Технология нанесения на рабочие поверхности узлов трения покрытий переменного состава тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.07, кандидат наук Симонова Юлия Эдуардовна

• Симонова Юлия Эдуардовна
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Симонова Юлия Эдуардовна

Введение

Глава 1 Состояние вопроса и постановка задачи исследования

1.1 Предпосылки создания методов восстановления рабочих поверхностей узлов трения

1.2 Технологические параметры, предъявляемые к плоским рабочим поверхностям узлов трения станков

1.3 Обзор исследований в области восстановления рабочих поверхностей узлов трения технологического оборудования

1.4 Формирование качества поверхностного слоя

1.5 Применение методов газотермического напыления при восстановлении и упрочнении изделий

Анализ состояния вопроса, цель и задачи исследований

Глава 2 Теоретические оценки при выборе параметров газопламенного нанесения покрытий на направляющие скольжения и их плазменного оплавления

2.1 Теоретическая оценка при выборе параметров газопламенного напыления

2.2 К оценке влияния пульсаций потока на параметры частиц

2.3 Теоретическая оценка выбора параметров оплавления покрытия

2.4 Научные гипотезы

Выводы по главе

Глава 3 Методы и средства для решения поставленных задач

3.1 Общие положения методики

3.2 Выбор образца

3.3 Выбор рабочих материалов

3.4 Исследовательское и экспериментальное оборудование

3.5 Методики проведения испытаний

Выводы по главе

Глава 4 Результаты экспериментальных исследований

4.1 Параметры покрытия переменного состава

4.2 Изменение структуры и микротвёрдости по длине поверхностного слоя

4.3 Исследование химического состава поверхностного слоя

4.4 Результаты исследований остаточных напряжений

4.5 Износостойкость покрытия

Выводы по главе

Глава 5 Особенности технологии восстановления плоских пар трения, выполненных из серого чугуна

5.1 Рекомендации к реализации технологии

5.2 Проектирование технологического процесса нанесения покрытия

5.3 Реализация способа в системе ремонтного цикла

Выводы по главе

Заключение

Список использованной литературы

Приложение

Введение

Актуальность темы. Совершенствование техники, интенсификация рабочих процессов в машинах приводит к усложнению условий их работы. Требования к повышению надежности техники, обеспечению конкурентоспособности выпускаемой продукции, повышению ресурса машин, их реновация являются актуальной проблемой современного состояния производства при сверхнормативной изношенности оборудования, достигающей до 80 % на отечественных предприятиях.

В условиях современной экономики, в том числе увеличивающегося дефицита сырьевых ресурсов, существующих ограничивающих факторов переоснащения производства, все большую актуальность приобретают современные технологии обеспечения высокой надежности изношенных деталей машин и придания им заданных свойств и технических характеристик. В большинстве случаев детали машин оборудования выходят из строя из-за износа их рабочих поверхностей. Главной причиной выхода деталей изделий машиностроения из строя при эксплуатации является их неравномерный износ по длине и глубине рабочих поверхностей. Прежде всего, это относится к поверхностям направляющих скольжения станков, износ которых достигает величины 0,04-0,12 мм/год, что существенно сказывается на точности изготовления деталей и проценте брака выпускаемой продукции.

Одним из наиболее распространенных путей решения данной проблемы является нанесение на поверхностях этих изделий защитных покрытий с применением существующих или разработкой более эффективных новых материалов и технологий. Это определяет необходимость и актуальность разработки таких технологий для нанесения и упрочнения специальных износостойких покрытий на поверхности деталей узлов трения, в том числе и в процессах восстановления.

Одним из эффективных направлений решения этих задач в машиностроении является использование прогрессивных газотермических и плазменных методов нанесения и упрочнения покрытий на рабочие поверхности деталей узлов трения, обладающих гибкостью их совершенствования применительно к конкретным деталям и обеспечивающих их высокую надежность и требуемые эксплуатационные характеристики по износо- и коррозионной стойкости, сопротивлению усталости и др. показателям.

Вышеизложенное подтверждает актуальность темы исследования в настоящей работе по разработке технологии нанесения покрытий переменного состава на детали узлов трения, обеспечивающих одинаковую по поверхности износостойкость при различных по величине локальных износных воздействиях.

Цель работы: разработка ресурсосберегающей технологии газопламенного нанесения на рабочие поверхности деталей узлов трения покрытий переменного состава и их плазменного упрочнения, обеспечивающей их высокую износостойкость с заданным равномерным по поверхности эксплуатационным износом при различных локальных износных воздействиях.

Задачи исследования:

1. Провести анализ и систематизацию факторов изнашивания рабочих поверхностей деталей пар трения технологического оборудования; обосновать разработку технологии газотермического нанесения износостойких покрытий для поверхностей с переменным по длине износом на примере направляющих скольжения станков; сформулировать требования к структуре и составу покрытий, обеспечивающих равномерность износа по всей поверхности покрытия во времени при различных локальных износных воздействиях.

2. Провести теоретическое обоснование выбора метода и режимов газотермического нанесения и упрочнения покрытий на рабочие поверхности пар трения на примере направляющих скольжения станков.

3. Разработать методику экспериментальных исследований процесса газопламенного напыления покрытий с последующим плазменным оплавлением и финишным плазменным упрочнением.

4. Экспериментально исследовать процесс газопламенного напыления с плазменным оплавлением покрытий, их финишной плазменной обработкой и получаемые прочностные свойства, износостойкость, структуру для нескольких сочетаний химического состава покрытий и для обеспечения данных требований найти целесообразные режимы нанесения и упрочения покрытий.

5. Разработать технологию нанесения на рабочие поверхности деталей узлов трения покрытий с переменным по длине составом, провести испытания нанесенных покрытий на направляющих скольжения станков при их восстановлении.

Научная задача работы состоит в достижении поставленной цели при отсутствии научно обоснованных сведений и оценок о достигаемых параметрах комбинированного процесса, сочетающего газопламенное напыление покрытий переменного состава, в том числе высокоскоростное, с заданным поверхностным распределением износостойкости, и плазменное оплавление с финишным плазменным упрочнением покрытий применительно к плоским поверхностям трения.

Методы и достоверность исследований. При построении работы использовались основные положения технологии машиностроения, теории газодинамики струйных течений, классические положения тепловых процессов, теории плазменной обработки материалов, теория трения и изнашивания твёрдых тел, численные методы, статистические методы моделирования.

Достоверность результатов подтверждается сходимостью теоретических и экспериментальных результатов с применением стандартных методов и методик исследований, применением современных технических средств, хорошим совпадением данных различных исследователей, положительными результатами использования комбинированной технологии на предприятиях машиностроения.

Объект исследования. Газотермические покрытия переменного состава на плоских рабочих поверхностях деталей пар трения технологического оборудования, работающих в условиях возвратно-поступательного движения.

Предмет исследования. Технологические способы, режимы газопламенного напыления и плазменного оплавления покрытий переменного состава на плос-

ких протяженных поверхностях трения с заданным распределением износостойкости на поверхности, обеспечивающим её равномерный эксплуатационный износ, а также техническое обеспечение получения таких покрытий.

Научная новизна работы:

1. Математическая модель комбинированного процесса газопламенного напыления покрытия переменного состава и его плазменного оплавления, включающая описание газодинамических параметров в газопламенной струе и распределения температур в основе и покрытии при его плазменном оплавлении, позволяющая оценивать оптимальные режимы получения покрытия.

2. Методика расчета параметров комбинированного процесса получения покрытия, отличающаяся последовательным определением целесообразных режимов газопламенного напыления покрытия, его последующего плазменного оплавления и финишного плазменного упрочнения для обеспечения высокой плотности, прочности покрытия и его соединения с основой.

3. Методика расчета локального распределения состава покрытия по поверхности и его нанесения в зависимости от эксплуатационных нагрузок на ней, обеспечивающая равномерную по поверхности интенсивность изнашивания покрытия при эксплуатации и повышение долговечности детали.

4. Новые зависимости критериев комбинированного процесса газопламенного напыления и плазменного упрочнения покрытия переменного состава от его факторов, отличающиеся возможностью определения параметров и режимов процесса с целью создания прочного покрытия с требуемым распределением износостойкости по поверхности.

Практическая значимость:

1. Разработаны технологические рекомендации по режимам комбинированного процесса газопламенного напыления с плазменным упрочнением покрытий переменного состава на деталях узлов трения, обеспечивающие равномерное изнашивание поверхностей при неравномерных локальных эксплуатационных воздействиях, в том числе и на деталях с плоскими поверхностями трения, такими как направляющие скольжения станков.

