ВЫБОР ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ НОЖЕВЫХ ВАЛОВ СТРУЖЕЧНЫХ СТАНКОВ

 

Грядунов С.С., Прозоров Я.С. (БГИТА, г. Брянск, РФ)

 

This article is devoted to the investigations in wear resistancefor flaker’sdetails. The main wear mechanisms forknife shafts are considered here. The various methods are proposed to increase wear resistance.Selected optimal technology ensures a longevityof the flaker’s knife shafts.

 

ИспользуемыедляполучениярезанойстружкистружечныестанкиДС-8 имеютсравнительноневысокийресурсножевоговала (окологода – полутора лет) вследствие изнашивания его рабочих поверхностей. 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[1].

В результате исследования механизма изнашивания ножевого вала станка ДС-8 выявлено совместное протекание процессов механического истирания его рабочих поверхностей, химического воздействия на них продуктов термодеструкции обрабатываемой древесины, насыщения их различными газами, наиболее агрессивным из которых является водород, и абразивного воздействия продуктов износа и содержащихся в сырье абразивных частиц. Соответственно на результирующий износ рабочей поверхности ножевого вала в разной степени влияют следующие виды изнашивания: абразивное, усталостное, коррозионно-механическое, окислительное, водородное и  электроэрозионное, среди которых ведущим видом изнашивания следует считать коррозионно-механическое.

Выбор упрочняющей технологии для решения задачи обеспечения износостойкости рабочих поверхностей вала был осуществлен на основе методики, предложенной в работе [2], в которой наиболее полно освещено влияние отделочно-упрочняющих методов обработки на параметры качества поверхностного слоя (ПКПС) детали и систематизирована взаимосвязь видов изнашивания и основных ПКПС, определяющих повышение износостойкости для данных видов изнашивания. Согласно предложенной классификации узел трения “ножевой вал - древесина” был отнесен ко 2 типу 2 классу 3 виду сопряжений. С учетом условий трения и изнашивания определяющими параметрами качества поверхностного слоя ножевого вала являются параметры структурного и фазового состава, параметры поверхностной твердости и химический состав. К упрочняющим технологиям, позволяющим управлять данными параметрами качества, можно отнести следующие группы методов:осаждение химической реакцией, осаждение из паров, электролитическое осаждение, диффузионное насыщение, ионная имплантация и различные виды напыления и наплавок износостойких покрытий.

Поскольку набор возможных методов обработки для данного узла трения получается достаточно широким, выбор оптимального метода упрочнения был осуществлен после проведения технико-экономического анализа. Наиболее приемлемым в условиях отечественной деревообрабатывающей промышленности упрочняющей технологиейбыла признана электродуговая наплавка благодаря следующим преимуществам:отсутствие ограничений на размеры наплавляемых по­верхностей изделий (длина  ножевого вала 1100 мм, диаметр 565 мм); возможность нанесения металлического покрытия боль­шой толщины, что особенно эффективно при восстановлении деталей с большой величиной износа (отметим, что для ножевых валов износ рабочей поверхности  измеряется в миллиметрах); доступность и экономичность технологического оборудования и материалов, поскольку применяемые для электродуговой наплавки инструменты (сварочные аппараты, электроды и т.д.) широко распространены и, как правило, предприятие для проведения наплавки не нуждается в приобретении дополнительного оборудования; простота выполнения, поскольку для выполнения подобных работ не требуется высокой ква­лификации исполнителя.

Требования к структуре наплавленного слоя обусловлены основными процессами разрушения поверхности ножевого вала. Оптимальная износостойкая структура должна содержать элементы, которые способствуют сопротивлениюведущему и сопутствующему механизмамизнашивания. Можно сделать вывод, что покрытие ножевого вала должно удовлетворять следующим требованиям:в соответствии с рассмотренными механизмами коррозии, основными требованиями являются стойкость к рабочим агрессивным средам; для уменьшения интенсивности абразивного изнашивания предпочтительны покрытия с высокой твердостью; для уменьшения интенсивности изнашивания за счет процессов контактной усталостной повреждаемости предпочтительны покрытия из композиционных материалов с неоднородной структурой, создающей условия эффективного рассеивания подводимой при трении энергии во избежание концентрации напряжений на поверхности трения; для предотвращения водородного изнашивания наибольшее значение имеютповышенная плотностьи другие факторы, снижающие растворение и диффузию водорода в стали и обеспечивающие возрастание изолирующей способности нанесенного материала[3].

В результате системного анализа установлено, что для данных условий изнашивания наилучшей структурой, обеспечивающей высокую износостойкость рабочей поверхности ножевого вала, является структура, представляющая собой легированный мартенсит и остаточный аустенит с равномерно распределенными в ней карбидами хрома типа Cr₇C₃. Для образования подобной структуры в соответствии с диаграммой Шеффлера  наплавочный материал должен включать  12-14% Cr и 0,1-0,3% С.

В результате проведенного исследования была разработана технология восстановления ножевых валов стружечных станков. Результаты промышленной апробации подтверждают значительное повышение долговечности восстановленных валов.

Литература

1.    Грядунов, С.С. К вопросу повышения долговечности стружечных станков./ С.С. Грядунов, Е.В. Деревянко, А.В.Косов. Лес-2000. Под ред. Е.А.Памфилова. Сборник научных трудов по итогам международной научно-технической конференции. –Брянск: БГИТА, 2000. -С.43-46.

2.    Улашкин, А.П. Выбор отделочно-упрочняющих методов обработки: для повышения износостойкости деталей машин/ А.П. Улашкин. - Хабаровск: Изд-во ХГТУ, 1998.-102 с.

3.    Абразумов, В.В. Износостойкость режущего инструмента при обработке композиционных материалов на древесной основе: дисс…докт. тех.наук.  –М.: МГУЛ, 2009. -247 с.