Підвищення зносостійкості корпуса різця дорожньої фрези

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТРАНСПОРТНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Спеціальність 05.02.04 - тертя та зношування в машинах

• ПІДВИЩЕННЯ ЗНОСОСТІЙКОСТІ КОРПУСА РІЗЦЯ ДОРОЖНЬОЇ ФРЕЗИ
• Антонюк Дмитро Анатолійович

Київ - 2009

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі „Обладнання та технології зварювального виробництва” Запорізького національного технічного університету Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник:	кандидат технічних наук, доцент Попов Сергій Миколайович, Запорізький національний технічний університет, доцент кафедри „Обладнання та технології зварювального виробництва”.
Офіційні опоненти:	член-кореспондент НАНУ, доктор технічних наук, професор Майстренко Анатолій Львович, Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України, завідувач відділу комп'ютерного матеріалознавства надтвердих композиційних матеріалів для породоруйнівних інструментів; доктор технічних наук, професор Мнацаканов Рудольф Георгійович, Національний транспортний університет, професор кафедри „Виробництво, ремонт та матеріалознавство”.

Захист відбудеться 24 квітня 2009 р. о 10⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.059.03 в Національному транспортному університеті за адресою: 01010, м. Київ, вул. Суворова, 1, ауд. 333.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного транспортного університету за адресою: 01103, м. Київ, вул. Кіквідзе, 42.

Автореферат розісланий 20 березня 2009 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради С.В. Ковбасенко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Для видалення пошкоджених шарів асфальтобетонних по-криттів застосовують дорожні фрези, робочі органи яких експлуатуються в умовах інтенсивного абразивного зношування з наявністю локальних ударних навантажень при великих швидкостях переміщення та тисках середовища. Обертові різці провід-них іноземних фірм (Betek, Wirtgen, Caterpillar, Kennametal тощо), що поширено використовуються в Україні, розроблені для фрезерування високоякісного дорож-нього покриття в умовах суворої технологічної та експлуатаційної дисципліни. Водночас вітчизняні асфальтобетонні шари не відповідають за структурою та влас-тивостями європейським стандартам. Досвід роботи підприємств Укравтодору, на яких використовується більше 160 одиниць дорожньо-фрезерних машин, свідчить про низький термін служби різців (менше 2-х тижнів). Висока вартість (6-8 євро) інструментів при одночасному встановленні на барабані фрези до 200 одиниць обумовлює необхідність збільшення терміну їх експлуатації.

Сучасна наука про спрацьовування інструментів та інших робочих органів, зокрема їх поверхонь тертя, при взаємодії із абразивними неметалевими матеріалами базується на дослідженнях учених М.А. Бабічева, Е.Д. Брауна, В.Н. Виноградова, Б.А. Войтова, Н.А. Грінберг, В.Г. Каплуна, М.В. Кіндрачука, Б.І. Костецького, І.В. Кра-гельського, А.Г. Кузьменко, П.Н. Львова, A. Мура, В.С. Попова, А.К. Рейша, Г.М. Соро-кіна, М.М. Тененбаума, A.A. Торренса, М.М. Хрущова, А.В. Чічінадзе та інших. Нечисленність наукових праць щодо визначення процесів, які відбуваються на поверхнях матеріалів при різанні асфальтобетонних покриттів обертовими різцями, обумовлює необхідність проведення досліджень у цьому напрямі.

Підходи більшості закордонних та вітчизняних дослідників до вирішення проблеми підвищення терміну служби різців, засновані на удосконаленні матеріалу наконечника як найважливішого елемента конструкції, показали, що застосування дорогих твердосплавних матеріалів не забезпечує значного підвищення строку експлуатації інструментів. Отже, актуальним є здійснення цього завдання шляхом оптимізації геометричної форми різців та зміцнення їх корпуса зносостійкими сплавами через дослідження механізму та особливостей зношування.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Роботу викона-но відповідно до планів науково-дослідної роботи кафедри „Обладнання та технології зварювального виробництва” Запорізького національного технічного університету за тематикою „Підвищення зносостійкості, працездатності та терміну служби деталей машин” на 2003-2006, 2006-2009 рр.

Мета і завдання дослідження. Метою дисертації є дослідження механізму та особливостей зношування матеріалів в умовах експлуатації корпуса різця дорожньої фрези, а також підвищення його зносостійкості шляхом оптимізації геометричної форми, вибору раціональних режимів експлуатації, параметрів зносостійкого сплаву та технології його нанесення.

Для досягнення мети в роботі поставлено такі завдання:

-уточнити механізм руйнування асфальтобетону різцем дорожньої фрези та процеси, що відбуваються при цьому на поверхні матеріалу інструмента;

-встановити механізм і характер зношування корпуса різця дорожньої фрези;

-дослідити вплив геометричних характеристик різця на інтенсивність зношування, удосконалити форму інструмента;

-визначити вплив властивостей зношувального середовища і параметрів експлуатації різців дорожньої фрези на зносостійкість;

-дослідити вплив структурно-фазового стану й системи легування на здатність сталей та сплавів опиратися зношуванню в лабораторних і промислових умовах експлуатації інструментів;

-оптимізувати хімічний склад експериментального наплавлювального сплаву для підвищення зносостійкості робочої поверхні корпуса різця;

-розробити технологію зміцнення корпуса різця зносостійким сплавом, провести промислове випробування результатів дослідження.

Об'єкт дослідження - закономірності процесу абразивного зношування та підвищення зносостійкості робочого органа дорожньої фрези.

Предмет дослідження - зносостійкість поверхонь тертя обертового різального інструмента та зміцнювальних покриттів в умовах зношування закріпленим абразивом.

Методи дослідження. Теоретичні та прикладні розробки базуються на положеннях сучасних теорій триботехніки, опору матеріалів, зварювальних і наплавлювальних процесів, матеріалознавства, а також на використанні загальних методів дослідження. В роботі застосовано методи математичного планування експерименту хімічного складу наплавлювальних стопів, аналізу триботехнічних, фізико-механічних і технологічних властивостей зносостійких сплавів, а також спеціальні методи визначення спрацьованості матеріалів різців дорожньої фрези.

Інформаційну базу дослідження становлять наукові праці вітчизняних і закордонних дослідників, авторські свідоцтва та патенти, публікації в наукових спеціалізованих вітчизняних і закордонних виданнях, матеріали міжнародних та українських наукових і технічних конференцій.

