РАЗРАБОТКА НОВОГО СВАРОЧНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ИЗНОСОСТОЙКОЙ НАПЛАВКИ И ТЕХНОЛОГИИ ЕГО СОЗДАНИЯ

Сейдуров М.Н., Аллилуев А.Ю.

DOI: 10Л2737/15474

Аннотация. Представлена разработка нового сварочного материала в виде пасты для индукционной наплавки. Исследования проводились на основе анализа экспериментальных данных и компьютерного моделирования. Применение разработанного состава пасты приводит к повышению износостойкости наплавленного слоя в 1,5-2 раза.

Ключевые слова: упрочнение, индукционная наплавка, детали машин, изнашивание, паста для индукционной наплавки.

Резание почвы является самой распространенной технологической

операцией в сельскохозяйственном производстве, составляющей не менее 70 % всего объема механизированных работ. При взаимодействии с грунтом рабочие органы почвообрабатывающих машин подвергаются интенсивному абразивному изнашиванию, а их режущие кромки затупляются. Это приводит к снижению производительности и повышению расхода топлива на 15...20%. Кроме того, через несколько часов эксплуатации рабочие органы сельхозмашин становятся практически непригодными.

Таким образом, повышение износостойкости рабочих органов почвообрабатывающих машин является актуальной проблемой. Одним из способов достижения высокой износостойкости является применение твердых сплавов. Структура наплавленного металла при комплексном способе легирования готовым соединением карбида титана обеспечивает высокую износостойкость и твердость сплава, что дает возможность многократного увеличения срока службы изделий [1,2].

В настоящее время для повышения долговечности рабочих органов широко применяется индукционная наплавка, в результате которой деталям придается твердость 35...45 HRC, удовлетворительная ударная вязкость и повышается их износостойкость. Наплавляемая шихта может удерживаться на плоских поверхностях или имеющих малую кривизну за счет сил поверхностного натяжения, а при наплавке цилиндрических поверхностей с вращением деталей, за счет центробежных сил. Для удержания шихты на плоских поверхностях могут использоваться технологические буртики или специальные формующие холодильники.

Цель - разработка нового сварочного материала для износостойкой наплавки и технологии его создания.

Комплексные исследования проводились методами компьютерного и физического моделирования. Для автоматизации процесса расчета режимов индукционной наплавки, выбора компонентов шихты и анализа распределения температуры поверхности обрабатываемой детали использовался инженерный программно-аппаратный комплекс «Индукционная наплавка», состоящий из модуля сбора данных, конвертора интерфейсов и программного продукта [3, 4]. С помощью регулятора-измерителя «ОВЕН ТРМ 138» и блока термопар исследовалось состояние обрабатываемой поверхности детали в 8 точках одновременно. Полученные результаты преобразовывались в числовые (в формате «ЕХР») и графические данные посредством программного продукта и представлялись оператору для корректировки режимов индукционной наплавки.

По каждому виду характеристик ведется база данных, накапливающая информацию о значениях, используемых в производстве. При добавлении нового режима наплавки можно использовать рассмотренные ранее значения. В программном продукте существует возможность формирования контура детали (рисунок 1), который задает область определения для построения аппроксимирующих функций, а также поддержка хранения нескольких фотографий детали. Для каждой детали можно сформировать собственный уникальный режим наплавки и сгенерировать отчет, содержащий полную информацию обо всех характеристиках рабочего процесса (карта технологического процесса).

Форма проведения эксперимента Физическое моделирование проводили на образцах-имитаторах деталей сельхозтехники, изготовленных из сталей марок 45, 50, 65Г

Рисунок 1 - Форма проведения эксперимента Физическое моделирование проводили на образцах-имитаторах деталей сельхозтехники, изготовленных из сталей марок 45, 50, 65Г. Конструктивно деталь выглядит в виде лапы стрельчатого типа, предназначенной для обработки почвы (рисунок 2).

Лапа КПЭ-3.8 (410 мм)

Рисунок 2 - Лапа КПЭ-3.8 (410 мм), наплавка сормайтом или сплавом Т15К6 Установлено, что перспективным материалом для индукционной наплавки является флюс-паста, которая будет надежно удерживаться на любой обрабатываемой поверхности за счет применения связующего компонента. При изготовлении пасты для индукционной наплавки все компоненты перемешиваются в сухом виде. Затем добавляют 4-5% водный раствор карбоксиметилцеллюлозы в качестве связующего компонента в заданных пропорциях. После чего состав наносят равномерным слоем на упрочняемую поверхность детали подверженной абразивному изнашиванию.

Поле нанесения пасты, содержащей карбид бора и феррохром, равномерным слоем толщиной 0,8... 1,4 мм, изделие нагревается токами высокой частоты, в результате чего происходит нагрев основного металла, что приводит к расплавлению нанесенного состава пасты. Изделие выдерживают в течение заданного времени (50...70 с), контролируют равномерность температурного нагрева (1240 °С) с помощью инженерного программноаппаратного комплекса «Индукционная наплавка».

Применение разработанного состава пасты для индукционной наплавки приводит к повышению износостойкости наплавленного слоя в 1,5-2 раза и увеличению периода эксплуатации деталей сельскохозяйственной техники, подверженных абразивному износу.

Список литературы

  • 1. Ситников А. А. Структура и свойства наплавленных электро дуговых покрытий из порошков механоактивированных СВС-композитов / А.А. Ситников, В.И. Яковлев, М.Н. Сейдуров и др.// Обработка металлов. - 2011. - № 3. - С. 51-55.
  • 2. Ситников А.А. Покрытия из механоактивированных СВ С-материалов для рабочих органов сельскохозяйственных машин, наплавленные ручным дуговым способом / А.А. Ситников, В.И. Яковлев, А.В. Собачкин и др.// Ползуновский вестник. - 2012. - № 1/1. - С. 273-277.
  • 3. Иванайский А.А. Разработка и внедрение инженерного программного комплекса по оценке и прогнозированию механических свойств сварных соединений на основе сбора и обработки экспериментальной информации и компьютерного моделирования / А.А. Иванайский, М.Н. Сейдуров // Ползуновский альманах. -2008. - № 2. - С. 112-114.
  • 4. Киреев С.И. Инженерный программно-аппаратный комплекс «Индукционная наплавка» / С.И. Киреев, М.Н. Сейдуров , Е.А. Иванайский, А.А. Иванайский // Ползуновский альманах. - 2012. -№ 1. - С. 165-166.

Алилуев Антон Юрьевич, магистрант кафедры малого бизнеса в сварочном производстве ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет имени И.И. Ползунова», г. Барнаул, РФ

Научный руководитель - Сейдуров Михаил Николаевич, кандидат технических наук, доцент кафедры малого бизнеса в сварочном производстве ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет имени И.И. Ползунова», г. Барнаул, РФ

УДК 629.113

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >