№ 3 (2015)

Одной из основных причин выхода из строя гидроцилиндров являются царапины и задиры на зеркальной поверхности гильзы. Рассмотрены методы восстановления зеркальной поверхности гильз гидроцилиндров, в частности метод ремонтных размеров и метод «пластинирования» внутренних поверхностей. Показано, что восстановление дефектов, связанных с нарушением герметичности, возможно гальваническим методом. Использовались образцы размерами 25х25х5 мм, изготовленные из стали 45 ГОСТ 1050-88. Подготовка образцов перед нанесением покрытия включала механическую и химическую обработки. Проведены экспериментальные исследования влияния катодной плотности тока и температуры электролита на качество и толщину никелевого покрытия. Установлено, что при температуре равной 40° С получена максимальная толщина покрытия в исследованном диапазоне плотностей тока. Наблюдалось равномерное распределение покрытия по поверхности образца при плотности тока 9 А/дм 2 при минимальной его пористости. Снижение плотности тока приводит к увеличению пористости покрытия. При плотности тока 12 А/дм 2 QUOTE получены покрытия с губчатыми осадками и дендритной структурой.

Цель: Формирование требуемых эксплуатационных характеристик деталей машин в основном обеспечивается на завершающей стадии технологического процесса их производства. В связи с этим ставится задача исследовать особенности обеспечения параметров качества поверхностного слоя изделий, достигаемых на последнем переходе - алмазном выглаживании - комплексированной обработки. Методы: Эксперименты проводились на токарном станке, оснащенного дополнительным источником энергии, в качестве которого использовался выносной закалочный контур, реализующий высокоэнергетический нагрев токами высокой частоты. Структурные исследования производили с применением оптической и растровой микроскопии. Напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя детали оценивали посредством механического и рентгеновского методов определения остаточных напряжений. Оценку шероховатости поверхности производили на профилограф-профилометрах Form Talysurf Series 2 и Zygo New View 7300. Результаты и обсуждение: Установлено, что при алмазном выглаживании образцов из стали 45, в условиях предложенного принципа интегрирования, позволяющего осуществить обработку деталей от одной технологической базы, становится возможным повысить поверхностную микротвердость и уровень остаточных напряжений сжатия, достигнутых на переходе поверхностной закалки токами высокой частоты. Экспериментально подтверждено, что после алмазного выглаживания в поверхностно-закаленном образце формируется упрочненный (наклепанный) слой толщиной 0,01…0,02 мм, микротвердость которого составляет ~ 868 HV , при этом уровень сжимающих напряжений в поверхностном слое возрастает до значений и s t = -678±20 МПа. Определен рациональный диапазон изменения силы выглаживания Рy Î [100; 150] Н, в котором гарантировано минимальное значение параметра шероховатости Ra = 0,18±0,08 мкм. Получены функциональные зависимости параметра Ra от режимов обработки, которые можно рекомендовать к использованию при назначении режимов алмазного выглаживания, исходя из обеспечения высокой производительности и требуемой шероховатости поверхности.

Рассмотрены вопросы формирования микрогеометрии реза алюминиевых и медных сплавов при тонкоструйной плазменной резке, которая является перспективной технологией заготовительного производства. Экспериментальные исследования проводились на образцах из алюминия А5М и меди М1, выполненных из листового проката толщиной 3 мм и 2 мм, соответственно. Установлено, что формирование морфологии поверхности реза алюминия определяется как процессами взаимодействия плазменного столба дуги с обрабатываемым материалом, так и осаждения части расплава в нижней части реза. Последнее объясняется недостаточной эффективностью газодинамических потоков для полного удаления продуктов расплава из канала реза вследствие высокой кинематической вязкости обрабатываемого материала. Показано, что осаждение расплава на поверхности реза ухудшает его микрогеометрию, формируя шероховатость R a = 12,1 мкм. Высокая кинематическая вязкость алюминия не позволяет исключить гратообразования на кромках реза. При тонкоструйной плазменной резке меди морфология поверхности реза имеет однородный характер без следов осаждения расплава. При регулярном характере рельефа поверхности реза ее шероховатость достигает значений R a = =5,98 мкм. Формирование канала реза меди не сопровождается образованием грата на его кромках.