Наукова новизна одержаних результатів. Основний науковий результат дисертації полягає у вирішенні актуального науково-практичного завдання - підвищенні зносостійкості різця дорожньої фрези за рахунок оптимізації його геометричної форми з урахуванням умов і механізму зношування, режимів обробки асфальтобетону, а також розроблення зносостійкого сплаву і технології його нанесення. При цьому отримано такі нові наукові результати:

-на підставі проведених трибологічних і металографічних досліджень поверхонь тертя вперше визначений механізм зношування корпуса різця при різних швидкостях відносного переміщення, який відбувається за рахунок домінування руйнації поверхні матеріалу закріпленим абразивом, а також впливу відокремлених від монолітного абразиву часток шляхом пластичного відтиснення та мікрорізання;

-побудовано регресійну модель впливу хімічного складу сплавів системи Fe-C-Ti-B в діапазоні варіювання чинників 1,6-3,4% С, 3,0-6,0% В, 5,0-15,0% Ti на триботехнічні та фізико-механічні властивості матеріалів в умов зношування закріпленим абразивом;

-на основі триботехнічних випробувань встановлений оптимальний склад зносостійкого сплаву системи легування Fe-C-Ti-B (2,0-2,4%С, 8,0-10,0% Ti, 4,0-4,5% B, Fe - решта), що має високу зносостійкість в умовах зношування різців дорожньої фрези, яка досягається за рахунок наявності 63-65% надлишкової зміцнювальної фази високої мікротвердості (22,0-25,0 ГПа) у вигляді карбідів, боридів заліза й титану, карбоборидів;

-встановлені особливості впливу швидкості відносного переміщення абразиву, тиску та температури зношувального середовища на зносостійкість в умовах абразивного зношування робочих органів дорожньої фрези за рахунок зміни довжини шляху різання та навантажувальних характеристик інструментів;

-удосконалені та уточнені математичні залежності для розрахунку епюр наван-тажень та впливу геометричних розмірів конусоподібного корпуса різця на вели-чину тиску та інтенсивність зношування. На підставі цього, а також за допомогою статистичного аналізу динаміки спрацьовування інструментів, удосконалено конфі-гурацію різця підвищеної зносостійкості за рахунок зміцнювального наплавлення його корпуса, завдяки чому при спрацьовуванні наконечника навантаження частково переноситься на верхню частину корпуса, а зносостійке покриття захищає поверхню різця.

Практичне значення одержаних результатів. Одержані в роботі залежності дали змогу розробити удосконалену конфігурацію різця дорожньої фрези зі зносостійким зміцнювальним наплавленням. На конфігурацію інструмента одержано патент України на корисну модель №29219.

Розроблено наплавлювальний матеріал 225Т10Р4 для нанесення зносостійких зміцнювальних покриттів на поверхню корпуса різця дорожньої фрези та інші робочі органи, які експлуатуються в умовах інтенсивного абразивного зношування. На склад шихти зносостійкої порошкової стрічки системи легування Fe-Ti-C-B одержано патент України на корисну модель №34050.

Практичне значення теоретичних і науково-прикладних результатів дослі-дження підтверджується їх апробацією на підприємствах КП „ЕЛУАШ” (м. Запоріжжя), ТОВ „Ресурс-Інжиніринг” (м. Донецьк) та ДП „Запорізький облавтодор”.

Очікуваний річний економічний ефект від впровадження результатів дослідження на ДП „Запорізький облавтодор” становить 42526 грн.

Особистий внесок здобувача. Дисертація є самостійно виконаною науковою роботою, подані до захисту рекомендації та пропозиції розроблені автором особисто. Експериментальні дослідження механізму й особливостей зношування матеріалів в лабораторних умовах виконано за особистої участі здобувача. Алгоритми проведення промислових випробувань різців дорожньої фрези побудовано спільно з науковим керівником. Безпосередньо автором виконано комплекс досліджень із визначення впливу геометричних параметрів різця на інтенсивність зношування інструмента, а також зовнішніх умов експлуатації на його зносостійкість; запропоновано удосконалену конфігурацію різця зі зміцнювальним наплавленим шаром; досліджено металознавчі характеристики матеріалу; оптимізовано склад зносостійкого сплаву. В опублікованих разом із співавторами наукових працях здобувач брав участь в проведенні експериментів і аналізі одержаних результатів та має особистий частковий внесок.

Апробація результатів дисертації. Основні теоретичні висновки та практичні рекомендації, які містяться в дисертації, представлені та обговорені на міжнародних, всеукраїнських науково-практичних і методичних конференціях: „Сучасні проблеми зварювання, наплавлення і матеріалознавства” (м. Київ, 2005 р.), „Тиждень науки” (м. Запоріжжя, 2005 р.), „Сварка. Контроль. Реновация” (м. Уфа, Росія, 2006 р.), „Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях” (м. Славське, 2007 р.), „Інноваційні промислові технології” (м. Запоріжжя, 2007 р.), „Зварювання та суміжні технології” (м. Київ, 2007 р.), „Зварювання та споріднені процеси і технології” (м. Миколаїв, 2008 р.), „Високі технології: тенденції розвитку. Інтерпартнер - 2008” (м. Алушта, 2008 р.), „Титан - 2008: производство и применение” (м. Запоріжжя, 2008 р.), „Нові сталі та сплави і методи їх обробки для підвищення надійності і довговічності виробів” (м. Запоріжжя, 2008 р.), „Зварювання і споріднені технології - в третє тисячоліття” (м. Київ, 2008 р.); наукових семінарах кафедри „Обладнання та технології зварю-вального виробництва” Запорізького національного технічного університету 2003-2008 рр.

Публікації. За результатами дослідження опубліковано 19 наукових праць: 10 статей у фахових виданнях, 7 в інших виданнях та отримано 2 патенти на корисні моделі; 6 статей одноосібних і 13 у співавторстві.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, п'яти розділів, загальних висновків, додатків і списку використаних джерел. Робота викладена на 181 сторінці і містить 64 рисунки на 51 сторінці, 16 таблиць на 11 сторінках, 3 додатки на 4 сторінках. Список використаних джерел складається зі 138 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дослідження, сформульовано його мету та завдання, визначено об'єкт, предмет і методи, висвітлено наукову новизну і практичну значущість отриманих результатів, подано відомості про їх апробацію та публікацію основних положень дисертації.

