№ 2 (2015)
ТЕХНОЛОГИЯ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ШЛИФОВАНИЯ МИКРОПОРИСТЫХ ПОКРЫТИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ СОЖ
Аннотация
Износостойкие микропористые покрытия на никелевой и железной основе относятся к группе труднообрабатываемых материалов абразивная обработка которых сопряжена со значительными трудностями. Основные причины плохой обрабатываемости этих покрытий шлифованием кроются в быстрой потере режущих свойств абразивного круга вследствие его износа, затупления и активного налипания частиц покрытия на рабочую поверхность инструмента. В статье представлены результаты исследований режущей способности кругов из электрокорунда и карбида кремния при шлифовании микропористых покрытий без использования смазочно-охлаждающей жидкости (всухую), с использованием водопроводной воды и масляной смазочно-охлаждающей жидкости. Исследован износ абразивных зерен и характер их взаимодействия с обрабатываемым материалом в зависимости от состава смазочно-охлаждающей жидкости. Предлагаются пути повышения эффективности процесса шлифования микропористых покрытий за счет применения химически активной среды, способной уменьшить взаимодействие покрытий с абразивными материалами. Испытаны новые смазочно-охлаждающие жидкости с химически активными веществами, пассивирующими поверхность микропористых покрытий на операциях круглого наружного шлифования. Результатом проведенных исследований является предложение о целесообразности замены масляных составов смазочно-охлаждающих жидкостей на водные составы, позволяющие увеличить производительность обработки и стойкость кругов из электрокорунда и карбида кремния при одновременном снижении высоты микронеровностей по сравнению с масляными составами. Комплексная оценка результатов испытаний по рейтинговому методу показала, что наибольшей эффективностью при круглом наружном шлифовании микропористых покрытий на никелевой и железной основе обладает водный раствор эмульсола «ЭПМ - 1ш».
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2015;(2):6-16
6-16
УПРОЧНЕНИЕ ФРИКЦИОННОГО КЛИНА ВАГОННОЙ ТЕЛЕЖКИ
Аннотация
Разработан технологический процесс упрочнения клина вагонной тележки, изготовленного из серого чугуна марки СЧ18, с помощью высокоэнергетической индукционной обработки. Источником энергии служит высокочастотный генератор ВЧГ 5-60/0,066 мощностью 60 кВт. Процесс упрочнения включает в себя индукционный нагрев вертикальной поверхности клина и последующую закалку при полной водяной завесе зоны нагрева. Толщина упрочненного слоя с твердостью выше 57 HRC достигает 3,5 мм. По разработанной технологии произведена опытная партия изделий, которая успешно прошла ходовые ресурсные испытания на испытательном полигоне железнодорожного транспорта в г. Щербинка. В ходе испытаний при нормативном пробеге не менее 500 тыс. км фактический пробег составил более 1 млн. км. При этом допускаемые величины износа фрикционных клиньев не превышены, а коэффициент относительного трения фрикционных гасителей колебаний соответствует нормативу.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2015;(2):17-23
17-23
ПРОВЕРКА НА АДЕКВАТНОСТЬ МОДЕЛИ РАСТЕКАНИЯ ЧАСТИЦЫ НА ПОДЛОЖКЕ ПРИ ПЛАЗМЕННОМ НАПЫЛЕНИИ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ
Аннотация
В статье представлено математическое описание процесса растекания и одновременного затвердевания жидкой частицы при соударении ее с твердой поверхностью подложки и построены приближенные численные методы для расчета. Эти алгоритмы являются продолжением численных исследований по разработке приближенных методов расчета, в которых исследовались упрощенные модели для отдельных величин, таких как температура в частице, подложке, в области контакта, нахождение поля скоростей для определения формы растекшейся частицы. Разработанная модель позволяет проводить численные эксперименты по исследованию процесса соударения отдельной капли с пространственной поверхностью и ее растекание, а также формирование структуры плазменных покрытий. Результаты исследований показывают, что численные методы являются достаточно эффективными при изучении нелинейных задач. На базе проведенных экспериментальных исследований процессов взаимодействия с подложкой и растекания на ней частиц показана адекватность разработанных теоретических зависимостей.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2015;(2):24-31
24-31
ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ СООРУЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Аннотация
Цель. Для устройства перекрытий сооружений промышленного назначения широко применяются фермы. Преимущество ферм проявляется при необходимости перекрытия больших пролетов. В связи с этим ставится задача исследовать напряженное и деформированное состояния несущих конструкций конкретного сооружения промышленного назначения (цех для металлообработки, склад) и на этой основе спроектировать рациональную компоновку конструкций. Несущие конструкции представляют собой пространственные фермы. Методы. Для расчета напряженного и деформированного состояний применяется метод конечных элементов. Результаты. В результате расчетов характерного фрагмента сооружения (угол стыка двух взаимно перпендикулярных участков) получено, что максимальное напряжение в стержне конструкции равно 139,6 МПа, максимальное вертикальное перемещение - 10,51 мм, а масса характерного объема - 51112,72 кг. Для практической реализации рассмотренной конструкции рекомендовано использовать трубы стальные квадратные 70×70×5 (мм) ГОСТ 8639-82, трубы стальные прямоугольные 150×100×8 (мм), 100×70×5 (мм) ГОСТ 8645-82, трубы стальные электросварные прямошовные 273×9 (мм), 219×8 (мм) ГОСТ 10704-91. Обсуждение. Разработанная математическая модель несущих конструкций сооружения адекватно отражает их напряженно-деформированное состояние. Так, рабочие напряжения, равные 139,6 МПа, меньше допускаемых напряжений 142,4 МПа и, следовательно, прочность конструкции обеспечена. Максимальное вертикальное перемещение в конструкции равно 10,51 мм, что меньше предельного вертикального прогиба 64 мм, определенного нормами проектирования. Следовательно, необходимая жесткость конструкции обеспечена. Расчеты стержней, испытывающих сжатие, на устойчивость показали, что условие устойчивости выполняется для всех стержней. В частности, для наиболее нагруженного элемента - колонна диаметром 219 мм, толщиной стенки 8 мм, длиной 1900 мм, рабочие напряжения 40,9 МПа меньше допускаемых напряжений на устойчивость 205,2 МПа. Разработанная конструкция удовлетворяет условиям прочностной надежности (условиям прочности, жесткости и устойчивости). По результатам расчетов характерного фрагмента сооружения разработан эскизный проект с необходимой конструкторской документацией (в статье не рассматривается).
