ВОССТАНОВЛЕНИЕ И ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ

НОЖЕВЫХ ВАЛОВ СТРУЖЕЧНЫХ СТАНКОВ МЕТОДАМИ НАПЛАВКИ

 

Грядунов С.С., Пронько Е.В. (БГИТА, г.Брянск, РФ)

 

          Используемые для получения резаной стружки стружечные станки ДС-6 и ДС-8 имеют сравнительно невысокий ресурс ножевого вала (около года – полутора лет) вследствие изнашивания его рабочих поверхностей. Причем нарастание величин износа рабочих поверхностей приводит к ухудшению характеристик получаемой стружки. Поэтому задача повышения износостойкости рабочих поверхностей ножевых валов, в особенности наряду с восстановлением наплавкой первоначальных размеров изношенных ножевых валов, хранящихся на предприятиях отрасли, является весьма актуальной.

          Решение указанной задачи должно основываться на анализе условий работы станков, изучении механизма и закономерностей изнашивания их рабочих поверхностей. На износостойкость рабочих поверхностей оказывает влияние разнопородность перерабатываемого сырья, его влажность, температура и степень загрязнения. Изменение в процессе эксплуатации указанных факторов наряду с затуплением инструмента обусловливает сложный механизм изнашивания рассматриваемых деталей. Износ деталей обусловлен трением древесной массы, сопровождающимся электрохимической коррозией, водородным и абразивным изнашиванием поверхностей.

          Механическое истирание поверхностей древесиной облегчается их насыщением в процессе работы газами, парами воды и летучих органических кислот, образующихся в результате термодеструкции древесины. Химическое взаимодействие металла с продуктами термодеструкции значительно интенсифицируется высокой температурой в зоне резания и трения.

           Насыщение рабочей поверхности газами, особенно водородом, снижает прочностные и особенно пластические свойства материала, приводит к развитию дефектообразования. Вследствие этого значительную роль начинает играть усталостное разрушение микрообъемов поверхности вала. Кроме того, изучение микрорельефа изношенных поверхностей свидетельствует о наличии абразивного изнашивания вследствии воздействия шаржированных абразивных частиц и металлических включений.

          На основании установленных особенностей механизма изнашивания деталей были сформулированы требования к структурно-фазовому составу материала поверхности, который должен обеспечивать высокое сопротивление износу. Учитывались и возможности механической обработки наплавленных поверхностей.

           Для оценки износостойкости наплавленных материалов проводили лабораторные и стендовые испытания. Для лабораторных испытаний нами был разработан метод испытаний на изнашивание при трении древесиной и установка, его реализующая. Сущность метода заключается в том, что сферическими образцами из исследуемых материалов осуществляют скольжение с заданными давлением и скоростью скольжения по тороидальной поверхности изнашивающего диска, изготовленного из древесины, и оценивают относительную износостойкость материала путем сравнения износа исследуемых и контрольных образцов (из стали 40Х).

          При проведении испытаний для деталей, изнашиваемых древесиной при наличии абразива или мерзлой древесины, предусмотрена возможность дозированной подачи абразива в зону трения и охлаждение изнашивающего диска при помощи паров жидкого азота.

          Испытания проводили при следующих условиях: материал диска – дуб, скорость скольжения – 55 м/мин, нагрузка на образец – 250 и 400 Н.

          Стендовые испытания проводились при помощи установки УДС-1 с целью выявления влияния на стойкость исследуемых материалов электрохимической коррозии и водородного изнашивания. Образцы пластинчатой формы устанавливались на крыльчатке, перемещающей с большой скоростью технологическую щепу. По результатам испытаний весовым методом оценивали относительную износостойкость наплавок по отношению к стали 40Х.

          Результаты лабораторных и стендовых испытаний некоторых материалов приведены в таблице.

 

Материал

Лабораторные испытания при нагрузке

Стендовые

испытания

250 Н

400 Н

ОЗН-400

1,45

1,70

1,90

13КН/ЛИВТ

1,65

1,70

3,10

ЭН-1

1,95

2,10

4,30

10Х14Т

2,05

2,10

1,75

30Х4Г2М

1,80

1,75

2,60

 

          На основании проведенных исследований для практического применения была принята опытная наплавка ЭН-1, структура которой представляет собой легированный мартенсит с равномерно распределенными карбидами хрома. Выбор этой наплавки обусловлен также высоким качеством сплавления ее с материалом подложки, наносимым в качестве связующего на материал вала. Качество сплавления оценивали по сопротивлению усталости переходной зоны от наплавки до основного металла в условиях циклического нагружения при трехточечном плоском изгибе образца. Для оценки предела выносливости использовали метод ускоренных испытаний Локати.

          В результате проведенных исследований была разработана технология восстановления ножевых валов стружечных станков. Результаты промышленной апробации подтверждают значительное повышение долговечности восстановленных валов по сравнению с новыми.