№ 2 (2016)
ТЕХНОЛОГИЯ
СНИЖЕНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ОБРАБАТЫВАЕМЫХ ДОРНОВАНИЕМ ТОЛСТОСТЕННЫХ ЦИЛИНДРАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИХ ПЛАСТИЧЕСКОГО СЖАТИЯ
Аннотация
На основе анализа литературы высказано предложение, что для снижения остаточных напряжений в обрабатываемых дорнованием с большими натягами толстостенных цилиндрах, при которых пластические деформации в них являются сквозными, и сохранения высокой точности цилиндров необходимо осуществить их осевое пластическое сжатие и последующее дорнование с малыми натягами, при которых в цилиндрах воспроизводится полуупругий режим деформирования. Представлены результаты экспериментальных исследований методом Закса окружных, радиальных и осевых остаточных напряжений в цилиндрах из стали 50 (НВ 2170…2290 МПа) с диаметром отверстий d = 5 мм, наружным диаметром D = 15 мм, длиной L = 30 мм, а также точности отверстий цилиндров, выполненных для проверки этого предположения. Установлено, что в цилиндрах, обработанных двухцикловым дорнованием с суммарным натягом аΣ/d = 5,1%, наибольшие по абсолютной величине окружные остаточные напряжения составляют -284 МПа; после пластического сжатия этих цилиндров с деформациями ∆L/L 0,5 и 1 % и одноциклового дорнования с натягом a/d = 0,9 % эти напряжения равны -177 МПа. Показано, что достигнутая при двухцикловом дорновании высокая точность отверстий (IT7) после пластического сжатия цилиндров и одноциклового дорнования полностью сохраняется.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2016;(2):6-11
6-11
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ НЕПОДВИЖНЫМ КАТОДОМ-ИНСТРУМЕНТОМ
Аннотация
Рассматриваются технологические возможности электрохимической размерной обработки меди неподвижным катодом-инструментом. Катод выполнен полым для подачи электролита в зону обработки. Предложено использовать схему с горизонтальным расположением катода, что позволило рассматривать струю электролита как формообразующий инструмент. Получена зависимость изменения глубины прошивки во времени, свидетельствующая о снижении скорости обработки по мере увеличения межэлектродного зазора. Данный факт подтверждается снижением плотности тока при обработке, что объясняется увеличением омического сопротивления потока электролита с ростом межэлектродного зазора. Установлено, что повышение технологического напряжения на электродах приводит к увеличению, как глубины обработки, так и диаметра входного отверстия. Изменение избыточного давления струи от 0,3 до 0,8 МПа не оказало заметного влияния, как на производительность обработки, так и на закономерности формирования отверстия. Показано, что увеличение диаметра катода - инструмента сопровождается ростом глубины отверстия и его диаметра. Показаны перспективы дальнейшего совершенствования процесса электрохимической размерной обработки малых отверстий для увеличения производительности процесса и улучшения точностных показателей.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2016;(2):12-20
12-20
ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РАБОТОСПОСОБНОСТИ КРУГОВ НА КЕРАМИЧЕСКОЙ И БАКЕЛИТОВОЙ СВЯЗКАХ
Аннотация
Шлифование износостойких микропористых покрытий на никелевой и железной основе отмечается низкой шлифуемостью и сопровождается быстрой потерей абразивными кругами режущей способности из-за высокой теплосиловой напряженности процесса, интенсивного износа и засаливания кругов. При шлифовании работа абразивного зерна в значительной степени зависит от прочности удержания его в круге, т. е. от типа и количества связки. Учитывая низкую теплопроводность и склонность микропористых покрытий к прижогообразованию при шлифовании, становится особенно важным снижение затрат на трение. Этому условию может удовлетворять выбор более антифрикционного материала связок при соблюдении требований достаточно надежного закрепления абразивных зерен в круге. В статье представлены результаты исследований режущей способности кругов из электрокорунда и карбида кремния на керамической и бакелитовых связках при черновом шлифовании микропористых покрытий на никелевой и железной основе. Установлены периоды стойкости кругов и производительность обработки, исследованы силовая напряженность шлифования, энергозатраты и другие показатели. Сделано заключение о целесообразности перехода к использованию абразивного инструмента на керамической связке, что позволяет увеличить стойкость кругов и производительность обработки при одновременном снижении силовой напряженности процесса шлифования и энергозатрат по сравнению с кругами на бакелитовой связке. Комплексная оценка результатов испытаний показала, что наибольшей эффективностью при круглом наружном шлифовании микропористых покрытий на никелевой основе обладает абразивный круг из электрокорунда на керамической связке, а при шлифовании покрытий на железной основе - абразивный круг из карбида кремния также на керамической связке.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2016;(2):21-27
