Рефераты ғылыми жетекші: техника ғылымдарының кандидаты, Е. Н. Ысқақ Қазақстан Республикасы

ӘОЖ.532.72;551.524.37;631.3

Қолжазба құқығында

АЛЕНОВ ҚАНАТ ТАБЫНҰЛЫ

АУЫЛШАРУАШЫЛЫҚ МАШИНАЛАРЫНЫҢ ЖҰМЫС ҚҰРАЛЫН ДИФФУЗИЯЛЫҚ ҚАТЫРУ ТӘСІЛІМЕН ҚАЛПЫНА КЕЛТІРУ ТЕХНОЛОГИЯСЫ

6М080600 – Аграрлық техника және технология мамандығы бойынша «Ауылшаруашылық ғылымының» магистрі академиялық

дәрежесін алу үшін дайындалған диссертацияның

РЕФЕРАТЫ

Ғылыми жетекші: техника ғылымдарының кандидаты,

Е.Н.Ысқақ

Қазақстан Республикасы

Қызылорда, 2013 ж
Жұмыс Қорқыт Ата атындағы Қызылорда мемлекеттік университетінің

«Агроинженерия және көлікті пайдалану» кафедрасында орындалған

Ғылыми жетекшісі: т.ғ.к., Е.Н.Ысқақ

Ғылыми оппоненті: т.ғ.д., профессор Н. А.Умбеталиев

Қорғау 2013 жылы « 8 » маусым

Қорқыт Ата атындағы Қызылорда мемлекеттік университеті

Жаратылыстану және аграрлы технологиялар институтында өтеді. (Мекен-жайы: 120014, Қызылорда қаласы, Ы.Жақаев көшесі, 67 №4 оқу ғимараты, ауд 201).

Диссертациямен Қорқыт Ата атындағы Қызылорда мемлекеттік университетінің Ғылыми-техникалық кітапханасында танысуға болады.

Кіріспе

Өндірісті жетілдірудің негізгі факторларының бірі үнемдеу болып табылады, олай болған жағдайда еліміздегі ауылшаруашылық өнімдеріне өсіп келе жатқан сұранысты қалыптастырып, агроөнеркәсібінің материалды-техникалық базасын нығайтып, ауылдық жерлердің әлеуметтік жағдайын көтеруге қол жеткізуге болар еді.

Қойылған талаптарды іске асырудың негізі – ғылыми-техникалық жетістіктерді қолдана отырып алынған нәтижелерді әрі қарай өндіріске, басқаруға, қызмет көрсету саласында және өмірде қолдану болып табылады.

Қазіргі ғылыми-техникалық ізденістердің маңызды бағыттарының бірі – ауылшаруашылық машиналарының жұмыс құралын диффузиялық қатыру тәсілімен қалпына келтіру болып табылады, бұл тәсілді қолдану арқылы жоғары өнімді және тиімді нәтижелерге қол жеткізуге болатынын, осы бағытта жүргізілген зерттеу нәтижелері көрсетіп отыр.

Жаңа бөлшектерді дайындау немесе мүжілген құралдарды қалпына келтіру үшін қолданылатын диффузиялық қатыру тәсілі арқылы негізгі және балқытылған металдардың қасиеттерін сақтай отырып берік және қажалуға төзімді бейметал бұйымдарын алуға болады.

Ауылшаруашылық және басқада салаларда бейметал бұйымдарын қолдану олардың жұмыс істеу барысында қажалуға төзімділігін арттырады. Жөндеу жүргізетін өндіріс орындарына қалпына келтірілген немесе балқымамен қапталған жаңа бөлшектерге қойылатын талаптарға сәйкес биметал бұйымдарының сапасын арттыру жолдарын қарастыру мақсаттары қойылып отыр. Қалпына келтірілген және қапталған бөлшектердің беріктігін және мерзімінің ұзақтығын сапалы қорытпалармен техникалық процесстерді отпимизациялау арқылы іске асыруға болады.

Зерттеу тақырыбының өзектілігі. Материалдардың қажалуға төзімділігі мен қажалып мүжілу саласын зерттеу ғылымының қазіргі жетістіктерін саралай келе, ауылшаруашылығы және жол, мелиоративтік машиналарының жұмыс құралдарының қалпына келтіру немесе жаңасын қаптау арқылы жұмыс мерзімін ұзарту конструктивтік және технологиялық факторлардың тиімді жолдарын табу арқылы іске асырылады.

Бөлшектердің жұмыс беттіктерін қажалуға төзімді қорытпалармен қаптаумен қатар, олардың қызметтік қасиеттерін қалыптастыру мақсаты қойылып отыр. Іс жүзінде көптеген тәсілдермен осындай металдармен қаптау жұмыстарын орындау қиыншылық туғызады.