2. Разработано дозирующее устройство подачи порошка в газопламенную горелку, обеспечивающее возможность регулирования относительного расхода упрочняющего материала по сравнению с основным.

3. Разработан технологический процесс комбинированного газопламенного напыления с плазменным упрочнением покрытий переменного состава на направляющие станков.

4. Подтверждена возможность и целесообразность использования разработанной технологии для восстановления изношенных направляющих скольжения станков.

Автор защищает:

1. Новый подход к формированию покрытия на направляющих станков с заданной равномерной износостойкостью при локализации различающихся износ-ных воздействиях созданием переменного состава покрытия.

2. Методы расчета технологических параметров для проектирования технологических процессов комбинированного нанесения покрытия переменного состава газопламенным напылением и плазменным упрочнением для получения высокопрочного покрытия с заданной износостойкостью.

3. Создание новой технологической оснастки, обеспечивающей получение покрытий переменного состава с требуемой эксплуатационной стойкостью.

4. Целесообразные режимы нанесения и упрочнения покрытий переменного состава, обеспечивающие заданные прочностные свойства и износостойкость покрытия, технологические рекомендации нанесения на чугунные плоские пары трения сплава переменного состава. Результаты исследований влияния химического состава и структуры покрытия на интенсивность изнашивания по рабочей длине плоских пар трения.

5. Правомерность применения разработанной технологии нанесения и упрочнения покрытий по результатам испытаний деталей.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технология нанесения на рабочие поверхности узлов трения покрытий переменного состава»

Апробация работы.

Основные результаты работы были представлены на следующих конференциях: 48-й Научно-технической конференции ВГТУ, секция «Автоматизирован-

ное оборудование» (Воронеж, 2008); XV Российской научно-технической конференции с международным участием (Курск, 2008); VI международной научно-технической конференции (Вологда, 2010);) 9-й международной научно-практической конференции (Курск, 2019).

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты работы прошли проверку в цехах АО НПП «СЭлХА» г. Воронеж, и внедрены в производство для ремонта токарных станков с положительным экономическим эффектом. Материалы проведенных исследований используются в учебном процессе ФГБОУ ВО «Воронежский лесотехнический университет имени Г. Ф. Морозова».

Публикации. В соавторстве по теме диссертации опубликовано 13 научных работ, из них 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, а также 1 статья в издании, входящем в международную наукометрическую базу Scopus.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы из 130 наименований. Работа изложена на 133 страницах, содержит 49 рисунка и 8 таблиц.

Глава 1 Состояние вопроса и постановка задачи исследования

1.1 Предпосылки создания методов восстановления рабочих поверхностей узлов трения

Современные машины состоят из большого количества узлов и деталей, а металлорежущие станки представляют собой тот вид оборудования, который лежит в основе производства различных изделий, необходимых для функционирования, работы или дальнейшего изготовления других деталей. Точность металлорежущих станков является одной из важнейших характеристик их качества. Точность станков в ненагруженном состоянии ограничивается нормами ГОСТа, которые определяются допусками и методами проверки их геометрии. В процессе работы технологического оборудования трение сопряжённых деталей приводит к их постепенному износу, вследствие чего изменяются форма, размеры, качество самих механизмов оборудования, что, в свою очередь, приводит к снижению его ресурса и обуславливает увеличение погрешностей обрабатываемых заготовок.

Рассматривая проблему неравномерного износа по длине ответственных деталей машин, работающих, в том числе в паре, можно выделить следующие изделия: поверхности валков прокатных станов (опорные валки станов горячей прокатки, горизонтальные валки слябинга, вертикальные валки слябинга, валки блюминга, валки пилигримовых станов, валки сортопрокатных станов), зубья ковшей экскаваторов, режущий аппарат жаток зерноуборочных комбайнов, узлы тележки грузового вагона (опора скользуна надрессорной балки), бандажи паровоза, детали цилиндро-поршневой группы и кривошипно-шатунного механизма, в частности сопряжение «поршневой палец - поршневые бобышки поршня» дизелей малой мощности.

Износ рабочих поверхностей станков происходит также неравномерно, что ведёт к изменению взаимного расположения отдельных узлов.

Руководствуясь работой [37] детали технологического оборудования могут быть укрупненно разделены на группы:

1. Станины и основания. Несущие системы станков должны обеспечивать и сохранять в течение требуемого срока эксплуатации правильное расположение и возможность точных перемещений изделий и инструмента при режимах холостого и рабочего ходов.

2. Коробки (коробки передач, шпиндельные бабки). Плавность и бесшумная работа передач, точное без вибраций вращение шпинделя являются одними из важных критериев для достижения заданной точности обработки и чистоты обработанной поверхности.

3. Детали узлов для поддержания и перемещения инструмента и изделий. Отсутствие вибраций, жёсткость крепления.

То есть детали первой группы, а именно станина является той деталью станка, которая обеспечивает правильное взаимное расположение и перемещение узлов станка. В то же время она является основой для базирования на себе коробки и деталей узлов станка, осуществляющих поддержание и перемещение инструмента и изделий, поэтому целесообразно рассмотреть её в комплексе элементов, влияющих на эксплуатацию.

Требуемый период эксплуатации станины до ремонта определяет необходимую износостойкость направляющих станины при рабочих нагрузках, внешних воздействиях и интенсивности режима работы. Регламент обслуживания станины предопределяет требуемый регулярный уход и смазывание направляющих, проверку точности, отсутствие задиров, коррозии и других повреждений. Параметры служебного назначения направляющих станины определяются совокупностью свойств, к числу которых также относятся: износостойкость направляющих; стабильный, малый коэффициент трения по ним. В конечном счете, эксплуатационные свойства направляющих станины определены её способностью сохранять требуемую точность их относительного положения, геометрическую точность поверхностей, в том числе точность движения по направляющим в условиях допустимых воздействий в течение заданного периода эксплуатации [21]. Для обеспе-

чения требований, предъявляемых к станинам, следует рассматривать критерии жёсткости деталей, виброустойчивость узлов оборудования и износостойкость направляющих [37]. Следовательно, направляющие в значительной мере определяют точность и работоспособность станков [108].

Согласно данным [61] за срок эксплуатации универсальных металлорежущих станков (6 - 8 лет) износ и повреждение направляющих станин составляет до 100 %. Для сравнения: износ зубчатых колёс - 10 %, шпиндельных подшипников - 80 %, подшипников промежуточных валов - 15 %.

В работе [108] графически показано изменение баланса влияния основных факторов на погрешность формы детали в продольном сечении при токарной обработке, длина детали составляет 200 мм (рисунок 1).

100%

80% -

60% -

40% -

20% -

Непрямолинейность направляющих Прогиб и биение шпинделя Неточность установки резца на размер

.1..1 I I

0% -1

цщцщ

2 з

Т, лет

Рисунок 1 - Влияние факторов на точность обработки во времени

Данная зависимость показывает, что с каждым годом эксплуатации станка влияние износа направляющих увеличивается на точность обработки.

Причём у станков токарной группы коэффициент переноса непрямолинейности направляющих на изделие может достигать ~0,6 [90,92].

Следует отметить, что в конструкциях металлорежущих станков наиболее часто используют направляющие скольжения, о чём свидетельствуют исследования, проведённые в работе [105, 106, 107, 108] (рисунок 2).

Рисунок 2 - Соотношение применяемых направляющих токарных станков

Соотношение износа направляющих скольжения и направляющих качения зависит от скоростей скольжения и удельных давлений, действующих на направляющие. Однако, направляющие качения имеют ряд преимуществ - много меньшие трение покоя и трение движения, соответственно меньшие усилия для пуска и перемещения стола, суппорта и лёгкость замены изношенных деталей. Нередко происходит комбинирование направляющей скольжения с направляющей качения, и без нарушения точности стола облегчают его движение с помощью роликов, в этом случае направляющие качения играют второстепенную роль. Напротив направляющие скольжения в процессе эксплуатации, в частности охватываемые направляющие скольжения незамкнутого типа прямолинейного движения токарных станков (нижние салазки суппорта - станина), имеют определённую сложность в ремонте и восстановлении из-за габаритных размеров станины и протяжённости направляющих. Основные формы направляющих скольжения токарных станков показаны на рисунке 3.

