности съёма ме~ал-ла (0^ как можно увидеть из графика, постепенно умень
Рис. 4. Влияние скорости шлифования (V) на иктенсивность съёма металла (QJ
По результатам эксперимента (рис. 3) видно, что увеличение подачи в пределах, допустимых другими ограничивающими факторами, целесообразно для повышения производительности и более полного использования режущих свойств шлифовальных кругов. В данном случае для последующей оценки выходных параметров шлифовального круга была выбрана подача Son=3,6 м/мин.
На последнем этапе рассматривалось влияние окружной скорости круга на производительность и определялась оптимальная окружная скорость (Von). Подача Son = 3,6 м/мин и прилагаемая нагрузка Роп =55 Н оставались при этом
Qm, г/мин 11
шов СтЗ
■ . ■'■ I ■ . . ■ I . ■
15 30 45 Роп 60 75 Р наг. Н
Рис. 2. Влияние прилагаемой нагрузки (Р) на интенсивность съёма металла (QJ
Сварной июв 12X18H10T
Q т, г/мим 8
шов 12Х18Н1СТ
55 V, м'сек
СЕарной шов 09Г2С
Сварной шов СтЗ
№2 (31)2006 27
постоянными.
Зависимость интенсивности съёма металла (0„) с разной твердостью (НВ) от скорости шлифования (V) , представленная на рис. 4, достаточно адекватно описывается выражением вида
От = К^\/ + К^ + К^Л + + КНВ2НВ. (4)
Эти зависимости показывают повышение интенсивности съема металла с увеличением окружной скорости шлифовального круга. Полученные значения позволяют выбрать оптимальную окружную скорость шлифовального круга Уоп = 46 м/с. Данная скорость удовлетворяет рекомендациям по применению обдирочных шлифовальных кругов на ручных машинах, где скорость круга варьируется в пределах 35...50 м/с.
Таким образом, экспериментально установлен характер влияния прилагаемой нагрузки (Р), подачи (5), скорости шлифования (V) на интенсивность съёма металла (QJ с разной твердостью металла шва (НВ), при обработке сварных швов 09Г2С, СтЗсп, 12Х18Н10Т шлифовальными кругами ПП150x25x32 13АМ 80/63 ¿ОН 35 37 39 БУ с помощью ручных шлифмашин. Установлены оптимальные режимы резания для данного вида обработки предлагаемыми ин-струмен-ами: 5^= 3,6 м/мин; Уоп=46 м/с при усилии прижа-тия Роп= 55 Н. Полученные уточненные данные можно использовать как для работы в производственных условиях стандартными кругами, так и для испытания новых инструментов с контролируемой формой зерна.
О возможности получения чугунных инваров
В. К. АФАНАСЬЕВ, академик РАЕН, профессор, докт. техн. наук,
С.Н. СТАРОВАЦКАЯ, аспирант СибГИУ, Е.В. КУЗНЕЦОВА, аспирант СибГИУ, В.Н. ТОЛСТОГУЗОВ, директор ОАО «Кузнецкие ферросплавы», г. Новокузнецк
Быстрое развитие измерительной, приборостроительной, микроволно вой техники и автоматики приводит к повышению требований к прецизион ным сплавам. Обычные инвары на основе железа, кобальта, никеля уже не удовлетворяют современным критериям. В настоящее время получают рас пространение новые сплавы на основе хрома, титана, марганца, ниобия с до бавлением благородных и редкоземельных металлов. Увеличение количества легирующих элементов в сплаве приводит к усложнению его обработки, при этом конечная стоимость изделия многократно возрастает. А так как цена материала играет значительную роль при его выборе, то разработка недорогих сплавов с инварными свойствами весьма актуальна.
Ранее в работе [1] уже приводились сведения о том, что доменный чугун после термоциклической обработки может быть достойной заменой многих сплавов на основе железа и никеля (как сплавов с низким коэффициентом линейного расширения (КЛР)). Также в последнее время показана возможность получения инварного эффекта на сплавах А1-30%Э1 с добавками сурьмы и свинца после термоциклической обработки [2].
Следует подчеркнуть, что и доменный чугун и заэвтек-тический силумин являются литейными сплавами, в то время как низкие значения коэффициента у инваров, применяющихся в настоящее время, достигаются после холодного проката.
Все вышесказанное указывает на то, что и литейный нелегированный десятками процентов редких элементов сплав с помощью термической обработки может приобретать низкие значения КЛР. Перспективный материал в этом отношении — серый литейный чугун. Воздействие термической обработки на егэ линейное расширение практически не исследовано. Поэтому целью настоящей работы явилось изучение кинетики изменения КЛР литейного чугуна марки СЧ-20 производства ОАО «ЗСМК», содержащего мае. %: 3,65 С; 1,77 0,56 Мп; 0,021 Б; 0,16 Р; 0,32 Сг; 0,19 0,04 Т1; 0,05 V, после применения различных режимов термической обработки. Определение КЛР проводилось по методике, приведенной в [3]. Термическая обработка чугуна заключалась в циклическом нагреве в
интервале: 20 °С 900...950 °С, выдержке в течение 5 мин и охлаждении о средах: печь, иода, кипящая вода. Изучалось влияние времени выдержки при температуре закалки (900 °С). Образцы с закалочного нагрева охлаждались в масле, время выдержки при этом варьировалось эт 5 до 60 мин. Также проводился термоциклический отжиг в интервале 20 °С <-» 500...600 °С с выдержкой при верхней темпера-уре цикла в течение 1 часа. После 20 циклов такого отжига образцы закаливались по режиму: 900 °С, I =15 мин, охлаждение в воде.
Обработка с нагревом в интервале 900...950°С. На рис. 1 приведены результаты влияния термоциклической обработки с охлаждением с печью на линейное расширение серсго чугуна. Видно, что после 5 циклов обработки происходит незначительное увеличение КЛР, после 10 циклов обработки температурная зависимость КЛР практически совпадает с исходной, 15 циклов ТЦО дают некоторое снижение КЛР, а после 20 циклов термоциклического отжига происходит значительное снижение КЛР в очень важном с грактической точки зрения температурном интервале испытания 50...100 °С. Коэффициент линейного расширения достигает при этом значений «50-100 = (3,38...3,39) х 10* град-1, что сравнимо со значениями КЛР сплавов 36Н, 32НКД, 36НД.
Результаты влияния ТЦО с охлаждением в воду (рис.2) позволили установить две аномалии на температурных зависимостях КЛР после 5 и 10,15 и 20 циклов ТЦО. Первая аномалия наблюдалась при *„сл = 150...200 °С. После 5 циклов ТЦО КЛР снижался с а,«/0* = 10,12x10* град1 до а150 = 5,99x10* град"1; 10 циклов - до а150 = 5,45x10* град-1, 15 циклоз до а150 - 5,15x10* град-1. После 20 циклов минимум наблюдался при ?исп =200 °С и составлял а200 = 6,07x10* град1.
Вторая аномалия на температурных зависимостях характеризуется увеличением КЛР при температурах испытания 300...350С. При этом коэффициент линейного расширения превышает исходные значения в случае 5 и 10 циклов ТЦО. После 15-20 циклов термоциклической закалки можно говорить о том, что КЛР снижается во всем температурном интервале испытания. При /исл =400...450 °С
