Совершенствование наплавочного материала для повышения стойкости прессового инструмента горячего деформирования медных сплавов

• Автор: Горин, Максим Валерьевич
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 133 с. : ил.

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ И ВИДЫ ИЗНОСА

ПРЕССОВОГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ МЕДНЫХ СПЛАВОВ

1.1 Процесс прессования

1.2 Виды износа прессового инструмента

1.3 Материалы для изготовления прессового инструмента

и предъявляемые к ним требования

1.4 Материалы для наплавки прессового инструмента

и постановка задачи исследования

Выводы

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МАРГАНЦА, ВОЛЬФРАМА

И ХРОМА В ВЫБРАННОЙ КОМПОЗИЦИИ НА СВОЙСТВА НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА

2.1 Материалы и методики исследований
2.2 Математическое планирование эксперимента по методу Бокса-Уилсона
2.3 Влияние марганца, вольфрама и хрома на твёрдость наплавленного металла
2.4 Влияние марганца, вольфрама и хрома на механические свойства наплавленного металла при повышенных температурах
2.5 Влияние марганца, вольфрама и хрома на сопротивление наплавленного металла термической усталости
2.6 Влияние марганца, вольфрама и хрома на склонность наплавленного металла к образованию горячих трещин
2.7 Влияние марганца, вольфрама и хрома на склонность
наплавленного металла к образованию холодных трещин
Выводы

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА
ОПТИМАЛЬНОГО СОСТАВА И ИССЛЕДОВАНИЕ
ЕГО СВОЙСТВ
3.1 “Крутое восхождение” к наплавленному металлу
с наибольшей твёрдостью после старения
3.2 Исследование кинетики старения стали 08Х4В9Г9С1Т
3.3 Металлографическое исследование стали 08Х4В9Г9С1Т
3.4 Исследование тонкой структуры стали 08Х4В9Г9С1Т
3.5 Дилатометрическое исследование стали 08Х4В9Г9С1Т
3.6 Разупрочнение стали 08Х4В9Г9С1Т от теплосмен
3.7 Исследование эксплуатационных и сварочно-технологических
свойств стали 08Х4В9Г9С1Т
Выводы
ГЛАВА 4. РАСЧЁТ, ИЗГОТОВЛЕНИЕ И ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ
ИСПЫТАНИЕ МАТЕРИАЛА ПП-08Х4В9Г9С1Т
4.1 Влияние способа и состава защиты на твёрдость наплавленного металла
4.2 Расчёт и изготовление порошковой проволоки
4.3 Влияние коэффициента заполнения порошковой проволоки
на твёрдость наплавленного металла
4.4 Наплавка материалом ПП-08Х4В9Г9С1Т пресс-шайб
и результаты производственного испытания
4.5 Экономический эффект от наплавки пресс-шайб материалом
ПП-08Х4В9Г9С1Т
Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность работы. На предприятиях по обработке цветных металлов и сплавов одним из способов получения полуфабрикатов и готовых изделий из медных сплавов является горячее прессование. Производительность прессов зависит от стойкости технологического инструмента: пресс-втулок, пресс-шайб и т.д, Эффективным способом повышения стойкости прессового инструмента является наплавка его рабочих поверхностей износостойкими материалами [1]. Существующие наплавочные материалы ПП-30Х2В8Ф, ПП-20ХЗВ10ГТ и т.д., у которых наплавленный металл относится к классу мартенситно-карбидных сталей, являются низкотехнологичными, т.к. для предотвращения образования трещин требуют подогрева основного металла перед наплавкой и замедленное охлаждение наплавленного инструмента. Исходная твёрдость наплавленного металла 30Х2В8Ф, 20ХЗВ10ГТ равна 43-И9 ПЕС, что затрудняет обработку резанием. Сейчас для повышения стойкости инструмента применяется технологичный материал ПП-08Х6Н8М7С1, у которого наплавленный металл относится к классу мартенситно-стареющих сталей. Исходная твёрдость наплавленного металла 08Х6Н8М7С1 равна 33 НЕС, а стойкость инструмента в 2 раза выше, чем инструмента, наплавленного материалом ПП-20ХЗВ10ГТ [2,3]. На определённом этапе материал удовлетворял требованиям производства, но увеличение загрузки и производительности оборудования требует ещё большего повышения стойкости инструмента.
Цель работы. Разработать новый наплавочный материал для повышения стойкости инструмента горячего прессования медных сплавов, по сравнению с инструментом, наплавленным материалом ПП-08Х6Н8М7С1. Задачей работы было исследование влияния марганца, вольфрама, хрома в пределах выбранной композиции (К6)%Сг - (5-10)%У - (9-12)%Мп - 2%Ре81 - 1 %РеТ1 - (осн.)Ре порошковой проволоки на эксплуатационные и сварочно-технологические свойства наплавленного металла для разработки оптимального его состава.
Научная новизна работы. 1. Установлено, что увеличение содержания в порошковой проволоке марганца, вольфрама, хрома, при образовании у наплавленного металла структуры мартенсита, приводит к одновременному повышению уровня его эксплуатационных свойств (увеличению твёрдости после старения, повышению микротвёрдости при высоких температурах, разгаростойкости) и сварочно-технологических характеристик (стойкости к образованию трещин, уменьшению исходной твёрдости).

На основании полученных экспериментальных результатов для выяснения влияния марганца, вольфрама и хрома на исходную твёрдость наплавленного металла (параметр оптимизации) и построения линейной модели рассчитывали коэффициенты регрессии по формуле (4) [77,83]:
ВК1Х,и.уи)/М, (4)
где Хщ - кодированное значение X; в и-м опыте; уи - значение параметра оптимизации в том же опыте;
N=8 - количество опытов.
Кодированные значения факторов (Хщ) находятся из выражения (5):
Хщ=(ХКв,н)—Хю)/1, (5)
где Х;(В>Н) - натуральное значение фактора на верхнем или нижнем уровне; Х;о - натуральное значение фактора на основном уровне;
I - натуральное значение интервала варьирования.
Поскольку кодированные значения факторов по условиям эксперимента могут принимать значения только (+1) или (—1), то для определения любого коэффициента регрессии надо столбцу параметра оптимизации приписать знаки соответствующего столбца X], алгебраически сложить значения параметра оптимизации и результат разделить на число опытов матрицы планирования. После расчёта коэффициентов регрессии и свободного члена было получено линейное уравнение регрессии:
НК.С„сх=39,125—1,4*Х1-0,1 *Х2-0,6«Х3-0,1 «X, «Х2-0,1 *Х,*Х3+0,13*Х2*Х3+0, 125»Х,»Х2«Хз
Прежде чем воспользоваться полученным уравнением регрессии, необходимо оценить статистическую значимость коэффициентов регрессии. Для этого рассчитаем доверительные интервалы коэффициентов регрессии Дв;, которые для планов первого порядка при использовании полного факторного эксперимента равны между собой и определяются из выражения (6):
ДВ; Т Нг’Зы, (6)
где 1^- критерий Стъюдента (находится по таблице); а=0,05 - вероятность почти невозможных событий (уровень значимости); ^ — число степеней свободы, определяется из выражения 1)=(п—1)*М; где п=3 число параллельных опытов, тогда в нашем случае число степеней свободы будет равно ^=(3-1)»8=1б, тогда ^0,05;(Ч6=2,12 [77]. вы - квадратичная ошибка коэффициента находится из выражения (7):
8ы=+(8у2/п*М),/2 (7)