□ направляющие скольжения 60%

□ направляющие качения 19%

□ комбинированные направляющие 14%

□ гидро и аэростатические направляющие 7%

по конструктивному исполнению

Так, в работах [37, 38, 39] представлено, за год эксплуатации токарных станков при двухсменной работе в условиях серийного производства износ несимметричной треугольной направляющей в среднем составил 0,04 - 0,12 мм, в зависимости от вида обработки. При этом износ второй плоской направляющей был в пять раз меньше. Выработка станины в местах перемещения каретки при тех же условиях на отрезке в 300 мм на станке мод. 16А20 составила 0,05 - 0,07 мм. Учитывая, что износ направляющих станины при правильной эксплуатации составляет 0,04 - 0,1 мм и более в год. Следует отметить, что скорость изменения отклонения от прямолинейности траектории вершины резца токарных станков при продольном перемещении суппорта увеличивается тем сильнее (до 9 раз), чем больше длина перемещения рабочего органа (от 200 мм до 400 мм) [106]. Это происходит по следующим причинам: недостаточная изоляция поверхностей трения от загрязнения (защита рабочих поверхностей пар трения от стружки, частиц абразива, металлической пыли, воды, окалины и других загрязняющих веществ оказывает сильное влияние на износостойкость механизмов); не возможность полного удаления загрязнений из топлива, смазочного материала, воздуха, газов и жидкостей и др [82, 90, 91, 92, 105].

Эксплуатационные наблюдения [37] так же показали, что наименьшее влияние износа направляющих станин токарных станков на точность получается при

применении двух симметричных треугольных направляющих и комбинированных из симметричной треугольной и прямоугольной (рисунок 4).

№=0.65 Ь/ус=0.65

О б

Рисунок 4 - Кривые соотношения между величинами износа граней направляющих, при которых отсутствует искажение формы изделия а - комбинированные направляющие из симметричной треугольной и прямоугольной; б - симметричные треугольные направляющие

Направляющие прямолинейного движения металлорежущих станков подвержены значительному изнашиванию. Известно, что направляющие по своей длине используются неравномерно, следовательно, износ тоже будет не равномерным. В основном, износ и долговечность направляющих в большей степени определяется попаданием на них абразивных частиц, окалины, стружки. В ряде случаев, это вызывает трудности в контроле над эксплуатационными характеристиками направляющих, в частности в станках без защитных устройств пар трения. Исходя из предположений, представленных в работах [37, 82], обосновываются положения: а) при абразивном износе, характерном для направляющих, его величина пропорциональна пути трения и давлению; б) при изнашивании направляющих эпюра давления сохраняется неизменной, существует возможность рассмотрения формы износа направляющих по длине. Известно, в станках токарной группы часто длина хода Ь больше длины направляющих суппорта 10, а на работо-

способность трущейся пары влияет неравномерный износ, представим форму изношенной поверхности направляющих станины в виде эпюры с тремя участками, где II участок изнашивается всей длиной суппорта, а I и III участки изнашиваются частью длины суппорта (рисунок 5).

Рисунок 5 - Обобщённые формы износа направляющих скольжения по их рабочей длине для станков токарной группы

Проанализировав данные, возникает необходимость в создании определённых методик обработки данных плоскостей для качественного их функционирования или необходимость в проведении определённых мер, направленных на предотвращение факторов, уменьшающих срок службы деталей машин или разработка эффективных методик восстановления поверхностного слоя пар трения.

1.2 Технологические параметры, предъявляемые к плоским рабочим поверхностям узлов трения станков

В металлообрабатывающих станках от направляющих требуется износостойкость, точность, сохранение начальных параметров в течение всего срока эксплуатации [21, 82, 92, 106]. В связи с этим к направляющим предъявляются высокие требования в отношении прямолинейности, жёсткости и износоустойчивости. Так как жёсткость зависит от геометрических характеристик сечения и физических свойств материала, прямолинейность во многом дополняет эту зависимость, а износостойкость в значительной мере определяется выбором материала и сочетанием его в парах трения, следует проанализировать основные геометрические формы направляющих и выбор материала в парах.

Рассматривая достоинства или недостатки конструктивных форм направляющих токарных станков, можно сказать, что в большей степени они зависят от расположения направляющих. Так призматическая (треугольная) плохо удерживает смазку, но реже повреждается стружкой. Направляющие V - образного профиля, напротив, легко смазываются, и легко повреждается стружкой или абразивом. Направляющие прямоугольного (плоского) профиля хорошо удерживают смазку, но также подвергаются опасности повреждению абразивом [3, 75].

Выбор сопряженных материалов для заданных условий работы базируются на анализе процессов происходящих в поверхностных слоях трущихся тел. Вопрос о том, какие из сопряжённых направляющих должны быть твёрже однозначно не решается, но потеря точности направляющих станины непосредственно отражается на точности направления движущейся части станка. То есть направляющие станины должны изнашиваться медленнее [3, 82].

Рассмотрим выбор материала и сочетание его в плоских парах трения типа «направляющие скольжения» через призму факторов, влияющих на износостойкость плоских сопряженных поверхностей - химический состав материала сопрягаемых деталей и соотношение физико-механических свойств материала поверхности и материала детали, работающих в паре.

В конструкциях металлорежущих станков наиболее часто используют направляющие скольжения с парами трения «чугун-чугун», «чугун-сталь», «чугун-полимер» [3, 37, 62, 63, 64, 75, 81]. При выборе материалов следует руководствоваться таблицей их сравнительной износостойкости при абразивном изнашивании [90]. В качестве материалов направляющих скольжения прямолинейного движения токарных станков являются серые чугуны. Чугунные направляющие средних станков, подвержены значительным удельным давлениям 2,5 - 3,0 МПа и малым скоростям перемещения (до 1 - 1,5 м/сек), а у тяжёлых станков - 1,0 - 1,5 МПа. При высоких требованиях к износоустойчивости, направляющие станины выполняются из чугунов СЧ21, (перлитной структуры с равномерными включениями графита). Следует отметить, что чугуны более высокой твёрдости обладают большой усадкой, следовательно, большими внутренними напряжениями, короблением и способностью давать трещины, поэтому станины крупных станков выполняются из более мягкого чугуна типа СЧ15.

В тяжёлых станках распространены направляющие из цветных сплавов (ЦАМ 10-5; Брр АМц9 - 2; БрОФ10-1; баббит), которые наносятся на направляющие перемещаемых узлов, работающих в паре с чугунами СЧ15. Они выполняются в виде накладных планок или получаются путём наплавки. Для изготовления направляющих скольжения металлорежущих станков нашли применение наполненные политетрафторэтилены - фторлоны. Приведённые результаты в работе [4] свидетельствуют о том, что металлонаполненный фторлон имеет износостойкость в 8 раз более высокую, чем базовый фторлон, и в 18,5 раза более высокую, чем сплав ЦАМ10-5. А разработанный новый цинко - алюминиевый сплав, содержащий свинец - ЦАМС10-5 имеет в 3,6 раза более высокую износостойкость по отношению к ЦАМ10-5. Успешно применяется сплав ЦАМ9-1,5 в качестве накладных направляющих тяжёлых станков. Сплавы ЦАМ9-1,5 и ЦАМ10-5 в сравнении с бронзой Бр.ОЦС 6-6-3 имеют примерно на 10 - 30 % меньшую износостойкость при чисто абразивном изнашивании, в среднем на 20 % меньшую износостойкость при работе с загрязнённой смазкой и равную износостойкость при трении без смазки в паре с чугуном [75]. Но высокая стоимость, сложность технологии

нанесения покрытий, необходимости изоляции направляющих от загрязнения отходами обработки ограничивает их широкое применение.

Также в тяжёлых станках нашли применение неметаллические материалы: текстолит, кордоволокнит, винилпласт, полиамиды (капрон, нейлон) и др. работающие в паре с чугуном без термической обработки. Применение в качестве фрикционных и антифрикционных материалов пластических масс, повышает срок службы узла трения и надежность, снижает массу конструкции и расход дефицитных цветных металлов, уменьшает вибрации. Полимерные материалы нового поколения обеспечивают требуемую прочность, износостойкость, низкий коэффициент трения и плавность хода на малых скоростях, что особенно важно для высокоточных станков [31]. Эксплуатационные испытания показали [75], что скорость изнашивания капроновых направляющих салазок до трёх раз меньше текстолитовых. Скорость изнашивания чугунных направляющих станины которые работают в паре с капроновыми накладными направляющими салазок та же, что и при работе в паре с направляющими из текстолита марки ПТ. Однако широкого применения эти материалы не нашли из-за малой жёсткости и в ограничении скорости скольжения до 0,5 м/сек для направляющих главного движения.