У розділі 1 „Теоретичні аспекти забезпечення зносостійкості різця дорожньої фрези” наведено загальні відомості про конструкцію сучасних обертових різців дорожніх фрез, виконано аналіз механізму та характеру їх спрацьовування. З використанням існуючих підходів до пояснення процесу абразивного руйнування, теоретично визначено механізм зношування поверхні корпуса різця, досліджено вплив геометричних характеристик та зовнішніх параметрів експлуатації на триботехнічні властивості інструментів. За матеріалами першого розділу сформульовано мету і завдання дослідження.

Аналіз чинників, які впливають на інтенсивність зношування обертових різців дорожньої фрези, показав, що зносостійкість інструмента визначається геометрією робочого органа, характером взаємодії з абразивом, властивостями матеріалу, зовнішніми умовами зношування, а також режимами фрезерування. Зважаючи на той факт, що інтенсивність спрацьовування різця визначається зносостійкістю його наконечника та корпуса, більшість дослідників намагались підвищити термін служби робочого органа лише за рахунок поліпшення матеріалу наконечника. При цьому, згідно з одержаними результатами, застосування дорогих твердосплавних матеріалів, які містять дефіцитні елементи, не забезпечує значного підвищення строку експлуатації різців. Тому в дисертації запропоновано розв'язувати це завдання за рахунок вибору раціональної форми та зміцнення корпуса робочого органу зносостійкими матеріалами. Зазначене допоможе перенести навантаження з наконечника на прилеглу зміцнену частину корпуса різця при його спрацьовуванні.

Систематизація існуючих залежностей між властивостями зношувального середовища, параметрами експлуатації та масовим зносом інструментів показала, що в більшості випадків вони мають частковий, емпіричний характер і потребують уточнення з урахуванням умов зношування обертових різців. У зв'язку з практично повною відсутністю досліджень необхідною є кількісна оцінка та моделювання впливу форми та геометричних розмірів корпуса робочого органа на інтенсивність його спрацьовування.

Враховуючи можливість збільшення терміну служби різців за рахунок зміц-нення зносостійкими сплавами, виконано аналіз впливу структурно-фазового стану, системи легування, кількості, типу зміцнювальної фази на здатність матеріалів про-тистояти руйнуванню при взаємодії з закріпленим абразивом. На основі одержаних результатів сформульовані умови досягнення високих триботехнічних властивостей сплавів в умовах зношування різців дорожньої фрези через забезпечення значного вмісту (>60%) зміцнювальної фази у вигляді карбідів, боридів і карбоборидів високої мікротвердості (>16 ГПа) та міцності. Для цього в більшості досліджень застосовано зносостійкі матеріали системи легування Fe-C-Cr-B. З огляду на те, що маса металу, який наноситься на поверхню корпуса різця є незначною (близько 30-50 г), а збільшення терміну служби в межах 20% має суттєво скоротити витрати на зміцнення та заміну нових інструментів, висунуто гіпотезу, що для легування зносостійкого матеріалу рентабельним є використання замість хрому карбідо-утворювального елемента більш високої цінової категорії, а саме титану. На основі цього припущено, що високу зносостійкість мають сплави системи Fe-C-Ti-B, у структурі яких утворюються включення TiC, TiB₂, карбобориди заліза й титану; при-чому розрахунки показали, що в склад шихти доцільно вводити карбід бору та титан.

У розділі 2 „Методика проведення досліджень і характеристика викорис-таних матеріалів” обґрунтовано та розроблено методики лабораторних і промислових випробувань матеріалів в умовах зношування різців дорожніх фрез, наведено методики проведення металографічного та мікрорентгеноспектрального аналізу.

На основі аналізу значної кількості методів визначення зносостійкості доведено, що для одержання високої відтворюваності результатів необхідно проводити промислові випробування натурних деталей.

Дослідження механізму руйнування поверхонь тертя закріпленим абразивом проведено згідно з розробленою методикою лабораторних випробувань, сутність якої полягає в одночасному стиранні 4-8 зразків матеріалу бруском асфальтобетонного абразиву, що подається із постійним (заданим) зусиллям. Для розрахунку кількісних показників запропоновано після випробувань визначати масовий знос зразків за конкретний проміжок часу та шлях тертя.

Для проведення промислових випробувань різців розроблено метод натурних до-сліджень: наведені алгоритми, обґрунтована мінімальна кількість аналізованих інстру-ментів, обрані найбільш впливові чинники, які визначають величину похибки, а також побудовані номограми зносу стандартних різців. Інтенсивність зношування та масовий знос запропоновано визначати на основі вимірювання лінійних геометричних розмірів, маси різців до та після випробувань.

Оскільки на величину зносу інструментів впливає форма різця, місце його на барабані, а також похибки, що виникають під час проведення промислових випробувань, компенсування поправочних коефіцієнтів виконано за рахунок раціональної схеми розміщення досліджуваних інструментів та їх вибракуванню за геометричними розмірами. Для врахування похибок масовий знос еталонних зразків порівняно з даними номограм зносу.

Для промислових випробувань використано стандартні обертові різці з наконечником із твердого сплаву ВК-8 та корпусом із термічно обробленої конструкційної легованої сталі 35Г2. Остання за властивостями відповідає матеріалам корпусів різців, які серійно випускаються провідними світовими виробниками. Дослідні різці зі зміцнювальним покриттям виготовлено наплавленням зносостійкими сплавами.

Зразки для випробувань запропоновано наплавляти електродуговим способом сплавами з різним структурно-фазовим складом, що дає можливість одержати в металі широку гаму зміцнювальних фаз. Експериментальні сплави системи легування Fe-С-Ti-B виготовлено у вигляді порошкових присадок, до складу яких уведено до 43-48% порошкоподібної шихти (карбід бору, титан магній-термічний, порошок TiС та феробор), що дало змогу варіювати хімічний склад наплавленого металу в широких межах (5-15% Ti; 1,6-3,4% C; 3,0-6,0% B). Як оболонку порошкової присадки використано стандартну стрічку зі Ст.3 товщиною 0,3-0,5 мм. Зміцнення виконано наплавленням неплавким електродом у середовищі аргону.

Металографічний аналіз поверхонь тертя, а також мікроструктур стандартних і дослідних сталей проведено з використанням мікроскопа МИМ-10. Хімічний мікро-аналіз основних фаз виконано на растровому електронному мікроскопі SUPRA 40WDS виробництва Karl Zeiss із системою мікроаналізу Oxford.

