Шахбазов Я О - Технологія комплексного методу відновлення деталей типу тіл обертання - страница 1

Страницы:
1 

Висновки. Запропонована методика комплексної оцінки травмонебезпеки виробничого підрозділу, що дає змогу отримати: структуру кількісних показників травмонебезпеки кожної одиниці обладнання    з kпричини з врахуванням дійсного стану та умов експлуатації кожного

7-го джерела z-го типу; загальний показник рівня травматизму як усього виробничого підрозділу (дільниці, лінії, цеху), так і окремих його складових елементів, об'єднаних за технологічною ознакою (наприклад, група токарних верстатів, піднімально-транспортне обладнання) або за оз­накою імовірної появи певного виду травм (електронебезпека обладнання, ситуація щодо можливих дорожньо-транспортних пригод тощо); черговість планування відповідних заходів з охорони праці для найбільш травмонебезпечних джерел з врахуванням причин та наслідків небезпеки їх експлуатації.

1. Александров В.В., Горский Н.Д. Алгоритмы и программы структурного метода обработки данных. - Л.: Наука, 1993. - 208 с. 2. Березуцький В.В., Древаль О.П. Розробка універсального показника небезпечності устаткування і виробництв // Охорона праці. - 1996. - №12. - С. 28-38. 3. Давыдов В.Г., Кузьмин А.П. Система управления охраной труда на машиностроительном предприятии. - М.: Машиностроение, 1989. - 148 с. 4. Кузьмин В.В. Безопасность труда и её про­гнозирование // Текстильная пром-сть. - 2005. - №1/2. - С. 11-12. 5. Безопасность жизне­деятельности: учеб. пособ. - 3-е изд., испр. и доп. / под ред. О. Н. Русака. - СПб. : Издательство «Лань», 2000. - 448 с. 6. Glass W. Das «personliche Risiko» der Feuerwehrleute // Florian Hessen. -2008. - № 6. - P. 20-22.

УДК 621.002

Я.О. Шахбазов, А.Є. Стецько

Українська академія друкарства, кафедра технології матеріалів і поліграфічного машинобудування

ТЕХНОЛОГІЯ КОМПЛЕКСНОГО МЕТОДУ ВІДНОВЛЕННЯ ДЕТАЛЕЙ ТИПУ ТІЛ ОБЕРТАННЯ

© Шахбазов Я.О., Стецько А.Є., 2012

Подано технологічний процес відновлення деталей машин. Проведено комп­лексний метод, який полягає у попередній чорновій механічній обробці заготовки, хімічній та хіміко-термічній обробці та фінішній механічній обробці, що застосовуються для відповідальних деталей машин з виконавчими поверхнями високої точності та низької шорсткості.

Filed recovery process machine parts. A comprehensive method, which is preliminary roughing machining wood, chemical and chemical-heat treatment and finish machining. Used for critical machine parts with high accuracy executive surfaces and low roughness.

Постановка проблеми. У машинобудуванні є доволі велика частка швидкозношуваних деталей типу тіл обертання (пар тертя), які піддаються певному виду навантаження. Вони вима­гають нанесення зміцнювальних покриттів потрібних характеристик відповідно до умов роботи таких пар тертя.

Створення нових технологічних методів підвищення зносостійкості та довговічності деталей машин є пріоритетним напрямком сучасного машинобудування. Ринок вимагає конкуренто­спроможних технологій, які, попри свою невисоку вартість та складність, давали б відчутний ефект. Одним з технологічних способів, який відповідає цим вимогам, є відновлення деталей машин комплексним методом хімічної обробки і дифузійного хромування. Вона складається із нікелько-