В станках также используют направляющие из стали, выполненные в виде отдельных планок, их приваривают к сварным станинам, к чугунным крепят винтами или приклеивают, они значительно упрощают ремонт и обладают большей долговечностью и износостойкостью. Материалом накладных направляющих, как правило, являются низкоуглеродистые стали 20; 20Х; 20ХНМ; 18ХГТ с цементацией и закалкой до высокой твёрдости НКСэ 60 - 65, азотируемые стали 38Х2МЮА; 40ХФ; 30ХН2МА с глубиной азотирования 0,5 мм и закалкой до высокой твёрдости HV 800 - 1000. Также нашли применение высокоуглеродистые стали ШХ15; ХВГ; 9ХС с объёмной закалкой и отпуском до НЯСэ 58 - 62. Однако, описанный выше способ, применяют при мелкосерийном и единичном характере производства станков.

Направляющие из серого чугуна, выполненные как одно целое со станиной, используемые в токарных станках, наиболее просты, и при интенсивной работе

необходимой долговечности не обеспечивают. Их износостойкость повышают закалкой с нагревом токами высокой частоты или газопламенным методом. Закалкой одной из сопряжённых поверхностей до НЯСэ 48 - 53 повышают износостойкость до 2 раза. Значительного повышения износоустойчивости или увеличения допустимых удельных давлений можно достигнуть применением модифицированных чугунов (сорбито-перлитной структуры), его износостойкость выше в 2-3 раза, чем у немодифицированного перлитного чугуна (при удельных давлениях свыше 1,5 - 2,0 МПа, трении со смазкой, засоренной абразивом). Применение легирующих присадок к чугунным направляющим обеспечивают повышение износостойкости только при последующей закалке. Применение специальных покрытий - хромирование слоем толщиной 25 - 50 мкм обеспечивает твёрдость до НЯСэ 68 - 72, напыление молибденом или сплавами с содержанием хрома - повышают износостойкость в 4-5 раз.

В работе [71] была рассмотрена эффективность применения направляющих для металлорежущих станков из композиционных псевдосплавов. Использование безмедистой структуры для получения композиционного материала при изготовлении направляющих для металлорежущих станков решает вопрос получения композиционных отливок с высокой поверхностной твёрдостью. Пористые спеченные изделия из металлических порошков, пропитанные чугуном, можно использовать для изготовления дискретных направляющих высокой износостойкостью. Данный процесс трудоёмок, а поры пористых спечённых изделий из металлических порошков следует гидрофобизировать, из-за опасности покрытия их оксидами.

Так же возможно повысить износостойкость чугунов с помощью модифицирования комплексными глобуляризирующими добавками. В чугунах, модифицированных глобуляризующими присадками путём модифицирования расплава так называемой композицией «калирон», состоящей из 29% силикокальция, 29% СаБ2, 23% циркониевой муки, 12% лития, 7% ферроцерия, или 34,5% силикальция (или 51,7% ферросилиция), как и в высокопрочном магниевом, зёрна графита имеют шаровидную форму и равномерно распределены в перлитно-ферритной

матрице (содержание феррита не превышает 30%); серый, модифицированный силикоцериевой присадкой и легированный молибденом чугуны содержат зёрна графита пластинчатой формы и перлитную с небольшим содержанием феррита структуру неграфитовой части сплава. Результаты исследований показали, что износостойкость чугунов, модифицированных комплексными добавками, не ниже износостойкости высокопрочного магниевого и намного превышает износостойкость легированного и серого чугунов. Высокие противоизносные свойства чугу-нов, модифицированных кальций - литий - циркониевой или силикоцериевой присадками объясняются тем, что: 1) в чугунах имелась совершенная глобулярная форма зёрен графита; 2) равномерное размещение в перлитно-ферритной матрице зёрен графита; 3) невысокое содержание феррита; 4) некоторое микролегирование неграфитовой части сплава.

Следует обратить внимание на то, что износостойкость чугунов с добавками редкоземельных металлов и магниевого чугуна, отличающихся большим содержанием феррита, выше износостойкости легированного молибденом и никелем чугуна, однако последний относится к чугунам перлитного класса. То есть более важным параметром является форма поверхности графитных зёрен, а количество феррита в ряде случаев не является решающим фактором, определяющим износостойкость чугуна. Исследования показывают, что чугуны с добавками редкоземельных металлов имеют высокие показатели механических параметров, в том числе твёрдости, и микротвёрдости перлита. Величина микротвёрдости перлита в процессе износа возрастает, что говорит об упрочнении поверхности трения при работе. Однако модифицирование чугунов является процессом трудоёмким, достаточно дорогостоящим и возникает вопрос в оснащении из-за сложности технологии, что ограничивает его применение.

Материалы направляющих в значительной мере определяют износостойкость (минимальную скорость изнашивания) и плавность движения узлов с точки зрения требований к твердости поверхностного слоя и микроструктуре направляющих. Не допускается молекулярное схватывание, которое вызывает задиры поверхностей. В конечном итоге, сложность выбора износостойких материалов за-

ключается в подборе не одного материала, а паре, и учитывать, что эта пара материалов в разных условиях работы может быть отличной по износостойкости. Пару трения комплектуют из разнородных материалов, имеющих различные структуру, твердость, состав. При оценке факторов, влияющих на скорость изнашивания, также учитывают коэффициент трения.

Одним из показателей качества чугунных направляющих, выполненных как одно целое со станиной, в отношении износоустойчивости является твёрдость. Как правило, направляющие, относительно которых перемещаются подвижные детали, выполняют более твердыми, износостойкими. Так как при движении копируется форма неподвижных направляющих, этим будет обеспечиваться длительное сохранение точности. Поэтому, в этом случае, пара «направляющие скольжения», а именно нижние салазки суппорта - станина, является обратной парой. Следует учитывать, что при сопряжении двух различных материалов площадь фактического контакта определяется физико-механическими свойствами более мягкого и геометрией поверхности более твердого материала.

В основном неподвижные направляющие скольжения, выполнены из серых чугунов, имеющих перлитную структуру, к ним предъявляются повышенные прочностные требования и триботехнические свойства. На механические и антифрикционные свойства чугуна влияют количество, форма и распределение графитовых включений в основной структуре.

Повышенные прочность и износоустойчивость при хорошей обрабатываемости, достигаются, главным образом, при перлитной структуре с графитом в виде мелких включений.

От материалов пар трения требуются антифрикционные свойства и в первую очередь работа с оптимальными коэффициентами трения. В работе [25, 26, 27] изложены положения, которые позволяют считать, что также снижение интенсивности изнашивания идёт через использование противоизносных присадок, а проведенные комплексные исследования в работе [119] показали, что введение антифрикционного препарата "Форсан" в базовое масло позволяет умень-

шить коэффициент трения и значительно ускорить приработку деталей пары трения.

Работа направляющих станков во многом зависит от состояния их поверхностей, режима нагружения, к ним предъявляются повышенные требования к твердости и микроструктуре поверхностного слоя направляющих, однако, износостойкость является главным критерием, определяющим прочность и долговечность машины [21, 25, 26]. В работе [27] были определены основные и вспомогательные параметры, влияющие на поверхностную прочность, интенсивность изнашивания и силу трения в направляющих скольжения. К основным параметрам, изменение данных которых вблизи заданных условий эксплуатации влияет на работоспособность направляющих, автор относит: давление; температуру в зоне контакта; размер фрикционного контакта в направлении относительного скольжения элементов пары трения; макрогеометрический комплекс размеров каждого элемента пары трения; силу прижатия образцов друг к другу; скорость скольжения; продолжительность процесса трения; шероховатость поверхностей элементов пары трения; твёрдость элементов; твёрдость абразивных частиц в зоне трения; мощность трения; силу трения; теплопроводность и теплоёмкость элементов; их температуропроводность; изменение температуры по нормали к поверхности трения. При чём давление и температура в зоне контакта могут быть отнесены к главным определяющим параметрам. Параметр изделия, влияющий на скорость изнашивания, будет твёрдость материала. Вспомогательные параметры, которые влияют на работоспособность направляющих при достаточно сильных отклонениях от заданных эксплуатационных условий: динамическая вязкость; кинематическая вязкость; температурный коэффициент линейного расширения; модуль упругости; средний диаметр абразивных зёрен; удельный объёмный расход абразива на 1 км пути трения; полный расход смазочного масла за опыт; плотность материалов пары трения; касательное и нормальное механическое напряжение.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Симонова Юлия Эдуардовна, 2020 год

Список использованной литературы

1. Акулина Г. А., Мечетнер Б. Х., Цырлин Э. С. Лазерное упрочнение деталей станков Междунар. симп. по электр. методам обраб. ISEM-8, Москва, 24- 26 июня, 1986. Сб. докл.. М.. 1986, с. 192-193..

