ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Описание к ИЛ № 68-066-03

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Сложность решения технологических задач наплавки изношенных шеек коленчатых валов заключается в том, что изучаемые процессы зависят от целого ряда конструктивных и технологических факторов.

Во-первых расплавленный металл при охлаждении уменьшается в объеме, сжимая основной металл шейки. Длина шейки при этом уменьшается на 0,10-0,15 мм, неравномерное укорачивание шеек ведет к короблению валов - прогиб доходит

до 2,0 мм, а длина валов изменяется до 3,5 мм.

На основании анализа экспериментальных данных установлено, что более чем у 80% коленчатых валов, поступающих в капитальный ремонт, биение средних коренных шеек превышает допустимое значение.

Очевидно, что для уменьшения деформации коленчатых валов необходимо уменьшить толщину наплавленного слоя. Однако при этом остальные геометрические характеристики слоя: припуск на механическую обработку ( z), глубина наплавления ( h), площадь наплавки и площадь проплавления будут различными.

Оптимизация размеров наплавленного слоя в зависимости от скорости подачи электродной проволоки (Х ₁), скорости наплавки (Х ₂) и шага наплавки (Х ₃) проводилось с использованием матрицы некомпозиционного плана второго порядка. Наплавку проводили электродами d = 2,2 мм из стали hn - 30ХГСА и Св-08. На основе априорной информации были выбраны уровни и интервалы варьирования факторов, приведенное в таблице.

Таблица

Уровни и интервалы варьирования факторов

В результате обработки экспериментальных данных получены уравнения регрессии, выражающие влияние основных факторов наплавки на толщину наплавленного слоя ( y_а).

y_а = 2,033 + 0,2387х ₁ - 0,34х ₂ - 0,09125х ₃ - 0,0825х ₁х ₂ - 0,07х ₁х _{3 -}

- 0,1025х ₂х ₃ + 0,1696х ₁² - 0,079х ₃²;

на припуск механической обработки ( y _z)

y _z = 0,16 - 0,09х ₁ + 0,08375х ₂ + 0,095х ₃ - 0,0825х ₁х ₂ - 0,08х ₁х ₃ +

+ 0,04х ₁х ₃ + 0,04125х ₁² + 0,05375 ₁х ₃²

Анализируя полученные регрессионные уравнения и построенные графики двумерных сечений поверхностей откликов ya и yz, можно заключить, что на толщину наплавленного слоя наибольшее влияние оказывает скорость наплавки (Х ₂), а на припуск механической обработки - шаг наплавки (Х ₃).

При увеличении скорости подачи проволоки (Х ₁) толщина слоя увеличивается, припуск уменьшается, при увеличении скорости наплавки (Х ₂) и шага наплавки (Х ₃) толщина слоя уменьшается, а припуск увеличивается.

Установлено, что при увеличении толщины слоя наплавки повышается нагрев коленчатых валов и как следствие, их коробление. Построенные на основе исследований графики двумерных сечений поверхностей откликов, позволили определить требуемую толщину наплавленного слоя при минимальном припуске на последующую механическую обработку шеек валов. Чем меньше припуск, тем выше производительность механической обработки и меньше расход материалов.

Полученные регрессионные уравнения технологических параметров толщины и припуска наплавленного слоя позволили путем совмещения двумерных сечений установить оптимальные режимы наплавки v_э = 80-160 м/ч; v_н = 15-35 м/ч; t = 3-7 мм