38

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.uaбальтфосфорного хімічного покриття і дифузійного хромування. Реалізація цього виду обробки дає змогу отримати на поверхнях деталей машин зміцненого шару композиційної будови порівняно великої товщини. Завдяки цьому підвищується зносостійкість (відповідно довговічність і на­дійність) деталей машин, а також велика товщина зміцненого шару уможливлює використовувати метод ремонтних розмірів під час подальших ремонтів цих деталей.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Підвищення надійності та довговічності деталей машин є завданням багатьох досліджень [1-5]. Пропонується використовувати технологічний метод електроіскрового зміцнення, плазмового наплавлення, лазерного наплавлення тощо. Переважно кінцевим результатом є утворення композитного шару з доволі твердими включеннями високої крихкості (вищі карбіди хрому та титану, нітриди) і насамперед невеликої товщини, або технологія виготовлення деталей, покритих цим зносостійким композиційним покриттям є доволі складною та дорогою (наприклад, застосування лазерного оплавлення або створення композиційних покриттів із дефіцитних та вартісних складників), потребує спеціального обладнання, висококваліфікованих спеціалістів.

Формулювання мети досліджень. Мета дослідження - створити технологічний процес відновлення спрацьованих поверхонь деталей машин з композитним зносостійким поверхневим робочим шаром для збільшення ресурсу роботи деталей типу тіл обертання, підвищення їх надійності та довговічності.

Виклад основного матеріалу досліджень. Запропоновано комплексний метод хімічної обробки і дифузійного хромування відновлення деталей машин, що складається з попередньої механічної обробки заготовки - нанесення Ni-Co-P хімічного покриття і хіміко-термічної обробки -дифузійного хромування у порошковому середовищі та фінішної механічної обробки. Така схема зміцнення дає змогу отримувати гетерогенні покриття із потрібними показниками якості робочих поверхонь деталей, змінюючи для цього режими комплексного методу.

Використання хіміко-термічної обробки (ХТО) як базової обробки комплексного методу хімічної обробки і дифузійного хромування має такі переваги: загальна обізнаність з технологією дифузійного насичення поверхонь деталей (майже на кожному машинобудівному підприємстві використовуються процеси хіміко-термічної обробки); недефіцитність та відносна простота обладнання (потрібне обладнання є на кожній термічній дільниці чи в термічному цеху підприємств); відносна простота проведення і керування процесом ХТО (більшість процесів є автоматизованими) тощо.

Перед зміцненням комплексним методом хімічної обробки і дифузійного хромування робочі поверхні спрацьованих деталей механічно обробляли відомими методами (точіння, фрезерування, шліфування тощо) для видалення модифікованого поверхневого спрацьованого шару та ви­правлення поверхні деталі до правильної геометричної форми. Механічну обробку потрібно проводити із врахуванням міжремонтних розмірів цієї деталі.

Традиційним дифузійним хромуванням отримують зміцнені шари завтовшки 15 - 30 мкм, які складаються з карбідів хрому Cr23C6 і Cr7C3 (рис. 1).

Згідно з проведеними дослідженнями [6-11] отримано зміцнене покриття, що складається з 4-х зон (рис. 2): зовнішньої композитної зони 1, яка складається із стовпчастих карбідів хрому в матриці твердого розчину Cr в a-Fe завтовшки до 250 мкм та інтегральною мікротвердістю 12 ГПа; зони 2 твердого розчину хрому в a-залізі завтовшки 30-40 мкм та мікротвердістю 4,5 ГПа; евтектоїдної зони 3 завтовшки близько 30 мкм та мікротвердістю 4 ГПа і зневуглецьованої зони 4 завтовшки 160-180 мкм та мікротвердістю 1,4-1,6 ГПа за феритною складовою, що переходить у серцевину матеріалу 5. Будова композитної зони 1 дає змогу значно підвищити ресурс роботи завдяки релаксації накопичених у ході роботи внутрішніх мікронапружень у м'якій фазі - твердому розчині хрому в a-залізі, в той час, коли основне навантаження сприйматиме тверда фаза -стовпчасті зерна карбіду хрому високої твердості (близько 18 ГПа).