У розділі 3 „Дослідження умов експлуатації і механізму зношування різця дорожньої фрези” проведено теоретичні та практичні дослідження механізму зношування матеріалу корпуса різця, а також впливу геометричної форми й умов експлуатації на інтенсивність його руйнування, удосконалено конфігурацію обертового інструмента за рахунок зміцнювального зносостійкого наплавлення.

Одержані результати допомогли уточнити механізм фрезерування асфальтобетонного покриття, який пропонується розглядати як процес руйнування різцем монолітного шару зі звільненням абразивних часток із бітумної зв'язки. Завдяки обертовому руху барабана та поступовому руху фрези змінюється траєкторія переміщення різця відносно асфальтобетону (від колоподібної - до еліптичної), зменшується кут нахилу наконечника до оброблюваної поверхні, а, отже, корпус різця бере активну участь у процесі руйнування покриття. Зазначене підтверджується результатами аналізу взаємодії інструмента з дорожнім покриттям, згідно з якими він зазнає впливу складного механізму зношування абразивними частками різного ступеня закріпленості:

-поверхня корпуса інструмента, що безпосередньо контактує з асфальто-бетоном, працює в умовах зношування закріпленим абразивом за наявності локальних ударних навантажень;

-гранітні частки, що відокремилися в процесі фрезерування від моноліту, впливають на руйнування поверхні інструмента через зниження обертової здатності різця внаслідок потрапляння часток між інструментом і різцетримачем.

Для визначення механізму взаємодії абразивних часток асфальтобетону з поверхневим шаром інструмента проведено комплекс трибологічних і металографічних досліджень з аналізу поверхонь тертя зразків після промислових і лабораторних випробувань. Останні дали змогу встановити, що корпус різця працює в умовах складного механізму абразивного зношування; сліди пластичного відтиснення та мікрорізання від прямого впливу закріплених у зв'язці абразивних часток указують на те, що домінуючим процесом є руйнація поверхні матеріалу закріпленим абразивом.

Для дослідження в динаміці інтенсивності зношування інструментів, розміщених у різних ділянках барабана фрези, проведено комплекс випробувань із визначення їх спрацьованості. У виробничих умовах довжина твердосплавної вставки різця зменшилася на 13-25%, причому спостерігалося навіть повне спрацьовування робочої частини (наконечника).

Характер зміни кривої зношування свідчить про наявність невеликої ділянки приробітку під час проходження різцем шляху різання до 6150 мм. На цьому проміжку відбувається стабілізація режимів тертя та зношування, змінюється мікрогеометрія поверхні, забезпечуючи більш рівномірний розподіл навантаження по контурних площинах контакту. На етапі сталого режиму зношування (Lріз> 6150 мм) лінійний знос різців за довжиною є практично пропорційним шляху тертя. Зміна характеру руйнування після проходження інструментом в шарі асфальтобетону шляху >35000 мм пов'язана зі зменшенням здатності до заглиблення різця.

У процесі досліджень доведено, що корпус інструмента інтенсивніше зношується біля наконечника (IV та V перетини). Причому у різців, розміщених у крайніх рядах барабана, здебільшого це призводить до випадіння наконечника. Саме тому для підвищення зносостійкості необхідно забезпечити зміцнення корпуса інструмента в IV та V перетинах.

Статистична обробка зруйнованих різців дорожніх фрез допомогла встановити, що близько 63% із них зношується рівномірно (нормальний знос). У разі потрапляння абразивних часток між різцем і різцетримачем відбувається його заклинювання (13%), зношування в одній площині, за рахунок чого він втрачає працездатність. Аналогічний характер спрацьовування спостерігається у разі потрапляння наконечника на металеве включення в шарі асфальтобетону (близько 5-6%), при цьому відбувається відкол твердосплавної вставки. При фрезеруванні в'язкого асфальтобетону (19% різців) корпус інструмента зношується інтенсивніше від наконечника. Ця тенденція спостерігається також на інструментах, розміщених по краях барабана фрези, що обумовлено спіралеподібною траєкторією їх руху, яку попередні різці не перетинають. У більшості випадків це призводить до відколу твердосплавної вставки через стоншення корпуса.

Оскільки результати досліджень показали, що інтенсивність спрацьовування верхньої частини корпуса різця в 2-3,5 рази перевищує інтенсивність зношування твердосплавної вставки, необхідно забезпечити постійну зносостійкість інструмента по всій довжині робочої частини, що запропоновано реалізувати зміцненням поверхні корпуса робочого органа.

Серед чинників, які визначають зносостійкість обертового різця, є його форма та геометричні розміри. Отже, для дослідження їх впливу на інтенсивність спрацьовування робочого органа удосконалено математичні залежності та епюри для розрахунку взаємодії спрощеної конічної поверхні інструмента з монолітним абразивом. Прийнято ідеальний варіант, коли за рахунок контакту конічної поверхні з абразивом відбувається постійне обертання різця з частотою n_р, який нахилений під кутом ч відносно діаметральної площини барабана.

Залежності тиску на поверхні різця (РП) та зносу (U1) від геометричних розмірів визначено з рівнянь:

, (1)

, (2)

де F - зусилля на один різець, Н; R - максимальний радіус корпуса різця, мм; r - радіус наконечника, мм; б - кут між боковою поверхнею та горизонталлю різця; y - координата довжини бокової поверхні різця, мм; nр - частота обертання різця, об/хв; ф - час зношування, хв.

Результати аналізу епюр зносу та тиску на поверхні корпуса різця (PП=f(y), V=f(y), U1=f(y)), побудованих на основі одержаних залежностей, підтверджують, що інтенсивність зношування знижується при русі від вершини корпуса інструмента до основи. Тому для підвищення зносостійкості необхідно зміцнювати найбільш навантажену - верхню частину корпуса різця.

Завдяки удосконаленню зазначеної методики розрахунку отримано графічні залежності, які дають змогу прогнозувати тиск на поверхні корпуса різця та його лінійний знос залежно від геометричних розмірів інструмента.

На основі проведених досліджень удосконалено конфігурацію інструмента за рахунок зміцнення поверхні корпуса зносостійким наплавленням. Це забезпечує зміну механізму взаємодії робочого органа з дорожнім покриттям: навантаження з наконечника переноситься на верхню частину його корпуса, причому у видаленні шару асфальтобетону бере активну участь зносостійкий сплав, який захищає всю поверхню різця та знижує вірогідність його заклинювання в різцетримачі.