2. Алферов, В. И. Расчет теплостойкости при проектировании металлорежущих станков // СТИН. — 2006 .— N 4 .— С.7-12.— Библиогр.: 9 назв.

3. Ананьин С. Г. Металлорежущие станки / С. Г. Ананьин, Н.С. Ачеркан, Б.Л. Богуславский, В.В. Ермаков, Н.В. Игнатьев, А.А. Кудряшов, В.Э. Пуш, А.А. Федотенок, А.Н. Хрыков. - М. 1958 1015с.

4. Ашейчик А. А. Новые материалы для узлов трения металлорежущих станков / А.А. Ашейчик, В.М. Лебедев // Машиноведение : сб. науч. тр., посвящ. 100-летию со дня рождения Заслуж. деятеля науки и техники РСФСР проф. Н. И. Колчина. - СПб., 1997. - С. 151-156. - Библиогр. : 3 назв.

5. Бадыштова К.М. Влияние присадок на противоскачковые свойства масел для направляющих скольжения металлорежущих станков / К.М. Бадыштова, В.А. Косова, В.В. Федоров // Масла и жидкости для промышленного оборудования. -М., 1983. - С. 65-69.

6. Баланич А.М. Прогнозирование периода приработки направляющих скольжения металлорежущих станков на основе имитационного моделирования процесса изнашивания: (На примере станков токарной группы) : автореферат дис. ... канд. техн. наук : 05.03.01 / МГТУ им. Н. Э. Баумана. - Москва, 1992. - 16 с.

7. Балдаев Л.Х. Реновация и упрочнение деталей машин методами газотермического напыления. Москва, Изд-во «КХТ», 2004, 134 с.

8. Белый А.В. Структура и методы формирования износостойких поверхностных слоёв / А. В. Белый, Г. Д. Карпенко, Н. К. Мышкин. - М.: Машиностроение, 1991. - 208 с.

9. Болотов А.Н. Разгрузка направляющих скольжения программируемых автоматических станков / А.Н. Болотов, В.Л. Хренов, В.Е. Никишин. и др. // Каче-

ство машин : сб. тр. 4 междунар. науч.-техн. конф. - Брянск, 2001. - Т. 1. - С. 1921 : ил. - Библиогр. : 3 назв.

10. Бородин А. П., Штейнгарт Л. Ш. Исследование износостойкости направляющих станков Станки и инструм.. 1988, N4, с. 20 - 21.

11. Бородин А. П., Штейнгарт Л. Ш. Опыт финишной обработки направляющих при ремонте Повыш. качества ремонта и надеж. оборуд.: Матер. семин. М.. 1988, с. 80 - 85.

12. Булатов М. В. Повышение надежности направляющих скольжения металлорежущих станков при капитальном ремонте : учеб. пособие для слушателей заоч. курсов повышения квалификации ИТР по ремонту, техн. обслуживанию и модернизации технол. оборудования машиностроит. з-да / М. В. Булатов. - М. : Машиностроение, 1984. - 41 с.

13. Валетов В.А., С.Д. Васильков, А.Н. Сисюков, О.С. Юльметова. Методика исследования характеристик поверхностного слоя деталей приборов./ Учебное пособие - СПб: СПбГУ ИТМ0,2010.- 92 с.

14. Винокуров В.А. Теория сварочных деформаций и напряжений / В.А.Винокуров, А.Г. Григорьянц // М.: Машиностроение, 1984.- 280 с.

15. Воловик Е.Л. Справочник по восстановлению деталей. / Е.Л. Воловик М.: Колос, 1981. - 351 с., ил.

16. Вольперт Г.Д. Восстановление изношенных деталей / Г.Д. Вольперт М.: «Машиностроение», 1967, с.120.

17. Газопламенная закалка направляющих станин при ремонте металлорежущих станков: Рекомендации по применению / Эксперим. НИИ металлорежущих станков. - М. : ОНТИ ЭНИМС, 1980. - 44 с. : ил. - Библиогр.: 5 назв.

18. Галаган П. В. Исследование процессов газотермического напыления как технологических объектов автоматического управления / П. В. Галаган // Технологии упрочения, нанесения покрытий и ремонта: теория и практика: в 2 ч. Часть 1 : материалы 15-й Междунар. науч.-практ. конф. - СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2013. - С. 57-63.

19. Гонопольский, А. М. Анализ возможных путей интенсификации теплообмена частиц порошка с потоком плазмы при напылении / А. М. Гонопольский, О. Н. Зотова, М. Э. Домнич // Прогрессивное оборудование и процессы газотермического напыления и резки: Тр. ВНИИАВТОГЕНМАШ. - М., 1985. - С. 20-26.

20. Горленко О. А. Технологическое обеспечение функциональных параметров качества поверхностного слоя плоских направляющих скольжения из чугуна Отделоч.-чист. методы обраб. и инструм. в технол. машиностр.. Барнаул. 1985, с. 7-15.

21. Гусев В. Г. Конструкции и расчет направляющих металлорежущих станков: учеб. пособие / В. Г. Гусев [и др.] ; Владим. гос. ун-т. - Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2011. - 96 с. - ISBN 978-5-99840172-5.

22. Давиденков Н.Н. Об измерении остаточных напряжений // Заводская лаборатория.- 1950.- № 2.- С. 188-192.

23. Донской, А. В. Электроплазменные процессы и установки в машиностроении / А. В. Донской, В. С. Клубникин. - Л. : Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1979. - 221 с.

24. Евдокимов Ю.А., Колесников В.И., Тетерин А.И. Планирование и анализ экспериментов при решении задач трения и износа. М.: Наука, 1980, 228 с.

25. Ельников Н. Н. Анализ условий эксплуатации направляющих скольжения станков автоматических линий // Вестн. машиностроения. - 1993. - № 11. - С. 6-8.

26. Ельников Н. Н., Лаптева В. Г., Халин В. А. Применение обработки холодом и лазерной закалки для повышения износостойкости плоских направляющих станочного оборудования: 8.4.16.1.12 Трение и износ. 1993. 14, N5, с. 855859.

27. Ельников Н.Н. Повышение износостойкости пар трения в динамических системах направляющих станков: Автореф. дис. ... канд. техн. наук: 01.02.06/Н.Н. Ельников.-Курск, 1995.-21 с.: ил. Ельников, Николай Николаевич.

28. Зайцева Е. Новая жизнь старых станков// Гл. механик. 2004.- N 9.- с.79-84: ил.

29. Захаров О.В. Ультразвуковая обработка нежестко закрепленными инструментами: Учеб. пособи / О. В. Захаров, Б. М. Бржозовский. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2002. 101 с.

30. Ильюшенко, А. Ф. Влияние акустических колебаний на характеристики процесса плазменного напыления / А. Ф. Ильющенко, Г. П. Лизунков, В. Д. Ши-манович // IX Всесоюз. конф. по генераторам низкотемпературной плазмы: Тез. докл. - Фрунзе: Илим, 1983. - С 292-293.

31. Ищенко А.А. Новые технологии восстановления направляющих металлообрабатывающих станков // Оборудование и инструмент для профессионалов. 2003. № 2. С. 26-27.

32. Кадырметов, А. М. Обзор манипуляторов для газотермического напыления на детали машин [Текст] / А. М. Кадырметов, В. Н. Бухтояров; Воронеж, гос. лесотехн. акад. - Воронеж, 1998. - 25 с. - Библиогр.: с. 25. - Деп. в ВИНИТИ 22.07.98, N2318-898.

33. Кадырметов, А. М. Обзор манипуляторов для газотермического напыления на плоские и близкие к ним поверхности по материалам патентной информации [Текст] / А. М. Кадырметов, А. В. Винокуров ; Воронеж, гос. лесотехн. акад. -Воронеж, 1999. - 18 с. - Библиогр.: с. 18. - Деп. в ВИНИТИ 26.03.99, N921-899.

34. Кадырметов, А. М. Оценка качества плазменных покрытий, нанесенных комбинированным методом с обкаткой роликом, полученная на основе компьютерного моделирования / А. М. Кадырметов, В. И. Посметьев, В. О. Никонов, В. В. Посметьев // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2013. - № 03 (87).

35. Казнов В. Ф. Упрочнение направляющих скольжения металлорежущих станков комбинированным способом / В.Ф. Казнов, Ю.И. Варухин, В.Н. Головнев // Техника машиностроения. - 2002. - № 2. - С. 57-61.

36. Казнов В.Д. Комбинированное упрочнение направляющих скольжения металлорежущих станков//СТИН.-2001.^ 11.-С.14-16:табл.