39

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

Рис. 1. Зміцнений шар, отриманий на сталі 45 дифузійним хромуванням (7 год за температури Т = 1050 °С)

Рис. 2. Будова зміцненого шару, отриманого комплексним методом хімічної обробки і дифузійного хромування: 1 - композитна зона; 2 - зона твердого

розчину хрому в а-залізі; 3 - евтектоїдна зона;

4 - зневуглецьована зона; 5 - серцевина деталі

Для визначення впливу хімічного покриття, зокрема його компонентів, запропоновано проводити хімічну обробку із п'яти різних рецептур. Хімічне покриття проведено із завантаженням

4 дм2/л, що уможливило зменшити час нанесення із 120 хв (під час використання промислового

завантаження 7,2 дм2/л) до 45 хв.

Під час дифузійного хромування додатково вводилася ізотермічна витримка, яка дає змогу на початковій стадії хіміко-термічної обробки сформуватися глибшому шарові первинного розчину хрому в a-залізі, і відповідно композитної зони більшої товщини. Хімічна обробка містить такі операції:

I. Приготування водяного розчину для хімічного покриття

Розчин для здійснення процесу хімічного осадження розробляється згідно з рецептурою та технологічним процесом. Для забезпечення перебігу реакції хімічного осадження фарфорову ванну підігрівають до температури 90-95 °С.

Процес здійснюється у витяжній шафі.

II. Очищення деталей

Здійснюється очищення деталей від залишків мастила, бруду, стружки. Очищення поверхонь зразків проводиться у ванні для миття деталей ОМ46-10.

III. Знежирення і зняття оксидної плівки поверхонь деталей

Включає в себе очищення від бруду і масел, знежирення та зняття оксидної плівки з поверхонь деталей. Здійснюється зануренням у спеціальну ванну, яка містить 50 %-й розчин соляної кислоти (HCl).

Процес знежирення триває 20-30 с.

IV. Промивання деталей

Здійснюється у ванні із дистильованою водою зануренням та витримуванням близько 1 хв з метою змивання залишків розчину соляної кислоти.

Для промивання зразків від залишків продуктів покриття застосовується промивальне обладнання «Промивка-2000 КШ 29/32».

V. Нанесення хімічного покриття

Зразки занурюють у розчин у підвішеному стані і запускають реакцію відновлення за допомогою цинкової палички. Поява пухирців на поверхні зразків свідчить про початок реакції. Із збільшенням температури виділення водню посилюється, що вказує на інтенсивність процесу.

У ході процесу рН знижується і відновлення його до потрібного рівня регулюється періодичним поповненням розчину аміаку.

Контроль рівня рН здійснюється лакмусовим папірцем.

Час осадження у розчині з густиною завантаження 7,2 дм /л залежить від рецептури розчину і обчислюється кількома десятками хвилин (у нашому випадку - 150 хв). Із збільшенням густини завантаження час відповідно зменшують. Наприклад, під час завантаження 1 дм2/л час осадження триває 20-25 хв.

40

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

VI. Промивання зразків

Після проведення процесу осадження, зразки виймають із ванни з розчином і проводять промивання струменем води приблизно 3-5 хв. Чим складніша за конфігурацією деталь, тим ретельніше і триваліше потрібно проводити процес промивання.

VII. Просушування зразків

Проводиться у сушильних шафах 15-20 хв за температури 70-80 °С.

Просушування деталей із нанесеним хімічним покриттям здійснюється у сушильній шафі моделі СНВС-4.5.3.4/3-ИІ.

VIII. Контрольна операція

Контроль покриттів на деталях проводять візуально на наявність їх суцільності, що може спостерігатись у місцях дотику деталей одна до одної.

Проводиться також вибірковий контроль твердості та товщини отриманого покриття.

Хіміко-термічну обробку (дифузійне хромування) проводять за температури 1050 °С. Під час нагрівання, за досягнення визначеної температури проводять ізотермічну витримку. Введення ізотермічної витримки дало змогу сформувати потужнішу первинну зону твердого розчину хрому в a-залізі. Це пов'язано з тим, що за температури ізотермічної витримки в реторті проходить підвищена адсорбція хрому з атмосфери суміші для хромування, оскільки маємо розплавлене Ni-Co-P хімічне покриття на поверхні деталі.