Для оптимізації режимів роботи різця дорожньої фрези досліджено вплив зовнішніх умов зношування (швидкості відносного переміщення та тиску зношувального середовища) на масовий знос зразків зі сталі 45 (гартування до 810-840°С, відпуск 250-300°С) у лабораторних умовах. Залежність «масовий знос - частота обертання зразків» має прямо пропорційний зростаючий характер. За частоти обертання 50 об/хв зміна подачі від 0,2 до 0,5 мм/об практично не впливає на величину зносу, однак збільшення швидкості переміщення викликає суттєве збільшення масового зносу.

На підставі результатів експериментальних випробувань, а також теоретичних розрахунків доведено, що з підвищенням швидкості відносного переміщення механізм зношування поверхні матеріалу інтенсифікується, що викликано зростанням сили заглиблення абразиву в поверхню деталі.

На основі промислових випробувань на підприємствах КП „ЕЛУАШ” і ДП „Запорізький облавтодор” за розробленою методикою проведене оцінювання впливу зовнішніх умов спрацьовування і параметрів взаємодії на масовий знос обертових різців. Встановлено, що збільшення глибини врізання та міцності асфальтобетону (через зниження температури навколишнього середовища) призводить до значного зростання втрат маси інструмента. Це пов'язано зі збільшенням шляху, пройденого різцем у дорожньому покритті, при цьому відносна різниця в абсолютних значеннях масового зносу зі зростанням подачі є більшою при фрезеруванні міцніших асфальтобетонів. Так після проходження різцем L_різ = 21000 мм в асфальтобетоні з у_ст = 2,601-3,582 МПа та глибині врізання 50 мм середній масовий знос різця складає 13,3 г, а при подачі 100 мм - 16,475 г. Фрезерування на максимальній глибині 150 мм викликає подальше збільшення зносу на 12%. При обробці асфальтобетону з у_ст = 3,819-4,933 МПа характер зміни кривої зношування залишається зростаючим, однак при збільшенні глибини фрезерування з 50 до 150 мм знос підвищується практично в два рази - з 20,1 г до 37,3 г.

За результатами випробувань побудовані графічні залежності та отримані апроксиматичні лінійні залежності, що відображають вплив довжини шляху різання асфальтобетону (L_різ) на масовий знос різців (Дm), які дають змогу прогнозувати зносостійкість робочих органів дорожніх фрез при експлуатації в різних зовнішніх умовах абразивного зношування.

У розділі 4 „Розроблення зносостійкого матеріалу для зміцнення корпуса різця” проведено комплекс досліджень із визначення впливу структурно-фазового складу (матриці, зміцнювальної фази), а також легування сплавів системи Fe-C-Ti-B на зносостійкість матеріалів в умовах зношування різців дорожньої фрези.

Металографічні дослідження матеріалів стандартного обертового різця дали змогу встановити особливості структури та мікротвердості складових. Для забезпечення високої зносостійкості та міцності інструмента, запобігання знеміцнення наконечника у процесі наплавлення запропоновано використовувати конструкцію з наплавленим шаром високозносостійкого сплаву, оптимізованого для умов зношування закріпленим абразивом. З урахуванням цього проведені експериментальні роботи з визначення інтенсивності зношування стандартних зносостійких сплавів з різним структурно-фазовим складом і вмістом зміцнювальної фази в умовах експлуатації різця дорожньої фрези.

За результатами дослідження доведено, що основним показником під час вибору матеріалів для зміцнення корпуса різця є агрегатна твердість. Відносна зносостійкість сплавів визначається кількістю зміцнювальної фази, мікротвердістю основи та зміцнювальної фази.

Результати аналізу зносостійкості сплавів в умовах експлуатації різців дорожньої фрези свідчать про те, що феритні, аустенітні та мартенситні сплави за практично повної відсутності у структурі карбідів мають низьку зносостійкість, а їх поверхні тертя покриті глибокими подряпинами та впадинами. Наявність надлишкової фази у кількості 50-60% (Т-590, Т-620, Сормайт ЦС-1) збільшує зносостійкість (еП=1,26-1,33) за рахунок зміни механізму руйнування - поверхня тертя має полірований вигляд зі значною кількістю лунок, слідів вдавлення, мікрорізання, а також наявністю виступів (не зруйнованих ділянок зміцнювальної фази). Утворення в структурі наплавлювальних матеріалів (180Х14Р4, 150Х13Р3Ф, 320Р5Т5Х2СН, Реліт-ТЗ,) боридів та карбідів високої мікротвердості (Н₅₀=13,9-19,5ГПа) у кількості 64-75% ще збільшує зносостійкість (е_П=1,41-1,65). Аналіз результатів експериментів показав, що найбільш перспективними матеріалами для роботи в умовах експлуатації різців дорожніх фрез є сплави з високою твердістю (63-70 НRС) і значним вмістом (>60%) зміцнювально надлишкової фази мікротвердістю Н₅₀=18-30 ГПа, розташованої у пластичній матриці. зносостійкість різець дорожній фреза

Високу відносну зносостійкість показав сплав системи Fe-C-Ti-B, додатково легований Cr, Si й Ni. Висока мікротвердість і міцність фази, що кристалізується в цьому сплаві на основі титану, доповнюється однаковим з аустенітом типом кристалічної ґратки - гранецентрованим кубом. Це сприяє збільшенню сил зв'язку матриця / зміцнювальна фаза, а отже, і зносостійкості.

З метою розроблення зносостійкого сплаву системи Fe-C-Ti-B для умов зношування корпуса різця дорожньої фрези проведено планування повного факторного експерименту 2³. У результаті математичної обробки експериментальних даних отримано регресійні моделі, які відображають вплив хімічного складу в діапазоні варіювання факторів 1,6-3,4% С, 3,0-6,0% В, 5,0-15,0 % Ti на твердість, відносну зносостійкість і технологічність наплавленого металу:

;	(3)
;	(4)
.	(5)

За допомогою графічного аналізу математичних залежностей HRC = F(C;Ti;B), е_Л = F(C;Ti;B) і K_техн = F(C;Ti;B) та побудови тривимірних моделей досліджено вплив факторів варіювання на параметри оптимізації на всьому діапазоні факторного простору.

