Влияние параметров процесса плакирования проволочным инструментом на уровень адгезионного сцепления | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №24 (104) декабрь-2 2015 г.

Дата публикации: 17.12.2015

Статья просмотрена: 43 раза

Библиографическое описание:

Зотов А. В. Влияние параметров процесса плакирования проволочным инструментом на уровень адгезионного сцепления // Молодой ученый. — 2015. — №24. — С. 131-134. — URL https://moluch.ru/archive/104/24534/ (дата обращения: 18.07.2018).

 

Приведен алгоритм расчета коэффициента относительной прочности сцепления частиц покрытия с обрабатываемым изделием. Рассмотрено влияние параметров проволочного инструмента, режимов плакирования, температуры основы обрабатываемого изделия на температуру в контакте инструмента с деталью и коэффициент относительной прочности сцепления.

Ключевые слова: проволочный инструмент, плакирование, адгезия.

 

Формирование поверхностных слоев с требуемым уровнем эксплуатационных характеристик методом плакирования проволочным инструментом, в настоящее время, приобретает всё большую популярность. Нанесение покрытий подобным образом применяют при обработке металлопродукции [1,2], деталей технологического оборудования [3–5] и инструмента [6].

При этом важно, впрочем, как и при любом способе нанесения покрытий, правильно оценивать уровень адгезионного сцепления наносимого материала с основой обрабатываемого изделия.

За индикатор примем коэффициент относительной прочности сцепления частиц в результате протекания химической реакции в контакте с учетом энергии механической активации [7]:

,

где ν — частота собственных колебаний атомов, с-1; tо — время физико-химического взаимодействия частицы с основой, мин; Kем — коэффициент механической активации; Еа — энергия термической активации, Дж; kБ — постоянная Больцмана; θk — температура контакта, измеренная по абсолютной шкале, К.

Температуру контакта частицы с основой во время их взаимодействия определим по зависимости [5]:

,

где θо — температура основы, °С; Kεt — критерий тепловой активности материала покрытия по отношению к материалу основы; nc — коэффициент остывания материала покрытия при переносе его к изделию; θпл — температура плавления материала покрытия, °С; KL — критерий, оценивающий теплоту плавления L материала покрытия; α — коэффициент, оценивающий взаимосвязь критериев тепловой активности и теплоты плавления.

При определении температуры основы, учтем неравномерность распределения расстояния между пятнами контакта гибких элементов с поверхностью при скольжении, а из-за соотношения размеров пятен контакта с расстоянием между ними примем источники теплоты как точечные

Температуру точечного источника определим выражением [8]:

,

где Q — мощность источника, Вт; λЧ — коэффициент теплопроводности обрабатываемого материала, Вт/(м·ºС); ψ = x/S1, ζ = y/S2 — безразмерные координаты точки на поверхности тела, м; εη = S2/S1 — коэффициент кратности шага.

Суммарное влияние всех проволочек на локальную температуру точечного источника определим выражением [8]:

.

Считаем, что средняя температура на длине зоны контакта равна средней температуре между двумя соседними пятнами контакта в соответствующем направлении:

где φS = S1/dп.к. — безразмерная координата; dп.к. — диаметр пятна контакта, м.

На рисунке 1 представлены графики зависимости температуры контакта от температуры основы при рекомендуемых коэффициентах остывания nc.

Энергию термической активации поверхности с основой определим аналогично процессу напыления, исходя из предположения, что при определенной температуре контакта в реакцию вступает 70 % атомов, находящихся в контакте:

.

Время физико-химического взаимодействия частицы с основой определим согласно [7] продолжительностью деформации частицы при превращении её из капли условного диаметра dусл в мазок, длиной lм под действием давления ворса на участке скольжения:

,

где Vτ1 — касательная составляющая скорости деформации частицы, м/с.

Описание: Рис

Рис. 1. Температура контакта при плакировании оловянной бронзой: 1 — nc = 0,95; 2 — nc = 0,85; 3 — nc = 0,7

 

Длину деформированной частицы определим по выражению:

,

где Vч — объем частицы, сброшенной на поверхность гибким элементом при входе ворса в контакт, м3; hм — толщина мазка при деформации частицы, м; bм — ширина мазка при деформации частицы, м.

Введем допущение, что объем капли на торце гибкого элемента представляет собой шаровой сегмент, что подтверждено экспериментально [9].

После выхода из зацепления гибкого элемента с донором в материале частицы происходит обратный фазовый переход в кристаллическое состояние.

Объем капли найдем из известных геометрических выражений:

; ; ,

где Rш — радиус шара, м; hсегм — высота сегмента шара, м; θсм — угол смачивания, град.