37. Каминская В.В. Станины и корпусные детали металлорежущих станков/ В.В. Каминская, З.М. Левина, Д.Н. Решетов. - М.: МАШГИЗ, 1960., 365с.

38. Камчицкая И.Д. Технико-экономическая эффективность новой технологии ремонта направляющих станин токарных станков //Сб. науч. тр. членов БАМЕ.- 2005.-№.-с.28-30.

39. Камчицкая И.Д. Упрочняющая технология восстановления направляющих станин станков на основе лезвийной и пневмовибродинамической обработки : дис. ... канд. техн. наук : 05.02.08 : защищена 22.12.06 : утв. 28.02.07 / Камчицкая Ирина Дмитриевна. - М., 2006. - 129 с.

40. Карякина О.И. Состояние и перспективы развития направляющих металлорежущих станков : аналит. обзор / М-во станкостроит. и инструм. пром-сти СССР. ВНИИ информ. и техн.-экон. исслед. по машиностроению и робототехнике (ВНИИТЭМР). - М. : ВНИИТЭМР, 1990. - 37 с. : ил. - Библиогр.: с. 34-35.

41. Когаев В.П., Дроздов Ю.Н.. Прочность и износостойкость деталей машин: Учеб. пособие для машиностр. спец. вузов. - М.: Высш. шк., 1991. - 319 с.: ил.

42. Кольцов А.Г. Разработка мобильного устройства для восстановления направляющих крупных металлорежущих станков / А. Г. Кольцов, Д.А. Блохин, А.С. Серков, В.В. Баранов // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. - 2016. - № 2(146). - С. 32-35.

43. Коробов Ю. С. Применение активированной дуговой металлизации для защиты изделий энергетического оборудования /Ю. С. Коробов, В. Л. Мазуров-ский, А. С. Прядко, А. Е. Черепко, М. А. Шолохов // Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки: В 2 ч. Часть 1: Материалы 9-й Междунар. практ. конф.:СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2007. - С. 144-149.

44. Крагельский И.В. Трение и износ. М.: Машиностроение, 1968. 480 с.

45. Крагельский И.В., Гитис Н.В. Повышение износостойкости направляющих скольжения Станки и инструм.. 1984, N 10, с. 14-15.

46. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов В.С. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977

47. Кречмар Э. Напыление металлов, керамики и пластмасс. - М.: Машиностроение, 1966. - 432 с.

48. Кудинов А.В. Оценка предельной точности направляющих станков // СТИН. - 2000. - №5. - С.3-8

49. Кудинов В.В. Нанесение покрытий плазмой / В.В. Кудинов, П.Ю. Пек-шев, В.Е. Белащенко и др. - М.: Наука, 1990. - 408 с. - ISBN 5-02-006040-2.

50. Кудинов, В. В. Нанесение покрытий напылением. Теория, технология и оборудование. Учебник для вузов / В. В. Кудинов, Г. В. Бобров. - М.: Металлургия, 1992. - 432 с.

51. Кукушкин С.А. Влияние антифрикционного фосфатирования на долговечность направляющих металлорежущих станков / С.А.Кукушкин, Л.П. Сидоренко, Л.А. Дегтярева // Проблемы трения и изнашивания. - Киев, 1982. - № 22. -С. 137-141.

52. Кучер И. М. Металлорежущие станки Л.: «Машиностроение», 1969. 720

с.

53. Лазаров И. И., Филипов Д. Б., Братоев Н. Х., Кузмов Д. И., Петров П. М., Кынев К. И., Христова М. Г., Раднев С. В., Петров П. С. Экспериментальные исследования триботехнических характеристик полимерных материалов для направляющих металлорежущих станков Трение и износ. 1987. 8, N3, с. 424-429.

54. Лапидус А.С. Направляющие столов (кареток) из антифрикционных полимерных материалов // Отраслевая наука - производству : докл. и сообщ. семинара. - М., 1991. - С. 257-258.

55. Лапидус А.С., Майорова Э.А., Колобеков В.В., Ниберг А.Н., Гитис Н.В. Антифрикционные полимерные материалы для направляющих скольжения станков. Износ в машинах и методы защиты от него. Тез. докл. Всес. науч. конф., посвящ. 1000-летию г. Брянска.. М.. 1985, с. 176-177.

56. Лапидус Д.С. Выбор конструкции, материалов и методов упрочнения накладных стальных и чугунных направляющих скольжения/ Д.С. Лапидус, Б.Н. Чижов, И.И. Ревенкова // М.: ЭНИМС, 1975.45с.

57. Лещинский Л.К. Повышение работоспособности прокатных валков наплавкой слоя с изменяющейся по длине бочки износостойкостью / Л.К.Лещинский, С.В. Гулаков, В.И. Носовский, К.К. Степанов // Автоматическая сварка. - 1978. - №3 - С.57-62.

58. Лещинский Л.К. Технология наплавки опорных валков с переменной по длине бочки твердостью / Л.К. Лещинский, В.И. Носовский, С.В. Гулаков // Автоматическая сварка. - 1976. - №7 - С.71-72.

59. Машиностроение: Энциклопедия. Т. III-3: Технология изготовления деталей машин / А. М. Дальский, А. Г. Суслов, Ю. Ф. Назаров и др.; Под общ. ред. А. Г. Суслова. - М.: Машиностроение, 2000. - 840 с.

60. Минаков А.П. Технико-экономическая эффективность пневмовиброди-намической обработки направляющих станин станков / А.П. Минаков, И. Д. Кам-чицкая, Е. В. Ильюшина, Н. М. Юшкевич // Вестник Белорусско-Российского университета. 2013. № 3 (40)

61. Минеев А. С. Статистический анализ износа направляющих металлорежущих станков // Физика, химия и механика трибосистем: межвуз. сб. науч. тр., Вып. 4./ Иван. гос. ун-т. Иваново, 2005.- с. 60-62: ил.

62. Молодцов В. В. Конструкция и расчет направляющих ния //Справочник. Инженер. журн.-2006.- N 4.- с. 18-23: ил.

63. Молодцов, В. В. Конструкция и расчет направляющих скольжения // Справочник. Инженер. журн. — 2006 .— N 5 .— С. 28-34.— Продолж. Начало: N 4, 2006.

64. Молодык Н.В. Восстановление деталей машин / Н.В.Молодык, А.С.Зенкин.- М.: Машиностроение, 1989.- 480 с.

65. Мостинский, И. Л. Влияние пульсаций потока на тепломассообмен с частицами / И. Л. Мостинский, Д. И. Ламден, О. Г. Стоник // Теплофизика высоких температур. Изв. АН СССР. - 1983. - №4. - С. 752-758.

66. Мулин Ю. И. Обеспечение равномерности износа направляющих при упрочнении лазерным излучением Соверш. процессов абразив.-алмаз. и упроч-няющ. обраб. в машиностр.. Пермь. 1990, с. 56-64. Рус.

67. Ниберг А.Н. Исследование изностостойкости и характеристик трения направляющих скольжения тяжелых металлорежущих станков для повышения их эксплуатационных свойств : автореф. дис. ... канд. техн. наук / Ниберг А.Н ; Экс-перим. НИИ металлорежущих станков. - М., 1984. - 16 с.

68. Никитин А. В. Применение магнитной разгрузки направляющих в автоматизированных системах механической обработки / А.В. Никитин, А.С. Лапидус // Отраслевая наука - производству : докл. и сообщ. семинара. - М., 1991. - С. 259-262.

69. Новик Ф.С., Арсов Я.Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. - М.: Машиностроение; София: Техника, 1980. - 304 с.

70. Новожилов Н.М. Изготовление и применение в машиностроении сплавов переменного состава. М.: Машиностроение 1987

71. Оболенцев Ф.Д. Направляющие для металлорежущих станков из композиционных псевдосплавов / Литейное производство 2000 №1 С 18-19

72. Отделочная химико-механическая обработка направляющих скольжения металлорежущих станков : руководящий материал / Науч.-произв. об-ние по металлорежущим станкам (НПО "ЭНИМС"), Укр. НИИ станков и инструментов (Укр.НИИСИП). - М., 1981. - 55 с.

73. Патент 1098579 (СССР) Горстин В.Ю. Дозатор шнекового типа для подачи смеси порошков в распылительное устройство // Открытия. Изобретения, 1984, № 23.

74. Патент 507428 (СССР) Способ получения сплава заданного химического состава / Н.М. Новожилов // Открытия. Изобретения, 1976, № 11.