На підставі аналітичної оптимізації математичних залежностей розроблено склад шихти порошкової присадки, який у результаті аргонодугового наплавлення дає змогу отримати метал із вмістом: 2,0-2,4% С, 8,0-10,0% Ti, 4,0-4,5% B, решта - Fe, що має високі зносостійкі (е_Л=2,8-3,14), фізико-механічні (66-68 HRC) та технологічні властивості. Шляхом металографічного і мікрорентгеноспектрального кількісного аналізу поверхонь шліфів встановлена структура дослідного сплаву 225Т10Р4 (рис. 15): 63-65% надлишкової зміцнювальної фази високої мікротвердості (22,0-25,0 ГПа), що складається з карбідів (TiС, [Fe,Ti]C), боридів (FeВ₂, TiВ₂, [Fe,Ti]B, [Fe,Ti]B₂) і карбоборидів ([Fe,Ti]₇[СВ]₃, [Fe,Ti]₂₃[СВ]₆). Завдяки наявності цих твердих включень витягнутої прямокутної чи ромбоподібної форми на поверхнях тертя після випробувань спостерігається лункоутворення, що свідчить про першочергове зношування менш твердої матриці сплаву, слабко захищеної зміцнювальною фазою. Остання зношується через багаторазовий вплив абразивних часток, що призводить до утворення мікротріщин і згодом до її руйнації.

Виходячи з результатів дослідження впливу структурно-фазового складу (матриці, зміцнювальної фази), а також легування сплавів системи Fe-C-Ti-B на зносостійкість матеріалів, розроблено дослідний сплав 225Т10Р4, який має низьку спрацьованість та може бути рекомендований для зміцнення робочих органів дорожньої техніки, які експлуатуються в умовах інтенсивного абразивного зношування.

У розділі 5 „Промислові випробування та економічна доцільність впро-вадження розроблених матеріалів і технології зміцнення корпуса різця” розроблена технологія зміцнення різців дорожньої фрези дослідним сплавом 225Т10Р4. Випробування у промислових умовах підприємств КП „ЕЛУАШ” (м. Запоріжжя), ДП „Запорізький облавтодор” і ТОВ „Ресурс інжиніринг” (м. Донецьк) різців удосконаленої конструкції, зміцнених сплавом 225Т10Р4, показали високу відносну зносостійкість (е_м=1,73-1,75), яка забезпечується завдяки значній агрегатній твердості (66-68 HRC), високій мікротвердості зміцнювальної фази та матриці сплаву.

Удосконалення конструкції різця та технології його зміцнення, а також розроблен-ня зносостійкого сплаву дали можливість підвищити зносостійкість і збільшити термін служби інструмента на 18%. Очікуваний річний економічний ефект від упровадження практичних рекомендацій з використання розроблених технологій і матеріалів на ДП „Запорізький облавтодор” становить 42526 грн.

ВИСНОВКИ

1. За результатами аналізу механізму абразивного зношування обертових різців дорожніх фрез зроблено висновок щодо актуальності збільшення терміну служби інструментів за рахунок оптимізації їх геометричної форми, зміцнення корпуса зносостійкими сплавами на основі дослідження механізму руйнації робочої поверхні, а також вибору режимів і умов експлуатації.

2. Уточнено механізм фрезерування асфальтобетонного покриття, який пропонується розглядати як процес руйнування робочим органом дорожньої фрези монолітного шару зі звільненням гранітних часток із бітумної зв'язки. При цьому завдяки обертовому руху барабана та поступовому руху фрези змінюється траєкторія переміщення різця відносно поверхні асфальтобетону, зменшується кут нахилу наконечника до оброблюваної поверхні, а отже корпус різця бере активну участь у процесі фрезерування.

3. Досліджено поверхні тертя зразків після промислових випробувань, на підставі чого доведено, що зношування корпуса різця дорожньої фрези відбувається за рахунок домінування руйнації поверхні матеріалу закріпленим абразивом, а також впливу відокремлених від монолітного абразиву часток шляхом пластичного відтиснення та мікрорізання.

4. Досліджено у динаміці інтенсивність зношування обертових різців, розміщених у різних ділянках барабана і встановлено, що 63% інструментів спрацьовується рівномірно по всій поверхні корпуса і наконечника, близько 13% - виходить з ладу через заклинювання різця в різцетримачі, 24% - внаслідок відколювання твердосплавної вставки. Оскільки інтенсивність зношування верхньої частини корпуса різця у 2-3,5 рази перевищує інтенсивність зношування твердосплавної вставки, доведено необхідність забезпечення умов постійної зносостійкості інструмента по всій довжині робочої частини.

5. Удосконалено та уточнено математичні залежності розрахунку епюр навантажень та впливу геометричних розмірів конічної поверхні корпуса різця на величину тиску та його лінійний знос.

6. Теоретично обґрунтовано та практично доведено можливість підвищення зносостійкості обертового різця дорожньої фрези шляхом зміцнення його корпуса наплавленням зносостійкими сплавами. При цьому навантаження з наконечника робочого органа при спрацьовуванні переноситься на верхню частину його корпуса, а у видаленні шару асфальтобетону бере активну участь зміцнювальне покриття, яке захищає поверхню корпуса і зменшує вірогідність заклинювання інструмента в різцетримачі.

7. Експериментальними дослідженнями впливу зовнішніх параметрів зношування на інтенсивність руйнування матеріалів в умовах експлуатації різців дорожньої фрези встановлено, що їх знос підвищується зі зростанням глибини фрезерування, що обумовлено збільшенням шляху, пройденого інструментом в асфальтобетоні, а відносна різниця в абсолютних значеннях масового зносу при підвищенні подачі є більшою при фрезеруванні більш міцніших асфальтобетонів. Доведено, що зі збільшенням швидкості відносного переміщення механізм руйнування поверхні матеріалу інтенсифікується, що викликано зростанням сили заглиблення абразиву в поверхню деталі.

8. Одержані результати трибологічних досліджень дозволили встановити, що перспективними матеріалами для роботи в умовах експлуатації різців дорожніх фрез є сплави з високою твердістю (63-70 НRС) і значним вмістом (>60 %) зміцнювальної надлишкової фази мікротвердістю Н₅₀=18-30 ГПа, розташованої в пластичній матриці. Цим вимогам відповідають сплави системи легування Fe-C-Ti-B, у яких кристалізується широкий спектр включень з високими фізико-механічними властивостями.