Коэффициент механической активации найдем из выражения:

где EP — энергия механической активации

На рисунке 2 представлены графики зависимости коэффициента относительной прочности сцепления частиц покрытия с основой от физико-механических факторов процесса плакирования.

Описание: рисунок 3

Рис. 2. Зависимость коэффициента относительного сцепления от параметров плакирования

 

Таким образом, можно легко определить параметры плакирования проволочным инструментом, при которых достигается необходимый уровень адгезионного сцепления покрытия с основой с обеспечением необходимой точности [10] при модернизации технологического оборудования.

 

Литература:

 

  1.      Пат. (полезная модель) № 17704 Российская Федерация, МПК В 23 К 20/12. Устройство для нанесения покрытий на длинномерные изделия / В. И. Кадошников, К. Н. Вдовин, Е. В. Куликова, С. В. Куликов, М. В. Кадошникова; заявитель и патентообладатель Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова. — № 2005101674/22; заявл. 24.01.05; опубл. 27.06.05. — 7 с. — ил.
  2.      Пат. № 17571 Республика Беларусь, МПК В 24 В 39/00, С 23 С 26/00. Способ нанесения металлического покрытия на изделие / М. Г. Киселев, А. В. Дроздов.; заявитель и патентообладатель Белорусский национальный технический университет. — № 20101811; заявл. 16.12.10; опубл. 30.08.12. — 3 с. — ил.
  3.      Леванцевич, М. А. Исследование влияния покрытий на антискачковые свойства направляющих скольжения / М. А. Леванцевич, Н. Н. Максимченко, В. Н. Калач // СТИН. — 2012. — № 9. — С. 4–8.
  4.      Белевский, Л. С. Модификация поверхности и восстановление деталей фрикционной комбинированной обработкой / Л. С. Белевский, И. В. Белевская, Ю. Ю. Ефимова // Ремонт, восстановление, модернизация. — 2014. — № 4. — С. 24–27.
  5.      Пат. № 2353447 Российская Федерация, МПК В 21 В 28/02. Способ обработки прокатных валков / А. М. Чумиков, А. В. Титов, В. П. Анцупов, О. В. Казаков, С. И. Платов, А. В. Анцупов, А. В. Анцупов, С. П. Шинкевич; заявитель и патентообладатель ОАО Магнитогорский металлургический комбинат. — № 2007119758/02; заявл. 28.05.07; опубл. 10.12.08, Бюл. № 12. — 6 с. — ил.
  6.      Анцупов, В. П. Повышение стойкости режущего инструмента нанесением композиционных антифрикционных покрытий / В. П. Анцупов, А. Н. Завалищин, В. И. Кадошников, Р. Р. Дема // Технология машиностроения. — 2003. — № 4. — С. 10–11.
  7.      Анцупов, В. П. Теория и практика плакирования изделий гибким инструментом: Монография / В. П. Анцупов. — Магнитогорск: МГТУ им. Носова, 1999. — 241 с.
  8.      Зотов, А. В. Тепловая модель при обработке проволочным инструментом / А. В. Зотов, Д. А. Расторгуев // Теплофизические и технологические аспекты повышения эффективности машиностроительного производства: труды IV международной научно-технической конференции. — Тольятти: ТГУ. — 2015. –Ч.1. — С. 31–34
  9.      Платов, С. И. Модель формирования толщины плакированного слоя на деталях пар трения технологического оборудования / С. И. Платов, Р. Р. Дема, А. В. Зотов // Вестник МГТУ им. Носова, 2013. — № 1. — С. 69–72.
  10. Левашкин, Д. Г. Методологические аспекты обеспечения точности и жесткости реконфигурируемых производственных систем с применением автоматически сменных узлов / Д. Г. Левашкин // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. — 2014. — № 4. (30) — С. 30–36.
Основные термины (генерируются автоматически): механическая активация, проволочный инструмент, температура основы, гибкий элемент, деформация частицы, температура контакта, обрабатываемое изделие, технологическое оборудование, точечный источник, относительная прочность сцепления частиц покрытия.


Ключевые слова

проволочный инструмент, плакирование, адгезия.

Похожие статьи

Эффективный способ повышения прочности поверхностных...

Покрытие создается за счет адгезии, возникающей при соударении частиц на поверхности основания.

Температура плазменной струи достигает 5000–5500 0С, а скорость истечения

Все это приводит к повышению прочности сцепления напыленного материала с изделием.

Покрытие для режущего инструмента | Статья в журнале...

Структуру и адгезию покрытия инструмента, и их режущие свойства предопределяет многие параметры: оптимизация температуры нанесения покрытий, повышение степени ионизации, скорости и плотности потока напыляемых частиц, конфигурация технологической оснастки...