75. Пекелис Г.Д. Технология ремонта металлорежущих станков / Г.Д. Пе-келис, Б.Т. Гельберг. - М.: Машиностроение, 1984. 240с.

76. Петров, С. В. Плазменное газовоздушное напыление / С. В. Петров, И. Н. Карп. - Киев: Наукова думка. - 1993. - 495 с.

77. Полак, Л. С. Исследование взаимодействия частиц порошка с потоком плазмы в сопле / Л. С. Полак, Н. С. Суров // Физика и химия обработки материалов. - 1969. - №2. - С. 19-29.

78. Полтавец О.Ф. Методы и средства контроля точностных параметров корпусных деталей / О.Ф.Полтавец, В.В.Гудков, В.В.Зимин // М.:НИИМАШ, 1982.52с.

79. Попов, В. Г. Жидкостные ракетные двигатели / В. Г. Попов, Н. Л. Яро-славцев. - М. : Издательско-типографский центр - «МАТИ» - КТУ им. К. Э. Циолковского. - 2001. - 171 с.

80. Присевок А. Ф., Синькевич Ю. В., Федорцев В. А. Выбор метода нанесения бронзовых газотермических покрытий на направляющие металлорежущих станков Машиностроение (Минск). 1987, N12, с. 43-45.

81. Производство деталей металлорежущих станков: учеб. пособие для студ./ А.В. Мухин, О.В. Спиридонов.,А.Г. Схиртладзе, Г.А.Харламов.- М.: Машиностроение, 2001.- 559 с.:ил.- Библиогр.: 8назв.

82. Проников, А. С. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем : в 3 т. / А. С. Проников. - М. : Машиностроение, 1994.

83. Проскурнин С.А. Восстановление ресурса и параметров точности металлообрабатывающих станков //Материалы 46 Междунар. науч.-техн. конф. "Достижения науки - агропромышленному производству" Ч. 2 / С. А Проскурнин, В. К Терентьев, А. К Ольховацкий. ;Челяб. гос. агроинж. ун-т.-Челябинск:. 2007.-с.238-241

84. Пустовойтенко, А. И. К оценке влияния пульсаций параметров нагретого газа при струйной обработке порошков / А. И. Пустовойтенко, С. А. Панфилов, Ю. В. Цветков // Физика и химия обработки материалов. - 1980. - №4. - С. 151152.

85. Рыбакова Л.М., Лашманов А.М. Оценка качества поверхностного слоя чугуна после технологической обработки Вестн. машиностр.. 1988, N6, с. 59 - 61.

86. Рыкалин, Н. Н. Расчеты тепловых процессов при сварке [Текст] / Н. Н. Рыкалин. - М: Машгиз, 1951. - 296 с.

87. Рябцев И.А. Наплавка деталей машин и механизмов. - К.: - Экотехноло-гия, 2004. - 160 с.

88. Санкин Ю. А. Передаточные функции узлов на направляющих скольжения / Ю.А. Санкин, В.И. Жиганов, А.В. Козловский // СТИН. - 1994. - № 4. - С. 15-17.

89. Северянин, В. С. Пульсирующее горение - способ интенсификации теплотехнических процессов. Автореферат дисс. докт.техн.наук. - Саратов, 1984. -49 с.

90. Сердобинцев Ю. П. Механизм изнашивания направляющих скольжения металлообрабатывающего оборудования / Ю. П. Сердобинцев, А. Г. Схиртладзе // Ремонт, восстановление, модернизация. — 2006 .— N 5 .— С. 41-46.

91. Сердобинцев Ю. П. Технологические особенности и задачи лазерной обработки упрочняющих покрытий / Ю. П. Сердобинцев, А. Г. Схиртлад-зе//Технология металлов. -2007.^ 7.-С. 39-43.

92. Сердобинцев Ю. П. Прогнозирование долговечности прецизионных пар трения технологического оборудования на основании моделирования / Ю. П. Сердобинцев, А. В. Иванников // Трение и износ.- 1997. -т.18,Ы 5.- с. 588-594.

93. Симонова Ю. Э., Ткаченко Ю.С. Состояние вопроса технологических методов ремонта и восстановления плоских пар трения металлорежущих станков (анализ состояния и перспективы развития). Ж. Упрочняющие технологии и покрытия. 2010, № 9. С. 3-7.

94. Симонова Ю.Э. Математическое описание процесса газопламенного напыления чугунных направляющих скольжения металлорежущих станков. / Ю.Э. Симонова, Ю.С. Ткаченко, В.М. Пачевский // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2012. Т. 8. № 3. 2012 С. 79-82.

95. Соколов М.В., Клинков А.С., Ефремов О.В., Беляев П.С., Однолько В.Г. Автоматизированное проектирование и расчет шнековых машин. М.: Машиностроение 2004. 205с.

96. Соснин Н. А. Плазменные технологии. Руководство для инженеров / Н. А. Соснин, С. А. Ермаков, П. А. Тополянский. - СПб : Изд-во Политехи, ун-та, 2008. - 406 с.

97. Справочник сварщика / Под ред. В.В. Степанова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1982. - 560 с., ил. (Серия справочников для рабочих).

98. Структура и методы формирования износостойких поверхностных слоев А.В.Белый, Г.Д. Карпенко, Н.К. Мышкин. М: «Машиностроение», 1991, с.

99. Суворин В. Я., Трофимов В. Т. Как продлить жизнь машин. ЦентральноЧерноземное книжное издательство, 1975. 136 с.

100. Ткаченко Ю.С. Ускоренные методы исследования и испытания конструкционных сталей: Учеб. пособие / Ю.С. Ткаченко, М.В. Слепцова; Воро-неж.гос.техн.ун-т. Воронеж, 2001. 81с.

101. Толстов И.А. Износостойкие наплавочные материалы и высокопроизводительные методы их обработки/ И.А. Толстов, М.Н. Семиколенных, Л.В. Баскаков, В.А. Коротков. М., «Машиностроение», 1992, с.

102. Тополянский, П. А. Сравнительные характеристики газотермических методов нанесения покрытий и упрочнения при атмосферном давлении / П. А. Тополянский, Н. А. Соснин // Технологии ремонта, восстановления, упрочнения и обновления машин, механизмов, оборудования и металлоконструкций: Материалы практической конференции. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2002. - С. 3-22.

103. Улыбин А.В. Метод измерения электрического сопротивления для контроля механических напряжений в стальных конструкциях : диссертация ... кандидата технических наук : 05.11.01 / Улыбин Алексей Владимирович; [Место защиты: С.-Петерб. гос. политехн. ун-т].- Санкт-Петербург, 2010.- 115 с.: ил.

104. Утевский Ю.И., Качан А.Д., Аграев А.А. Прогрессивные методы производства чугунных отливок для тяжелых и уникальных станков. М.: НЭИИ-МАШ, 1980. 52с.

105. Утенков В. М. Моделирование износа направляющих скольжения металлорежущих станков // IV Междунар. конгр. "Конструкторско-технологическая информатика -2000",: КТИ-2000: тр. конгр. Т. 2.- М.,2000.- с. 226-229.

106. Утенков В. М. Прогнозирование потери точности металлорежущих станков с направляющими скольжения // Вестн. МГТУ. Сер. Машиностроение. -1996.^ 1.- с. 111-116: ил.

107. Утенков В. М. Прогнозирование ресурса станков на основе моделирования процесса изнашивания направляющих //Тез. докл. Науч.-техн. конф., посв.. 165-летию Моск. техн. ун-та им. Н. Э. Баумана, Москва, 21-23 нояб., 1995. Ч. 1.-М., 1995.- с. 47.

108. Утенков В.М. Прогнозирование потери точности металлорежущих станков с направляющими скольжения: Автореф. дис.... д-ра техн. наук: 05.03.01 / В.М. Утенков.— М., 1995 .— 29 с. : ил.

109. Федорцев В. А. Поверхностное упрочнение направляющих скольжения металлорежущих станков и технологического оборудования / В.А. Федорцев, С.А. Иващенко, А.В. Бровкин. - Минск : БелНИИНТИ, 1990. - 57 с. - (Обзорная информация / Белорус. НИИ НТИ и техн.-экон. исслед. Госплана БССР. Серия 55.21.99, «Прочие виды термической и упрочняющей обработки»).

110. Хакимжанов А.Р. Опыт ремонта металлорежущего оборудования с применением металлополимерных материалов. Часть 2 / А.Р. Хакимжанов, А.В. Липатов, С.В. Кручинин // Ремонт. Восстановление. Модернизация - 2006. - N 12.

- С. . 6-8. - Библиогр. в сносках. - Ил.: 3 рис., 2 табл.