Для проведення процесу дифузійного хромування застосовується електропіч із діапазоном температур 0-1600 °С із контролюючою термопарою хромель-алюмель, деталі поміщають у реторти із плавким затвором, виготовлені із жаростійкої сталі 20Х23Н18 ГОСТ 7350-77.

Дифузійне хромування містить такі операції:

1. Приготування суміші для дифузійного хромування.

Застосовується порошкова суміш складу: 60 % ферохрому, 33 % оксиду алюмінію (Al2O3), 7 % хлористого амонію (NH4Cl). У хромуючих сумішах застосовано низьковуглецевий ферохром (не більше 1 % С), марок Хр0000, Хр000, Хр00, Хр0, Хр01, Хр1., із величиною фракції менше 0,15­0,35 мм.

2. Прогартовування суміші у реторті із плавким затвором.

Завантаження і прогартовування суміші для дифузійного хромування у реторті із плавким затвором протягом 1 год за температури Т = 1050 °С.

Проводиться в електропечі із діапазоном температур 0-1600 °С із контролюючою термопарою хромель-алюмель, заготовка поміщається в реторту із плавким затвором, виготовлену із жаростійкої сталі 20Х23Н18 ГОСТ 7350-77.

3. Знежирення поверхні заготовки.

Знежирення поверхні заготовки, покритої Ni-Co-P хімічним покриттям, проводиться ацетоном або технічним спиртом.

4. Завантаження заготовок у реторту із сумішшю для хромування і встановлення плавкого затвора.

Завантаження заготовок у реторту із сумішшю для хромування і встановлення плавкого затвора, витримуючи товщину хромованої суміші біля робочих поверхонь заготовки не менше 15­20 мм.

Заготовка поміщається в реторту із плавким затвором, виготовлену із жаростійкої сталі 20Х23Н18 ГОСТ 7350-77.

5. Ізотермічна витримка

Проводиться нагрівання до температури Т = 800 °С і витримується за цієї температури 1 год.

Проводиться в електропечі із діапазоном температур 0-1600 °С із контролюючою термопарою хромель-алюмель, заготовка поміщається в реторту із плавким затвором, виготовлену із жаростійкої сталі 20Х23Н18 ГОСТ 7350-77.

6. Дифузійне хромування

Проводиться дифузійне хромування за температури Т°=1050 °С. Вистигання проводиться разом із пічкою.

41

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

Проводиться в електропечі із діапазоном температур 0-1600 °С із контролюючою термопарою хромель-алюмель, заготовка поміщається в реторту із плавким затвором, виготовлену із жаростійкої сталі 20Х23Н18 ГОСТ 7350-77.

7. Очищення заготовки

Для очищення заготовки від залишків продуктів покриття застосовувується промивальне обладнання «Промивка-2000 КШ 29/32».

8. Контроль

Контролюються візуально заготовки на наявність дефектів покриття. Контролювати товщину дифузійного шару - вибірково 5 % заготовок.

Здійснюється вибірковий контроль твердості та товщини отриманого покриття, для чого використовується: прилад для вимірювання мікротвердості отриманого покриття Т1К2-ПМТ-3 згідно з ГОСТ 10717-75, мікрометр МК 25 - згідно з ГОСТ 6507-78, індикатор ИГП - згідно з ГОСТ 577-60.

Трибологічні дослідження показали, що зносостійкість пар тертя, де тілом є деталь, зміцнена комплексним методом, а контртілом є борована деталь, що збільшується порівняно із традиційною парою тертя (гартована сталь - бронза) у 10 разів.

Висновки. Створення технологічного процесу відновлення спрацьованих поверхонь деталей машин з композитним зносостійким поверхневим робочим шаром для збільшення ресурсу роботи деталей типу тіл обертання є новим методом зміцнення та відновлення деталей, що істотно підвищує їх надійність та довговічність.