Эффективный способ упрочнения обработки поверхностного слоя...

температура места контакта инструмента с деталью в зоне деформирования 100–150 0С, что в 3–5 раз меньше, чем при обкатывание шаром.

Повышение прочности и долговечности деталей машин поверхностным пластическим деформированием/Под.ред. И. В. Кудрявцева...

Упрочнение поверхностного слоя деталей машин виброударной...

Они являются следствием фазовых превращений, изменения температуры, анизотропии механических свойств отдельных зерен, границ зерен и распада зерен на блоки при пластической деформации [1].

Сила ударного импульса частицы рабочей среды.

Влияние параметров гальванического процесса на микротвёрдость...

Изменение микротвердости покрытия исодержания никеля взависимости от температуры электролита.

Влияние параметров процесса плакирования проволочным инструментом на уровень адгезионного сцепления.

Модификация клеевых композиций наносоединениями углерода...

Анализ полученных СЗМ изображений показал, что частицы наноразмерного типа влияют на поверхностную структуру изготавливаемых клеевых композиций, а испытания на прочность позволили выявить взаимосвязь характера изменения свойств клеевого соединения с...

Напряженно-деформированное состояние режущей части...

Температура, действующая на режущие кромки при сверлении труднообрабатываемых материалов изменяется в интервале от 300

Определение критических значений деформации и напряжения режущей части сверла, позволяет прогнозировать прочность инструмента.

Анализ состояния поверхностных слоев металлов при различных...

Одной из основных причин интенсивного износа абразивного инструмента и плохого качества обрабатываемой поверхности при шлифовании металлов является протекание

Коэффициент трения зависит от двух факторов, поверхностной адгезии и механической деформации.

Разработка технологии лазерного упрочнения штампового...

Наиболее часто такие дефекты штампов встречаются, когда штамповку производят со значительным перемещением металла по рабочим поверхностям штампа, что увеличивает время контакта обрабатываемого металла с инструментом, а это увеличивает износ.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Эффективный способ повышения прочности поверхностных...

Покрытие создается за счет адгезии, возникающей при соударении частиц на поверхности основания.

Температура плазменной струи достигает 5000–5500 0С, а скорость истечения

Все это приводит к повышению прочности сцепления напыленного материала с изделием.

Покрытие для режущего инструмента | Статья в журнале...

Структуру и адгезию покрытия инструмента, и их режущие свойства предопределяет многие параметры: оптимизация температуры нанесения покрытий, повышение степени ионизации, скорости и плотности потока напыляемых частиц, конфигурация технологической оснастки...

Эффективный способ упрочнения обработки поверхностного слоя...

температура места контакта инструмента с деталью в зоне деформирования 100–150 0С, что в 3–5 раз меньше, чем при обкатывание шаром.

Повышение прочности и долговечности деталей машин поверхностным пластическим деформированием/Под.ред. И. В. Кудрявцева...

Упрочнение поверхностного слоя деталей машин виброударной...

Они являются следствием фазовых превращений, изменения температуры, анизотропии механических свойств отдельных зерен, границ зерен и распада зерен на блоки при пластической деформации [1].

Сила ударного импульса частицы рабочей среды.

Влияние параметров гальванического процесса на микротвёрдость...

Изменение микротвердости покрытия исодержания никеля взависимости от температуры электролита.

Влияние параметров процесса плакирования проволочным инструментом на уровень адгезионного сцепления.

Модификация клеевых композиций наносоединениями углерода...

Анализ полученных СЗМ изображений показал, что частицы наноразмерного типа влияют на поверхностную структуру изготавливаемых клеевых композиций, а испытания на прочность позволили выявить взаимосвязь характера изменения свойств клеевого соединения с...

Напряженно-деформированное состояние режущей части...

Температура, действующая на режущие кромки при сверлении труднообрабатываемых материалов изменяется в интервале от 300

Определение критических значений деформации и напряжения режущей части сверла, позволяет прогнозировать прочность инструмента.

Анализ состояния поверхностных слоев металлов при различных...

Одной из основных причин интенсивного износа абразивного инструмента и плохого качества обрабатываемой поверхности при шлифовании металлов является протекание

Коэффициент трения зависит от двух факторов, поверхностной адгезии и механической деформации.

Разработка технологии лазерного упрочнения штампового...

Наиболее часто такие дефекты штампов встречаются, когда штамповку производят со значительным перемещением металла по рабочим поверхностям штампа, что увеличивает время контакта обрабатываемого металла с инструментом, а это увеличивает износ.

Задать вопрос