9. Побудовано математичні залежності впливу хімічного складу зміцнювальних сплавів системи Fe-C-Ti-B в діапазоні варіювання факторів (1,6-3,4% С, 3,0-6,0% В, 5,0-15,0 % Ti) на триботехнічні та фізико-механічні властивості матеріалів в умов зношування закріпленим абразивом.

10. Встановлено оптимальний склад зносостійкого сплаву системи легування Fe-C-Ti-B (2,0-2,4%С, 8,0-10,0% Ti,4,0-4,5% B, решта - Fe), який завдяки утворенню в структурі надлишкової зміцнювальної фази (63-65 %) у вигляді карбідів, боридів, карбоборидів заліза й титану мікротвердості (22,0-25,0 ГПа) забезпечує після промислових досліджень високу відносну зносостійкість (е_м=1,74) та агрегатну твердість (66-68 HRC) в умовах зношування різців дорожньої фрези.

11. Результати промислового випробування конструкції різця, зміцненого за розробленою технологією дослідним сплавом 225Т10Р4, на підприємствах КП „ЕЛУАШ” (м. Запоріжжя), ДП „Запорізький облавтодор” і ТОВ „Ресурс інжиніринг” (м. Донецьк) показали підвищення зносостійкості на 18%. Очікуваний розрахунковий економічний ефект від впровадження практичних рекомендацій на ДП „Запорізький облавтодор” становить 42526 грн. на рік.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Попов С.Н. Аналитическое исследование влияния технологических пара-метров процессов нанесения износостойких покрытий с учетом термодинамической возможности образования упрочняющей фазы / С.Н. Попов, Д.А. Антонюк // Вісник СНУ ім. В. Даля. - 2005. - № 7. - С.186-197.

Автором виконано аналіз впливу легування та технологічних параметрів нанесення покриттів на ймовірність утворення зміцнювальної фази.

2. Попов С.Н. Влияние трибоматериаловедческих параметров разрушения резцов дорожной фрезы в условиях изнашивания закрепленным абразивом / С.Н. Попов, Д.А. Антонюк // Нові матеріали та технології в металургії та машинобудуванні. - 2006. - № 2. - С. 77-84.

Автором проведено оптимізацію математичних залежностей для розрахунку епюр навантажень та впливу геометричних характеристик різця на величину тиску та його лінійний знос.

3. Антонюк Д.А. Способ испытания материалов при изнашивании закрепленным асфальтобетонным абразивом / Д.А. Антонюк // Проблеми трибології (Problems of Tribology). - 2007. - № 2. - С. 71-76.

4. Попов С.Н. Комплексный метод натурных испытаний рабочих органов дорожных машин в условиях изнашивания закрепленным абразивом / С.Н. Попов, Д.А. Антонюк // Проблеми трибології (Problems of tribology). - 2008. - № 1. - С. 43-56.

Автором проведені випробування стандартних та дослідних різців у різних умовах експлуатації.

5. Антонюк Д.А. Исследование износа резцов дорожных фрез / Д.А. Антонюк // Проблеми трибології. - 2006. - № 4. - С. 12-23.

6. Попов С.Н. Анализ характера износа и определение критериев работоспособности рабочих органов дорожных фрез / С.Н. Попов, Д.А. Антонюк // Проблеми трибології. - 2007. - № 1. - С. 3-12.

Автором виконана статистична обробка зношених різців та проведений аналіз результатів.

7. Попов С.Н. Оптимизация срока службы резцов дорожной фрезы на основе технологий предварительной и восстановительной износостойкой наплавки / С.Н. Попов, Д.А. Антонюк // Нові матеріали і технології в металургії та машино-будуванні. - 2007. - № 1. - С. 69-77.

Автором проаналізовано схеми зносостійкого наплавлення різців дорожньої фрези.

8. Попов С.Н. Исследование влияния внешних условий изнашивания на износостойкость резцов дорожной фрезы / С.Н. Попов, Д.А. Антонюк // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні. - 2008. - №1. - С.25-29.

Особистий внесок: проведення експериментів та опрацювання результатів досліджень.

9. Антонюк Д.А. Исследование влияния параметров эксплуатации на механизм разрушения при изнашивании закрепленным абразивом / Д.А. Антонюк // Проблеми трибології. - 2008. - №3. - С.82-88.

10. Попов С.М. Металознавчі аспекти підвищення зносостійкості різців дорожніх фрез / С.М. Попов, Д. А. Антонюк // Металознавство та обробка металів. - 2007. - №1. - С.26-30.

Особистий внесок: побудова розподілу мікротвердості за перерізом різця.

11. Пат. 29219 Україна. МПК⁷ Е01С 23/00. Різець дорожньої фрези / Попов С.М., Антонюк Д.А.; заявники Попов С.М., Антонюк Д.А. - №200708848; заявл. 31.07.2007 ; опубл. 10.01.2008. Бюл. №1.

12. Пат. 34050 Україна. МПК⁷ В23К 35/36. Склад шихти зносостійкої порошко-вої стрічки на основі системи Fe-Ti-C-B / Попов С.М., Антонюк Д.А.; заявники Попов С.М., Антонюк Д.А. - №200802541; заявл. 28.02.2008 ; опубл. 25.07.2008. Бюл. №14.

13. Антонюк Д.А. Новый взгляд на режущие элементы дорожных фрез / Д.А. Антонюк // Мир техники и технологий. - 2006. - № 10. - С. 30-33.

14. Попов С.М., Антонюк Д.А. Дослідження зносу різців дорожних фрез / С.М. Попов, Д.А. Антонюк // Тиждень науки: наук.-техн. конф., 25-28 квітня 2005р.: тези допов. - Запоріжжя: ЗНТУ, 2005. - С. 103-104.

Особистий внесок: проведення промислових досліджень стандартних різців.

15. Антонюк Д.А. Технология упрочнения резцов дорожных фрез / Д.А. Антонюк // Сварка. Контроль. Реновация - 2006: Труды шестой науч.-техн. конф.: тезисы докл. - Уфа: Гилем, 2007. - С. 102-105.

16. Попов С.Н. Разработка конструкции резца дорожной фрезы повышенной износостойкости / С.Н. Попов, Д.А. Антонюк // Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях: Матер. 7 ежегодн. межд. конф., 12-16 февраля 2007г.: тезисы докл. - К.: УИЦ «Наука. Техника. Технология», 2007. - С. 167-169.