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2015;(2):32-38
32-38
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ОКСИДНОЙ КЕРАМИКИ
Аннотация
Описан синтез композиционных СВС-порошков с компонентами твердой смазки. Проведены исследования порошков следующего состава: Al 2O 3+30%TiO 2+12,5%MoS 2; Al 2O 3+30%TiO 2+12,5%CaF 2. Синтез композиций осуществлялся в реакторе в режиме самораспространения без подвода энергии от внешнего источника, в азотно-кислородной среде при содержании кислорода от 10 до 25 мас.% и давлении 0,1-0,9 МПа, которая необходима для проведения реакции окисления порошка титана. Для сфероидизации частицы полученного композиционного порошка вводили в плазменную струю и производили их распыление в стальной цилиндр, длиной 1 м, заполненный аргоном. Степень сфероидизации определяли по форм-фактору частиц методом оптической металлографии. Мощность плазменной струи изменяли от 30 до 40 КВт. Полученные порошки характеризуются сложной геометрической формой и развитым поверхностным рельефом частиц.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2015;(2):39-45
39-45
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА НАПЫЛЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ОКСИДНОЙ КЕРАМИКИ
Аннотация
Проведена оптимизация параметров APS процесса для материалов Al 2O 3-TiO 2-12%(MoS 2-Ni), Al 2O 3-TiO 2-12%(CaF 2-Ni), полученных методом агломерирования мелкодисперсной шихты с последующим высокотемпературным спеканием и методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Напыление износостойких покрытий из порошков оксид алюминия-оксид титана-твердая смазка, полученных методом агломерирования мелкодисперсной шихты с последующим высокотемпературным спеканием и методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза проводилось на установке плазменного напыления на воздухе. Такие покрытия характеризуются повышенной пластичностью, коррозионной стойкостью и стойкостью по отношению к ударным нагрузкам, а также обладают меньшими значениями пористости, равномерностью стальной структуры и изотропностью свойств. Оптимизация параметров напыления проводилась на основании получения максимального коэффициента использования материала и минимальной пористости покрытия.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2015;(2):46-54
46-54
ВЛИЯНИЕ ПРОКАТКИ И ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СЛОЁВ, СФОРМИРОВАННЫХ НА ТИТАНОВЫХ ЗАГОТОВКАХ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ НАПЛАВКИ
Аннотация
В работе проведены исследования, направленные на оценку влияния прокатки и отжига на структуру и свойства титана ВТ1-0, поверхностно легированного танталом методом вневакуумной электронно-лучевой обработки. Установлено, что электронно-лучевая обработка способствует формированию слоёв, характеризующихся наличием дендритной ликвации, которая не устраняется при проведении последующих технологических процессов. Структурные исследования показали, что отжиг прокатанных композиций приводит к преобразованию закаленной игольчатой структуры наплавленных слоёв в стабильную, представленную равноосными зернами и пластинами. Уровень микротвердости поверхностных слоев титана после электронно-лучевой обработки повышается со 165 до 385 HV. Прокатка и отжиг не оказывают существенного влияния на твердость наплавленных слоев, однако влияют на твердость основного металла (титана). Предел прочности титановых образцов после электронно-лучевой обработки практически не изменяется и находится на уровне ~ 420 МПа. Прокатка композиций приводит к наклепу титановых пластин и повышению суммарной прочности материала до 610 МПа, которая снижается в процессе последующего отжига до ~ 450 МПа. При этом во всех случаях пластичность исследуемого материала оказалась ниже пластичности титана ВТ1-0. Наплавленный слой вызывает снижение уровня ударной вязкости титана ВТ1-0 до 55 Дж/см 2, который еще более существенно снижается после прокатки (до ~ 40 Дж/см 2). Последующий отжиг устраняет негативное влияние технологических операций на ударную вязкость материала и способствует ее повышению до ~ 100 Дж/см 2.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2015;(2):55-63
55-63