Разработка технологии восстановления поверхностей качения электроконтактной наваркой проволокой

• Автор: Пономарев, Алексей Иванович
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 213 с. : ил.

Глава 1. Состояние вопроса

1.1. Анализ причин выхода из строя деталей типа крестовин

1.2. Анализ способов восстановления деталей с поверхностями качения

1.3. Анализ технологических вариантов электроконтактной наварки проволокой и применяемое оборудование
1.4. Результаты испытаний образцов после ЭКНП на износостойкость в условиях трения качения
Глава 2. Исследование причин возникновения зон локального разупрочнения в слое наваренного металла

2.1. Исследование механизма образования зон локального разупрочнения

2.2. Разработка методики расчета электротепловой обстановки в зоне электроконтактной наварки

2.3. Постановка краевой задачи

2.4. Расчет термического цикла в зоне наварки и анализ полученных результатов

2.5. Применение упрощённой модели для прогнозирования характеристик твердости слоя наваренного металла
2.6. Выводы
Глава 3. Экспериментальное исследование влияния режимов наварки на параметры твердости слоя наваренного металла
3.1. Определение диапазонов варьирования основных факторов влияния на твердость поверхностного слоя
3.2. Разработка методики экспериментального исследования глубины зоны закалки в основном металле
3.3. Экспериментальное исследование влияния режимов наварки на глубину зоны закалки в основном металле
3.4. Разработка методики проведения эксперимента по влиянию режимов наварки на показатели твердости поверхностного слоя
3.5. Экспериментальное исследование по влиянию параметров режима ЭКНП на показатели твердости поверхностного слоя
3.6. Выводы
Глава 4. Исследование износостойкости слоев металла, наваренных ЭКНП, и разработка мероприятий по увеличению износостойкости
4.1. Разработка методики экспериментального исследования износостойкости наваренного металла после ЭКНП
4.2. Выбор способа упрочнения ППД поверхностей качения, восстановленных с применением ЭКНП
4.3. Исследование влияния обкатки роликом на характеристики поверхностных слоев, полученных с помощью ЭКНП
4.4. Сравнительное исследование износостойкости восстановленных с применением ЭКНП образцов в условиях трения качения
4.5. Выводы
Глава 5. Промышленное применение результатов исследований
5.1. Технологические рекомендации по восстановлению деталей с поверхностями качения
5.2. Примеры деталей с поверхностями качения, восстанавливаемых электроконтактной наваркой проволокой
5.3. Расчет экономического эффекта
5.4. Выводы
Общие выводы
Список литературы
Приложение
В настоящее время на машиностроительных предприятиях одной из наиболее важных задач является продление срока службы имеющейся техники, что, прежде всего, связано с выполнением работ по восстановлению деталей машин. При этом необходимо стремиться к повышению качества восстановления при одновременном снижении материальных и трудовых затрат. Решение данной задачи в значительной степени связано с внедрением в производство перспективных ресурсосберегающих технологий восстановления деталей машин. Особенно это важно при восстановлении деталей машин незначительных объемов, присущих единичному и мелкосерийному типам производства.
Одной из таких технологий является электроконтактная наварка проволокой (ЭКНП) оплавлением. В настоящее время наварка оплавлением внедрена на ряде предприятий, например, ОАО “Калугапутьмаш”, НПП “Велд”, при восстановлении более 100 наименований деталей машин различного назначения: сельскохозяйственной техники, городского и железнодорожного транспорта, технологического оборудования и т.д., как для предприятий и организаций Калужской области, так и других регионов России.
С точки зрения экономической эффективности восстановление электроконтактной наваркой проволокой оплавлением оправдано для деталей с высокой себестоимостью изготовления. К ним относятся детали сложного конструктивного исполнения, в частности, детали с поверхностями качения. Однако, восстановление таких деталей не получило в настоящее время широкого распространения.
Долговечность работы деталей, входящих в узлы трения качения, можно увеличить с помощью технологических методов, гарантирующих высокую износостойкость поверхностей трения. Основной трудностью при получении износостойких покрытий, по-видимому, является высокие требования к твёрдости и глубине упрочнения поверхности трения, что обусловлено

функцию Т(0 для единичного сварочного импульса однотипными линейными зависимостями. Тогда на основании выражения (2.2) получаем
Тср = Ттах+2Гт‘п, (2.3)
где Ттах - наибольшая температура нагрева объемов металла зоны локального разупрочнения.
Учитывая линейную аппроксимацию функции температуры от времени, продолжительность / пребывания объемов металла в диапазоне температур от Ттщ до Ттах составит
{_2 Ттах + Ттт ^ , (2 4)
Vтаг
где /„ - продолжительность импульса тока при наварке.
Полагаем ТтШ и Ттах величинами постоянными и с учетом выражений
(2.3) и (2.4) зависимость (2.1) преобразуем к выражению, качественно отражающему зависимость максимального снижения твердости от
максимальной температуры нагрева и времени импульса тока при электромеханическом цикле наварки:

(2.5)
где Ртах,} - максимальное снижение твердости от единичного импульса тока наварки; К - поправочный коэффициент.
Выражение (2.5) показывает, что степень разупрочнения объемов металла у боковой кромки валика наваренного металла после действия единичного импульса тока уменьшается по логарифмическому закону с увеличением длительности импульса.
Следует отметить, что такой вид функции является корректным для описания процесса разупрочнения при ЭКНП, поскольку такой вид имеют кривые, полученные экспериментальным путем при исследовании явлений самоотпуска сталей при ТВЧ - закалке [111,112], а также исследовании теплостойкости сталей после лазерной поверхностной термообработки [113].