21-27
ОЦЕНКА РЕЖУЩИХ СПОСОБНОСТЕЙ НИТРИДБОРОВЫХ ВЫСОКОПОРИСТЫХ КРУГОВ ПРИ МАЯТНИКОВОМ ШЛИФОВАНИИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ СПЛАВА ВТ20 С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИСКУССТВЕННЫХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ
Аннотация
Прорыв при шлифовании титановых сплавов обеспечил появление на рынке абразивной продукции высокопористых кругов (ВПК) из кубического нитрида бора (КНБ), снизивших адгезионное и диффузионное явления, протекающих в зоне резания. В исследовании испытаны ВПК из КНБ шести наименований (CBN30; ЛКВ50) В126 100 (L; M; O)V K27 (КФ25; КФ40). Стохастический характер шлифования обусловил выбор непараметрического метода статистики с его мерами положения (медианами) и рассеяния (квартильными широтами (КШ), которые оценивают параметры шлифования: Ra, Rmax, Sm (ГОСТ 2789-73). Вследствие высокой режущей способности (РС) нитридборовых ВПК на заводах стали использовать для шлифования любые нитридборовые ВПК. Нами установлено, что выбор оптимальной характеристики позволяет снизить высотные параметры на 2-3 категориальных величины или 1-2 технологических перехода. Моделирование топографии поверхности в искусственных нейронных сетях (ИНС) по трем параметрам шероховатости с учетом стабильности их формирования позволило первое место по РС отдать ВПК ЛКВ50 В126 100 MV K27-КФ40 с лингвистической оценкой «очень хорошая». ИНС представили входные переменные по убыванию чувствительности к принятию решения в следующей последовательности: Ra, Rmax, КШ(Rmax), КШ(Sm), КШ(Ra1i) и Sm.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2016;(2):28-40
28-40
МЕТОДИКА УРАВНОВЕШИВАНИЯ РОТОРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН
Аннотация
Роторы технологических машин, в том числе и тихоходные, имеющие значительную протяженность, нуждаются в уравновешивании. В связи с этим основная задача работы состоит в разработке методики определения значений корректирующих дисбалансов, уравновешивающих роторы технологических машин. В работе представлена методика уравновешивания ротора технологической машины на примере рабочих органов двухвального смесителя непрерывного действия. В системе трехмерного моделирования были получены значения инерционно-массовых характеристик элементов ротора, на основании которых построена расчетная модель ротора в виде пространственной системы дисбалансов. На базе разработанной модели получены планы дисбалансов, приведенных к двум плоским системам. Определены значения величин корректирующих дисбалансов. Предлагаемая методика позволила определить условия полной балансировки ротора; получить графические и аналитические зависимости максимальных и минимальных отклонений значений корректирующих дисбалансов от номинальных в процентном соотношении при различной точности изготовления элементов рабочего вала с величиной достоверности аппроксимации от 0,95 до 0,99. В результате проведенных исследований выявлено, что со снижением точности изготовления элементов рабочего вала величина ожидаемых отклонений корректирующих дисбалансов возрастает и может достичь 75 %. Также определены квалитеты точности изготовления месильных лопаток для различных угловых скоростей вращения рабочего вала.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2016;(2):41-50
41-50
ВЛИЯНИЕ СОСТАВА НАСЫЩАЮЩИХ ПОРОШКОВЫХ СРЕД НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ДИФФУЗИОННЫХ КАРБИДНЫХ СЛОЕВ
Аннотация
Выполнена оптимизация составов насыщающих смесей в системе Cr-V по износостойкости при трении скольжения без смазки диффузионных карбидных слоев, полученных на стали У7 методом химико-термической обработки. Математическое моделирование позволило сократить число опытов и определить оптимальный состав двухкомпонентной смеси для обеспечения максимальной износостойкости. Проведены исследования структуры и свойств диффузионных слоев методами металлографического, дюрометрического и микрорентгеноспектрального анализов. Установлено, что при одновременном насыщении в порошках ферросплавов формируются диффузионные слои на основе карбидов ванадия и карбидов хрома. Показано, что двухкомпонентные слои превосходят однокомпонентные по износостойкости. При насыщении стали У7 в составе, содержащем 76 % феррованадия и 24 % феррохрома, износостойкость при трении скольжения без смазки в 22,4 раза превышает износостойкость образцов после закалки и низкого отпуска. Установлено, что повышение уровня износостойкости обусловлено увеличением твердости диффузионного слоя до значения 25 ГПа и наличием карбидной фазы типа VC.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2016;(2):80-86
80-86
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
ОСОБЕННОСТИ ФАЗООБРАЗОВАНИЯ ПРИ СПЕКАНИИ ВЫСОКОПОРИСТЫХ ЯЧЕИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ СИСТЕМЫ FE-CR-AL
Аннотация