Автором виконано розрахунок інтенсивності зношування елементів різця.

17. Попов С.Н. Восстановление изношенных резцов дорожных фрез фирмы «Wirtgen» / С.Н. Попов, Д.А. Антонюк // Современные проблемы сварки, наплавки и материаловедения: Республиканская науч.-метод. конф., 19-22 апреля 2005г.: тезисы докл. - Мариуполь: ПГТУ, 2005. - С. 123-126.

Особистий внесок: дослідження механізму зношування окремих частин інструмента.

18. Попов С.Н., Антонюк Д.А. Износостойкая наплавка корпуса резца дорожной фрезы / С.Н. Попов, Д.А. Антонюк // Зварювання та суміжні технології: Матер. IV Всеукр. конф. молодих учених та спец., 23-25 травня 2007р.: тези допов. - К.: ІЕЗ ім. Є.О. Патона, 2007. - С. 83-84.

Особистий внесок: дослідження доцільності застосування зносостійкого наплавлення різців дорожньої фрези.

19. Антонюк Д.А. Разработка износостойких наплавочных сплавов системы Fe-C-Ti-B для упрочнения корпуса резца дорожной фрезы / Д.А. Антонюк // Зварю-вання та споріднені процеси: Матер. Всеукр. наук.-техн. конф. студ., аспір. і молод. науковців, 3-7 вересня 2008 р.: тези доп. - Миколаїв: НУК, 2008. - С. 11-12.

АНОТАЦІЯ

Антонюк Д.А. Підвищення зносостійкості корпуса різця дорожньої фрези. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеці-альністю 05.02.04 - Тертя та зношування в машинах. - Національний транспортний університет, Київ, 2009.

Дисертацію присвячено підвищенню зносостійкості обертових різців дорожньої фрези, які працюють в умовах інтенсивного зношування закріпленим абразивом. Зменшувати спрацьованість робочого органа запропоновано оптимізацією його геометричної форми з урахуванням умов і механізму зношування, режимів обробки асфальтобетону, а також завдяки розробленню зносостійкого сплаву і технології його нанесення.

Уточнені закономірності фрезерування дорожнього покриття різцем дорожньої фрези. На основі дослідження поверхонь тертя зношених різців встановлено механізм руйнування поверхні корпуса інструмента. У динаміці досліджена інтенсивність спрацьовування різців, розміщених на різних ділянках барабана фрези.

Удосконалено математичні залежності, які відображають вплив геометричних розмірів корпуса різця на величину тиску та інтенсивність зношування інструмента. Визначено вплив властивостей зовнішнього середовища і параметрів експлуатації різців дорожньої фрези на зносостійкість в умовах зношування закріпленим абразивом.

За результатами лабораторних та промислових досліджень встановлено вплив структурно-фазового стану та системи легування на здатність сталей і сплавів опиратися зношуванню в умовах експлуатації інструментів. За допомогою математичних методів оптимізовано хімічний склад експериментального наплавлю-вального сплаву для підвищення зносостійкості робочої поверхні корпуса різця.

Ключові слова: абразивне зношування, зносостійкість, різець дорожньої фрези, параметри зношування, зносостійке наплавлення, сплави системи Fe-C-Ti-B.

АННОТАЦИЯ

Антонюк Д.А. Повышение износостойкости корпуса резца дорожной фрезы. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.04 - Трение и износ в машинах. - Национальный транспортный университет, Киев, 2009.

Диссертация посвящена повышению износостойкости поворотных резцов дорожной фрезы, эксплуатируемых в условиях интенсивного абразивного изнашивания закрепленным абразивом. Уменьшить износ рабочего органа предложено за счет оптимизации его геометрической формы с учетом условий и механизма изнашивания, режимов обработки асфальтобетона, а также путем разработки износостойкого сплава и технологии его нанесения.

Уточнены закономерности фрезерования дорожного покрытия резцом фрезы, при этом установлено, что благодаря наличию вращательного движения барабана и поступательного движения фрезы изменяется траектория перемещения резца относительно дорожного покрытия, таким образом корпус резца принимает активное участие в процессе фрезерования.

На основе исследования поверхностей трения изношенных резцов установлен механизм разрушения поверхности корпуса. В динамике исследована интенсивность изнашивания резцов, размещенных в различных участках барабана фрезы, по высоте и в анализируемых сечениях.

Усовершенствованы математические зависимости, отображающие влияние геометрических размеров корпуса поворотного резца на величину давления и интенсивность изнашивания инструмента. Доказано, что эффективным методом повышения износостойкости инструмента является упрочнение корпуса резца за счет наплавки износостойкими сплавами.

Установлено влияние свойств изнашивающей среды и параметров эксплуатации рабочего органа на износостойкость в лабораторных и промышленных условиях изнашивания закрепленным абразивом. Изучен механизм разрушения поверхности трения при изменении скорости относительного перемещения детали.

Проведены лабораторные и промышленные испытания, позволившие установить влияние структурно-фазового состояния и системы легирования на способность сталей и сплавов сопротивляться изнашиванию в условиях эксплуатации инструментов. Доказано, что наиболее перспективными материалами для работы в условиях эксплуатации резцов дорожных фрез являются сплавы с высокой твердостью (63-70 HRC) и значительным содержанием упрочняющей избыточной фазы (60-70%) микротвердостью 18-30 ГПа, размещенной в пластичной матрице.

С помощью методов планирования эксперимента получены математические зависимости, а также трехмерные поверхности, которые отображают влияние химического состава сплавов системы Fe-C-Ti-B на твердость, относительную износостойкость и технологичность наплавленного металла. Для повышения износостойкости рабочей поверхности корпуса резца оптимизирован химический состав экспериментального наплавочного сплава.

Промышленные испытания резцов, упрочненных опытным сплавом по разра-ботанной технологии, показали увеличение их срока службы на 18 %. При этом эконо-мический эффект от внедрения предложенных технологий износостойкой наплавки разработанными сплавами достигается за счет увеличения срока службы инструмента.

Ключевые слова: абразивный износ, износостойкость, резец дорожной фрезы, параметры изнашивания, износостойкая наплавка, сплавы системы Fe-C-Ti-B.

ABSTRACT

Antoniuk D.A. Increasing of roadbulding machines work parts wear resistance. - Manuscript.

...