Обработка глубоких отверстий сопровождается вибрациями системы СПИЗ различного рода. Среди них выделяют резонансные вибрации, возникающие при кратности частоты вынужденных колебаний, зависящей от режимов обработки, частоте собственных колебаний инструмента. Они приводят к появлению погрешностей формы и размера отверстия. Для уменьшения амплитуды резонансных вибраций предложен метод обработки глубоких отверстий, заключающийся в использовании инструмента, оснащенного гироскопическим стабилизатором. Предложен новый инструмент для обработки глубоких отверстий. Разработана и изготовлена экспериментальная установка для исследования процесса гашения колебаний инструмента по предложенному методу. Достигнуто уменьшение амплитуды резонансных колебаний в 9 раз при частотах вынужденных колебаний в диапазоне 152…1100 рад/с для частот собственных колебаний модели инструмента ω 01 = 9,41 рад/с, ω 02 = 9,55 рад/с, ω 03 = 9,99 рад/с, ω 04 = 10,11 рад/с. Установлено, что для достижения наименьшего значения амплитуды вибраций, необходимо поддерживать систему СПИЗ в состоянии, близком к резонансному. Это позволит минимизировать увод оси отверстия и его последствия, снижающие точность обработки глубокого отверстия.

Основные трудности, возникающие при сварке аустенитных сталей, связаны с необходимостью повышения стойкости металла шва и околошовной зоны против образования горячих трещин, которые обычно подразделяют на кристаллизационные и подсолидусные. Повышение сопротивляемости металла к образованию кристаллизационных трещин достигается путем подавления столбчатой кристаллизации и измельчения структуры за счет повышения скорости охлаждения, чистоты сплавов по примесям, использования легирования элементами-модификаторами или элементами, способствующими образованию высокотемпературных вторых максимально пластичных фаз (например δ-феррита). Эти пути сужают температурный интервал хрупкости и повышают запас пластичности. Для повышения сопротивляемости аустенитных сталей образованию подсолидусных горячих трещин при сварке рекомендуют: легирование сплавов элементами, способствующими созданию фрагментарной литой структуры, повышение чистоты основного металла по примесям внедрения, сокращение времени нахождения металла при температуре высокой диффузионной подвижности (увеличение скорости охлаждения металла сварных швов), ограничение деформаций за счет выбора рациональной конструкции соединений и др. Перечисленные выше направления реализуются при лазерной сварке, которая характеризуется высокими скоростями нагрева и охлаждения, малой длительностью пребывания металла в расплавленном состоянии, Это способствует уменьшению диффузионного взаимодействия и формированию мелко-дисперсной фрагментарной литой структуры материала шва. Интенсивное конвективное перемешивание расплава в сварочной ванне способствует удалению неметаллических включений. Особую роль могут играть добавки тугоплавких нанопорошков (НП) в формирующийся материал сварных швов. Специально подготовленные хорошо смачиваемые тугоплавкие нанопорошковые частицы при вводе их расплав формирует дисперсную систему, в которой ядром каждой частицы суспензии служит твердая фаза. В результате этого каждая наночастица становится потенциальной затравкой для зарождения новой фазы. Благодаря этому в расплаве в процессе его охлаждения формируется мелкодисперсная кристаллическая структура, вследствие чего повышаются механические характеристики затвердевшего сплава. В статье обсуждается проблема повышения прочности сварного шва на примере стали марки 12Х18Н10Т (AISI 321). Неразъемные сварные соединения выполнены при помощи лазерной сварки с применением нанопорошковых добавок. В ходе работы определены значения усталостной прочности сварных соединений, полученных с помощью СО2-лазера без добавок и с добавками нанопорошков TiN и Y2O3, плакированных титаном и железом. Исследована роль микроструктуры, размера зерна, характера распределения микротвердости в формировании поверхности разрушения при выбранных условиях испытаний. Установлено, что среднее значение временного сопротивления для сварного шва составило 690 МПа, что превышает его значение для самой стали (650 МПа). Даже присутствие микропор в материале сварных швов не снизило прочностные свойства по сравнению с основой. Рельеф изломов образцов соответствует вязкому разрушению. Добавки нанопорошков увеличили долговечность материала полученных соединений в 2,8 раза при значениях максимального напряжения цикла более 460 МПа. При этом зоны долома по механизму вязкого разрушения составляли 65 % от всей площади изломов образцов с нанопорошками и 78 % - без них. При меньших значениях максимальных напряжений цикла доля зоны долома составляла около 50 % площади изломов образцов.