Высокопористый проницаемый ячеистый материал (ВПЯМ) на хромалевой основе перспективен в качестве носителя катализаторов глубокого окисления метана. Использование в качестве основы материала жаростойких сплавов Fe-Cr-Al позволяет применять такие носители катализаторов при температурах до 900 оС на воздухе в среде газообразных продуктов сгорания. ВПЯМ-хромаль - основа для получения катализаторов беспламенного горения метана для экологически безопасных теплогенераторов. Высокопористый ячеистый материал на хромалевой основе получают методами порошковой металлургии путем репликации пространственной структуры полимерного ячеистого материала. Материал получали из шликера на основе смеси порошков карбонильного железа и лигатуры состава (вес.%) 20 % Fe - 60 % Cr - 20 % Al с добавкой 1,5 % дисперсного порошка Co. Технология включает помол лигатуры, смешивание шихты, приготовление и нанесение на полимерный каркас шликера, предварительный отжиг в водороде со ступенчатым нагревом до 700 оС для деструкции и удаления полимера и окончательное спекание в вакууме при 1270 оС. Приведены результаты исследования фазового состава на различных стадиях получения ВПЯМ. После промежуточного отжига фиксируются три ОЦК-фазы, отличающиеся параметрами решетки. После окончательного спекания остается только одна ОЦК-фаза твердого раствора хрома и алюминия в железе и присутствует примесь карбида хрома Cr7C3.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2016;(2):51-58
51-58
КИНЕТИКА ФОРМИРОВАНИЯ ПОКРЫТИЙ НА БАЗЕ КАРБИДА ТИТАНА, НАНЕСЕННЫХ ПО ТЕХНОЛОГИИ ДИФФУЗИОННОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ИЗ СРЕДЫ ЛЕГКОПЛАВКИХ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ, НА СПЛАВАХ ТИПА ТК И ВК
Аннотация
Приведены результаты исследований процесса диффузионного титанирования твердых сплавов типа ТК и ВК из среды легкоплавких жидкометаллических растворов. Описана технология, обеспечивающая формирование на твердых сплавах качественных работоспособных износостойких титановых покрытий. Толщина получаемого покрытия варьируется в зависимости от температуры и времени выдержки и составляет от 2,6 до 5,6 мкм на сплавах типа ТК; от 2 до 5,4 мкм на сплавах типа ВК. Твердость получаемых покрытий зависит от температуры нанесения покрытия и режимов предварительной цементации и составляет от 24 100 до 30 000 МПа для сплавов типа ТК; от 21 580 до 24 750 МПа для сплавов типа ВК. Исследована кинетика формирования диффузионных титановых покрытий на твердых сплавах. Исследована микроструктура получаемых покрытий, при этом выявлено, что покрытия состоят из двух слоев: само покрытие и переходная зона, величина и твердость которой зависят от режимов предварительной цементации и режимов нанесения покрытия. Исследована зависимость толщины получаемых покрытий от времени выдержки пластин в расплаве, от температуры нанесения покрытий, от состава покрываемого твердого сплава. Выявлено, что покрытия, формирующиеся на сплавах типа ТК, обладают большей толщиной и твердостью.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2016;(2):59-69
59-69
ПОЛУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ БЕЙНИТА РЕГУЛИРУЕМОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ СТАЛИ 20ГФЛ
Аннотация
Рассмотрены недостатки существующего режима нормализации с отжигом 1-го рода крупногабаритных железнодорожных деталей из стали 20ГФЛ. Получено повышение ударной вязкости путем регулируемой закалки воздухом на бейнитную структуру с применением ортогональной матрицы планирования по 15 режимам. Определен интервал допустимой твердости для обеспечения значения ударной вязкости не менее 20 Дж/см2. Рассчитаны регрессионные уравнения - полиномы 2-й степени для определения ударной вязкости KCV-60, твердости, микротвердости структурных составляющих в виде феррита, легированного феррита, перлита. Предложен сложный цикл термической обработки для массивных железнодорожных деталей с сохранением внутренней энергии отливки для рекристаллизации.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2016;(2):70-79
70-79
ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ СПЛАВОВ AL - CU ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВА И ТЕРМООБРАБОТКИ
Аннотация
Изучены закономерности теплового расширения сплавов системы Al - Cu в литом и деформированном состояниях в зависимости от обработки расплава и термической обработки. Применяемая обработка расплава заключается в продувке водяным паром. Установлено, что выбранная обработка расплава создает аномалии, которые выражаются в уменьшении теплового расширения изучаемых сплавов. Дальнейшая термическая обработка приводит к развитию аномалий. Показано, что горячая пластическая деформация существенно влияет на температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР, α) алюминиевомедных сплавов, причем это влияние усиливается с увеличением содержания меди. Рассмотрены возможности применения обнаруженных закономерностей для создания будущих новых инварных сплавов, отличающихся малым удельным весом и меньшей стоимостью.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2016;(2):87-94
87-94