111. Харламов, Ю. А. Моделирование соударения частиц с поверхностью детали при газотермическом нанесении покрытий. - Ворошиловград, 1986. - 74 с.

- Деп. в УкрНИИНТИ 30.10.86, №2437 - Ук 86.

112. Хасуй А. Техника напыления. Пер с японского. М., «Машиностроение», 1975. 288с. с. ил.

113. Хасуй А., Моригаки О. Наплавка и напыление. М.: Машиностроение, 1985. 240 с.

114. Хохлов В. М. Проектирование износостойких узлов трения скольжения / В.М. Хохлов. - Брянск : ВИМАХО, 2004. - 52 с. : ил.-Библиогр.: 57 назв.

115. Чаругин Н. В. Увеличение износостойкости направляющих скольжения металлорежущих станков методом электроискрового легирования // Металлореж. станки. - Киев, 1984. - № 12. - С. 91-94.

116. Чаругин Н.В. Интенсификация процесса электроискрового упрочнения направляющих скольжения металлорежущих станков // Металлореж. станки. -Киев, - 1985. - № 13. - С. 82-86.

117. Черкасская Л.П., Финкель Л.М. Сварные базовые детали станков и машин М.: НЭИИМАШ, 1981. 41с.

118. Чичинадзе А. В. и др. Основы трибологии (трение, износ, смазка) М.: Машиностроение, 2001 664 с.

119. Чулкин, С.Г. Исследование влияния препарата "ФОРСАН" на трибо-технические характеристики пар трения из серого чугуна / С.Г. Чулкин, В.М. Петров. // Триботехника на водном транспорте: Труды Первого Международного симпозиума по транспортной триботехнике "Трансрибо-2001" [Текст] : сборник научных трудов / Санкт-Петербургский государственный технический университет. - СПб. : [б. и.], 2001. - 156 с. - С.83-86.

120. Шварцер А.Я. и др. Восстановление зубьев ковшей экскаваторов с переменным составом наплавленного металла. // « Автоматическая сварка», 1985, № 3. с. 53 - 55.

121. Шварцер А.Я. Методика программирования наплавки слоя переменного химического состава / А.Я. Шварцер // Автоматическая сварка. - 1977. - №9.

122. Шварцер А.Я. Основные принципы электрошлаковой наплавки металла переменного химического состава / А.Я. Шварцер // В сб.: Теоретические и технологические основы наплавки. Новые процессы механизированной наплавки. Под ред. И.В. Фрумина. Киев, ИЭС, 1977. - с.102-108.

123. Якштас Э. В., Юодялис В. С., Канапенас Р.-М. В., Савичус Э. Г. Исследование лазерного упрочнения направляющих поверхностей металлорежущих станков Лазер. технол. (Вильнюс). 1987, N2, с. 57-63.

124. Bolelli G., Bonfer roni B., Laurila J., Lusvarghi L. Micromechanical properties and sliding wear behavior of HVOF-sprayed Fe-based alloy coatings. Wear, 2012, vol. 276—277, pp. 29—47

125. Crow, C. T. Engineering fluid mechanics / C. T. Crow, D. F. Elger, B. C. Williams, J. A. Roberson. - 2010. - 600 p.

126. Dorfman M. Thermal spray materials. Adv. Mater. Process, 2002, vol. 160, pp. 49—51.

127. Mohanty M., Smith R.W., De Bonte M., Celis J.P., Lugsch E. Sliding wear behavior of thermally Sprayed 75/25 Cr3C2/NiCr wear resistant coatings. Wear, 1996, vol. 198, issue 1-2, pp. 251—266.

128. Prudenzianti M., Gazzadi G.C., Medici M., Dalbagni G., Caliari M. Cr3C2-NiCr HVOF-Sprayed Coatings: Microstructure and properties versus powder characteristics and process parameters. Thermal Spray Technol, 2010, vol. 19, issue 3, pp. 541— 550.

129. Saharoui T., Fenineche N., Montavon G., Coddet C. Alternative to chromium: characteristics and wear behaviour of HVOF coatings for gas turbine shafts repair (heavy-duty). Mater. Process. Technol, 2004, vol. 152, pp. 43—55.

130. Tawfik, H. H. Mathematical modeling of the gas and powder flow in HVOF system / H. H. Tawfik, F. Zimmerman // Journal of Thermal Spray Technology. ASM International. - 1997. - Volume 6. - Issue 3. - pp. 345-352.

Приложение

АКТ

ИНДИВИДУАЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ, выполненного в АО НПП «СЭлХА» («Спецэлектрохимавтоматика»)

составила настоящий акт о нижеследующем:

1. Для эксплуатационных испытаний направляющих скольжения токарного станка модели 1К62, изношенные поверхности были восстановлены комбинированной технологией нанесения покрытий переменного состава. Установленный период между проверками составил 12,5 месяцев при 2-сменном режиме работы.

2. В результате экспериментальной проверки призматических направляющих на длине 300мм указанного оборудования по критерию равномерного износа в зоне интенсивной работы каретки суппорта установлено, что износ восстановленных направляющих равномерный по всей длине и составляет не более 0,01 мм. Задиров, трещин и отслоений покрытия не наблюдалось.

г, Воронеж

«19» июня 2020 г.

Комиссия в составе представителей: главный инженер АО НПП «СЭлХА» старший преподаватель кафедры АОМП

А.В.Котенко

ФГБОУ ВО ВГТУ

Ю.Э. Симонова

Представитель от АО НПП «СЭлХА»

Представитель от ФГБОУ ВО ВГТУ

Ю.Э.Симонова

..В.Котенко

«Утверждаю» Зам. генерального директора-технический директор АЩВД^СЭлХА»

П.Димитренко )|9 июня 2020 г.

АКТ \\V&

W , Oy

о внедрении результатов НИР

Мы, представитель АО НПП «СЭлХА» главныйинженер A.B. Котенко, и от авторов, д.т.н. доц. каф. ПРЭМ A.M. Кадырметов, ст. преподаватель каф. АОМП Ю.Э. Симонова, настоящим актом подтверждаем, что результаты научно-исследовательской работы «Технология нанесения на рабочие поверхности узлов трения покрытий переменного состава» приняты к внедрению и внедрены на АО НПП «СЭлХА».

1. Вид внедрения результатов: комбинированная технология нанесения износостойких покрытий на рабочие поверхности направляющих токарных станков покрытий переменного состава.

2. Область и форма внедрения: ремонтное производство

3. Технический уровень НИР: разрабатывается заявка на предполагаемое изобретение - двух бункерное устройство для порошкового напыления многокомпонентных смесей.

4. Публикации по материалам НИР:

-«Повышение эксплуатационных свойств направляющих скольжения напылением слоя переменного химического состава» Справочник. Инженерный журнал. 2010.

-«Особенности газопламенного напыления чугунных пар трения металлорежущих станков типа направляющих скольжения» Вестник Магнитогорского технического университета им. Г.И. Носова. 2011

5. Эффект от внедрения:

Ожидаемый годовой удельный экономический эффект до 100 тыс. руб.

От Воронежского государственного От АО НПП «СЭлХА»

лесотехнического университета имени Г.Ф. Морозова

4__ L.B,Котенко

От Воронежского государственного

технического университета

Ю.Э. Симонова

«Утверждаю» Проректор по учебной и воспитательной работеЛЗоронежского государственного

«ЛЕ» 2(Шг.

АКТ

о внедрении результатов диссертации Симоновой Юлии Эдуардовны в учебный процесс кафедры производства, ремонта и эксплуатации машин Воронежского государственного лесотехнического университета имени Г. Ф. Морозова

Мы, нижеподписавшиеся, подтверждаем, что основные научные положения, выводы и рекомендации кандидатской диссертации Симоновой Юлии Эдуардовны на тему «Технология нанесения на рабочие поверхности узлов трения покрытий переменного состава» (научный руководитель проф. Кадырмсгов А. М.) внедрены в учебный процесс кафедры производства, ремонта и эксплуатации машин при изучении дисциплин:

«Технология и оборудование для восстановления деталей при ремонте», читаемой студентам бакалавриата по направлению подготовки 23.03.03 Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов;

«Совершенствование методов восстановления деталей, агрегатов и управление авторемонтным производством», читаемой аспирантам по направлению подготовки 23.06.0] «Техника и технологии наземного транспорта».

Декан автомобильного

С. В. Дорохин

Заведующий кафедрой производства, ремонта и эксплуатации машин, проф., д.т.н.

Начальник

Учебно-методического управления, доц., к.ф-м.н.

С. В. Писарева