1. Дроздов Ю.Н. Усов С.В. Использование комбинированных технологических методов для повышения износостойкости деталей машин // Вестн. машиностр.- 1985.- №10.- С.9-11. 2. Luchka M.V., Kindrachuk M.V., Mechalovich Y.N. The strenghtening and reduction of surfaces of sliding by gradient coatingm. // Problems of Tribology. - 2000. - №2. 3. Антонюк В.С., Выслоух С.П., Мазур В.А., Самотугин С.С. - Оптимизация технологических параметров процесса формирования упрочняющих покрытий. // Технологические системы. - № 4.- 2003. - С.44-47. 4. Варюхно В.В., Гулевец В.Д., Харченко Е.В. Износостойкие газотермические безникелевые покрытия //Проблемы техники. - №3. - 2003. - С.87-93. 5. Пашечко М.І., Лєнік К.С., Шевчук Я.М. - Підвищення зносостійкості диска копача коренезбиральної машини КС-6Б нанесенням евтектичних покриттів системи Fe-Mn-C-B-Si-Cr // Проблеми трибології (Problems of Tribology). - 2003. - №2. - С.153-157. 8. Пат. №38153 А Україна, МПК С23С10/02. Спосіб отримання комбінованого покриття на залізовуглецевих сплавах / Стецьків О.П., Манько О.В., Стецько А. Є. (UA); заявник і патентовласник Українська академія друкарства (UA); 2000063179; заявл. 02.06.2000, опубл.

15.05.2001; Бюл. №4.   7. Пат. №47261 А Україна, МПК С23С10/02. Спосіб отримання

комбінованого покриття поверхонь деталей пар тертя із залізовуглецевих сплавів / Стецьків О.П., Манько О.В., Стецько А.Є. (UA); заявник і патентовласник Українська академія друкарства (UA);

2001096617; заявл. 27.09.2001, опубл. 17.06.2002; Бюл. №6.   8. Пат. №47783 А Україна, МПК

С23С10/02. Спосіб отримання комбінованого покриття на деталях із залізовуглецевих сплавів / Стецьків О.П., Манько О.В., Стецько А.Є. (UA); заявник і патентовласник Українська академія друкарства (UA); 2001096303; заявл. 13.09.2001, опубл. 15.07.2002; Бюл. №7. 9. Пат. №56472 А Україна, МПК С23С10/02. Спосіб отримання комбінованого покриття деталей машин із залізовуглецевих сплавів / Стецьків О.П., Манько О.В., Стецько А.Є. (UA); заявник і патен­товласник Українська академія друкарства (UA); 2002064633; заявл. 06.06.2003, опубл. 15.05.2003; Бюл. №5. 10. Пат. №77102 Україна, МПК С23С10/02. Спосіб отримання композиційного дифузійного покриття на швидкозношуваних поверхнях деталей із залізовуглецевих сплавів / Стецько А.Є., Манько О.В. (UA); заявник і патентовласник Українська академія друкарства (UA);

а200501898; заявл. 01.03.2005, опубл. 16.10.2006; Бюл. №10.   11. Пат. №39738 Україна, МПК

С23С8/00. Спосіб отримання комбінованого покриття на мідних сплавах / Маїк В.З., Іванчи-шин Г.М., Манько О.В., Стецько А.Є. (UA); заявник і патентовласник Українська академія друкарства (UA); u200811849; заявл. 06.10.2008, опубл. 10.03.2009; Бюл. №5.

42

Lviv Polytechnic National University Institutional Repository http://ena.lp.edu.ua

Страницы:
1 


Похожие статьи

Шахбазов Я О - Обробка деталей шліфуванням за параметром шорсткості обробленої поверхні

Шахбазов Я О - Математичний аналіз ефективності технологічного процесу обробки площин корпусних деталей комбінованими торцевими фрезами, оснащеними НТМ

Шахбазов Я О - Шліфування з правкою абразивного круга за параметром шорсткості шліфованої поверхні деталі

Шахбазов Я О - Технологічні можливості зниження амплітуди коливань технологічної системи шліфування

Шахбазов Я О - Визначення технологічних умов правки абразивних кругів для забезпечення шорсткості обробленої поверхні під час шліфування