Разработка наплавочного сплава и технологии упрочнения зубьев ковшей карьерных экскаваторов

• Автор: Макушенко, Антон Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 132 с. : ил.

1.1. Условия работы.

1.2. Исследование процесса изнашивания ЗКЭ

1.2.1. Геометрические параметры

1 1

1.2.2. Анализ механизма изнашивания.

1.3. Анализ способов повышения срока службы ЗКЭ

1.3.1. Улучшение характеристик стали 0Г1ЗЛ

1.3.2. Метастабильные аустенитные стали.

1.3.3. Выбор оптимальной конструкции ЗКЭ

1.4. Постановка задачи на исследование

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1. Методика испытаний на износостойкость
2.1.1. Анализ существующих методик.
2.1.2. Методика испытаний на маятниковом склерометре.
2.2. Методика моделирования первичной кристаллизации
2.3. Выводы.
3. ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ИЗНОСОСТОЙКИХ СПЛАВОВ
3.1. Испытания на стойкость к микрорезанию
3.1.1. Выбор сплавовпрсдставителей
3.1.2. Результаты испытаний.
3.2. Исследование первичной кристаллизации
3.3. Выводы.
4. РАЗРАБОТКА АЛАВОЧНОГО СПЛАВА.
4.1. Постановка задачи на многофакторный эксперимент.
4.2. Методики определения параметров оптимизации.
4.2.1 .Методика определения деформации зарождения трещины.
4.2.2. Методика испытаний на отслоение.
4.3. Определение размеров факторного пространства.
4.4. Построение матрицы эксперимента.
4.5. Результаты эксперимента
4.5.1. Посгроение уравнений регрессии
4.5.2. Расчет функций желательности
4.5.3. Движение в область оптимума.
4.6. Расчет порошковой проволоки
4.7. Выводы.
5. ОПЫтаОПРОМЫШЛЕНПЫЕ ИСПЫТАНИЯ.
5.1. Технология упрочнения ЗКЭ
5.2. Результаты испытаний.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЯ.
ВВЕДЕНИЕ


Цельнолитые ЗКЭ состоят из клиновидной режущей и несущей частей. Несущая часть представляет собой два хвостовика с отверстиями для закрепления ЗКЭ в передней стенке ковша. Процесс экскавации заключается в копании резании фунтов с последующей их пофузкой в транспортные устройства. При внедрении ЗКЭ в грунт преодолевается сила сопротивления копанию Р рис. Она разлагается на касательное сопротивление грунта Рх, действующую по касательной к траектории резания, и силу отпора грунта Рп , направленную по нормали. Рт складывается из сопротивлений грунта резанию, перемещению грунта в ковше и перед ковшом преодоление так называемой призмы волочения Касательное сопротивление грунтов копанию и сил тяжести ковша с грунтом вкг и рукояти вр преодолевается усилием натяжения подъемных канатов 8. Усилие отпора грунта преодолевается напорным усилием Б,, посредством напорного механизма. Рис. Схема взаимодействия Рис. Величина сопротивления грунта копанию оценивается по формуле проф. Р Рул Ь5, 1. Износ рабочего оборудования в основном зависит от прочности разрабатываемого массива, а ковша и ЗКЭ от прочности и абразивности пород. В таблице 1. Михайловского месторождения КМА. Таблица 1. Характеристика фунта Г руппа грунта Коэф. М.М. Таблица 1. Тип железистого кварцита Содержание, Коэффициент крепости по Протодьяконову М. Согласно данным 5, породы, содержащие свыше кварца, превосходят по относительной абразивности известняковые, полевошпатные и кремнистые породы в 8 раз. Для взорванной породы абразивность дополнительно возрастает за счет образования многочисленных острых выступов на поверхности. Особенностью взаимодействия режущего инструмента с фунтами является чрезвычайно большая интенсивность изнашивания и величина допустимого износа. Если для многих классов машин предельным считается износ в несколько сотых миллиметров, то для ЗКЭ он достигает десятков и сотен миллиметров. Срок службы комплекта из пяти ЗКЭ с общей массой 1тн при экскавации неокисленных железистых кварцитов составляет 2ь 3 суток, причем масса изношенного металла относительно общей массы ЗКЭ не превышает . На первом этапе поисков путей увеличения долговечности ЗКЭ была поставлена задача определения изменения их формы в зависимости от количества добытой породы. Исследования проводились на добычном комплексе карьера Михайловского ГОКа в забое неокисленных железистых кварцитов. Фиксация износа заключалась в периодическом фотофафировании изнашиваемых ЗКЭ на видах сверху и в профиль с последующими обмерами фотоснимков. Одновременно фиксировалось количество добытой породы р. Усредненные результаты обмеров для комплектов зубьев ЭКГ 4 приведены на рис. ЗКЭ на рис. На первых стадиях работы ЗКЭ наблюдается увеличение радиуса затупления режущей кромки ЗКЭ. В дальнейшем на задней грани образуется площадка износа, форма которой стабилизируется после погрузки тыс. Подобная закономерность изнашивания отмечена для резцов угольных комбайнов6 и лезвий рабочих органов почвообрабатывающих машин 7. Площадка износа представляет собой выпуклую криволинейную поверхность, образующую отрицательный угол 5 к траектории резания. В направлении нормали к площадке износа изнашивание ЗКЭ идет с максимальной интенсивностью. Внешний осмотр выявил на площадке износа хорошо видимые вмятины и борозды, глубина которых достигает мм рис. Это указывает на абразивный тип изнашивания с преобладающим микрорезанием в сочетании с ударноабразивным изнашиванием при соударении ЗКЭ с породой. Для передней и задней фаней режущей части ЗКЭ более характерно абразивное изнашивание по механизму накопления повреждений с отделением частиц износа при многократном пластическом деформироваииирис. Рис. Рис. Внешний вид изношенных ЗКЭ
Рис. Замеры твердости изношенных поверхностей показали увеличение твердости от 0НУ в начале до 0ИНУ в конце эксплуатации ЗКЭ, причем глубина упрочненного слоя достигает мм рис. Это указывает на чрезвычайно высокий уровень ударных нагрузок в процессе экскавации крепких пород. При неблагоприятных условиях недостаточная вязкость металла ЗКЭ и т. ЗКЭ.