Повышение долговечности базовых деталей кузнечно-прессовых машин, испытывающих циклическое нагружение

• Автор: Таловир, Иван Викторович
• Шифр специальности: 05.03.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 98 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ
КУЗНЕЧНО-ПРЕССОВЫХ МАШИН
1.1. Гидравлические прессы
1.2. Молоты
1.3. Виды нагружений и отказы машин из-за износа кинематически неподвижных соединений
ГЛАВА 2. СУЩЕСТВУЮЩИЕ МЕТОДЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ
ИЗНОСА КИМ
2.1. Обзор работ по исследованиям в области износа кинематически неподвижных соединений в прессах
2.2. Известные способы восстановления изношенных поверхностей в гидравлических прессах
2.3. Известные способы восстановления изношенных поверхностей в молотах
Выводы по главам 1 и 2. Задачи работы
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ
МАТЕРИАЛОВ НА ИЗНОС ПРИ НОРМАЛЬНОМ НАГРУЖЕНИИ
3.1. Анализ существующих конструкций машин для испытания
на износ при повторном ударном нагружении
3.2. Теоретическое исследование динамики машины на ударный
износ
3.3. Создание приспособления к кривошипному прессу для исследования износа в условиях пульсирующего нагружения
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСА КИНЕМАТИЧЕСКИ НЕПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
КУЗНЕЧНО-ПРЕССОВЫХ МАШИН
4Л. Экспериментальное исследование ударно-усталостного износа
4.1 1. Условия исследования
4.1.2. Физическое моделирование формоизменения сопряженных поверхностей при ударном нагружении
4.2. Оценка износа сопряженных поверхностей базовых деталей
молотов
Выводы по главе
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО УМЕНЬШЕНИЮ ИЗНОСА ДЕТАЛЕЙ КУЗНЕЧНО-ПРЕССОВЫХ МАШИН
5.1. Гидравлические прессы
5.2. Молоты
Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Кузнечно-прессовое оборудование - гидравлические и кривошипные прессы, ковочные и штамповочные молоты, горизонтально-ковочные машины и другие в процессе эксплуатации часто испытывают столь высокие нагрузки, что силовые детали машин работают на пределе прочностных возможностей материала.
Вследствие значительных технологических сил и больших размеров штампуемых изделий, при создании прессов резко возрастают их габаритные размеры. Например, пресс силой 100 МН фирмы «Мез1а» США имеет высоту 7 м, размеры в плане 4x5м, его вес составляет 9,5 МН. Естественно конструкцию станины таких машин невозможно изготовить цельной. Станины прессов, да и другие детали, например, штамповый набор пресса 650 МН, работающий во Франции, изготавливают составными, соединенными между собой стяжными элементами.
Молоты также конструктивно выполняются составными, однако их сопряженные поверхности кинематически подвижны, и стянуты между собой через упругие элементы. Это необходимо потому, что вследствие волновых деформаций, которые неизбежны в молотах, цельные станины будут быстро разрушаться. При взаимном соударении стоек с гааботом, а также подцилиндровой плиты со стойками часть энергии удара рассеивается, при этом КПД молота снижается на 8-12 %, однако долговечность его базовых деталей повышается.
После 6-8 лет работы в прессах наблюдается чрезмерное изнашивание сопряженных поверхностей и как результат перераспределение первоначальных расчетных напряжений. Особенно возрастают напряжения в колоннах пресса, в среднем на 45-70 %. Изнашивание происходит в результате взаимного проскальзывания сопряженных и стянутых нормальной силой поверхностей. Величина взаимного проскальзывания не превышает - 0,7 мм, что в свою очередь затрудняет удаление продуктов износа. В результате этого на поверхностях возникает фреттинг-износ, характеризующийся одновременным действием процессов окисления.
Изнашивание сопряженных поверхностей штамповочных молотов происходит вследствие взаимного соударения, например стоек с шаботом. Количество соударений от 3-х до 5-и после каждого технологического удара по поковке. В смену в молоте с массой падающих частей (мпч) 16 т стойки соударяются с шаботом примерно 3 тыс. раз со средней силой удара до 10 т. При взаимном соударении происходит пластическая деформация, упрочнение, перенаклеп и скалывание металла, что недопустимо по условиям техники безопасности.
Для восстановления изношенных поверхностей в прессах, в связи со сложностью и дороговизной их разборки, применяют специальные комбинирован-

лей весом от 1,5 до 12 т. При этом фактическое время работы бойка, т.е. время соприкосновения рабочей поверхности инструмента с нагретым металлом, составило 40 ч. Характер и степень износа рабочей поверхности бойка после ковки приведены на рис. 2.8. Аналогичные изменения формы рабочей поверхности возникли на плоском бойке (сталь 5ХНВ) за 30 ч работы при тех же условиях работы. Таким образом, стойкость плоского ковочного бойка, наплавленного ручным способом электродом ОЗИ-1 повысилась на 30% по сравнению со стойкостью ненаплавленного бойка, изготовленного из стали 5 ХНВ [10].
На этом же заводе для исследования стойкости бойков с принудительным водоохлаждением был изготовлен плоский водоохлаждаемый боек (рис.2.9), состоящий из корпуса 7 и накладки 2, сваренных друг с другом по периметру. Материал корпуса бойка - сталь 45. Накладка представляла собой пластину из стали 5ХНВ размером 110X500X1400 мм, охлаждаемую во время ковки водой, протекающей по выфрезерованной канавке прямоугольного сечения (глубиной 60 млі и шириной 35 мм).
Схема подачи воды для охлаждения верхнего бойка показана на рис. 2.10.
Подводящая труба 2 жестко крепится к подвижной траверсе пресса 1. Присоединение ее к бойку и цеховой водомагистрали осуществляется при помощи резиновых шлангов 3 и 7 и соединительных головок 5. Длина резинового шланга 7 выбрана с тем, чтобы обеспечивался полный ход пресса вверх. В водоподводящую трубу 2 вмонтирован трехходовой сальниковый кран 4, соединяющий ее шлангом 6 с воздушной цеховой магистралью сжатого воздуха. При необходимости смены верхнего бойка подача воды перекрывается краном 4, а оставшаяся в шланге 3 вода продувается сжатым воздухом. Водоохлаждаемый боек эксплуатировался в течение 35 ч (машинное время ковки). Всего было отковано 67 слитков весом от 3 до 105 т из стали 5 ХНВ, ЗХ2В4Ф,20,40. Разогрев рабочей поверхности водоохлаждаемого бойка при ковке слитков не превышал 150-200'С. Заметные изменения формы рабочей поверхности у водоохлаждаемого бойка отсутствовали [10].