Осындай бейметал қабаттарын алу талаптарына дуффузиялық қатыру тәсілі сәйкес келеді.

Жұмыс мақсаты. Ауылшаруашылық машиналарының жұмыс құралын қажалуға төзімді қорытпалармен диффузиялық қатыру тәсілімен жарамсыз бөлшектерді қалпына келтіру немесе жаңасының жұмыс беттігін қатайтудың технологиялық процесстерді зерттеу және жасау.

Қойылған талаптарға сай келесі зерттеулер қарастырылған:

Ауылшаруашылығы машиналарының жұмыс құралының – технологиялық ерекшеліктерін және жұмыс істеу жағдайларына талдау.
Диффузиялық қатыру тәсілін іске асыру үшін жұмыс беттігін дайындаудың технологиялық үрдісінің параметрлерін зерттеу.
Диффузиялық қатыру үрдісінің тиімді режимдерінің мәнін анықтау және зерттеу.
Ауылшаруашылығы машиналарының жұмыс құралдарының жұмыс беттігін тазалау үшін флюс құрамын негіздеу.
Ауылшаруашылығы машиналарының жұмыс құралдарының жұмыс беттігін балқыту үшін керекті қажалуға төзімді материалдарды таңдау.
Диффузиялық қатыру тәсілімен дайындалған ауылшаруашылығы машиналарының жұмыс құралдарының сапасын зерттеу.
Балқытылған беттіктердің физика – механикалық қасиеттерін, қызметтерінің негізгі факторларын және пайдалану сенімділігін зерттеу.
Диффузиялық қатыру тәсілін пайдаланудың ұсынысын дайындау.
Бөлшектерді қалпына келтірудің техника – экономикалық тиімділігін есептеу.

Зерттеу әдістері. Ауыл шаруашылығы машиналарының жұмыс құралдарының жұмыс атқару жағдайын зерттеу (жұмыс бетіне түсетін қысым, қозғалыс жылдамдығы, соққылау күштері және т.б.)

Бөлшек материалының химиялық құрамын және физика-механикалық қасиеттерін зерттеу.

Бөлшектің жұмыс беттігінің пішіні және мөлшерінің балқытып қатыру процесстеріне тигізетін әсерін зерттеу.

Қолдануға техникалық мүмкін тәсілдерді анықтау (жұмыс өнімділігі, керекті қызметтік қасиетке ие қапталған материалдар алу, үрдісті автоматтандыру және механикаландыру мүмкінділігі, жұмыс тиімділігі .

Зерттеудің ғылыми жаңалығы. Теориялық және эскперимент түрінде ауыл шаруашылық және мелиоративтік машиналардың жұмыс құралдарын қалпына келтіру және қаптау үшін қатыру тәсілінің негізгі режимдері анықталған.

Жұмыстың практикалық құндылығы. Жұмыс беттігін тазалау үшін қолданылатын флюстер құрамы, дуффузиялық қатыру тәсілінің негізгі режимдері анықталып сараланды, осыған орай қатырудың технологиялық процесстер дайындалды. Жаңа технология бейметалл бұйымдарының жұмыс мерзімі заводта шығарылған жаңа бұйыммен салыстырғанда 2,5...3,5 есеге артады, ал бөлшекті қалпына келтіруге немесе қатайтуға кететін шығын мөлшері жаңа бөлшек құнының 20% құрайды.

Жұмыстың мазмұны – Диссертациялық жұмыс бойынша 3 ғылыми мақала жарияланаған.

Диссертациялық жұмыстың көлемі мен құрылымы. Диссертациялық жұмыс бөлімнен, жалпы қорытындыдан және әдебиеттер тізімінен тұрады.

Негізгі бөлім

Ауылшаруашылық машиналарының жұмыс құралдары механикалық қажалу түрлерінің бірі – мүжілуге ұшырайды. Сызықтың мүжілуге байланысты бөлшектің жұмыс бөлігінің мөлшерімен пішіні өзгереді, осыған орай ол өзінің атқаратын жұмысына жарамсыз болып қалады. Ауылшаруашылық машиналарының жұмыс құралдарының мүжілуі өте күрделі түрде өтетін процесс. Қажалатын ортада жұмыс істейтін көптеген бөлшектер үшін олардың қажалуға төзімділігін арттыру мәселесі әлі шешімін таппаған. Әсіресе қажалуға төзімділігі жоғары бөлшектерді дайындау технологиясы қазіргі талаптардан қалып келеді.

Ауылшаруашылық машиналарының жұмыс құралдарын дайындау үшін 45г,65Г,70Г құралмалы болаттарын пайдаланады. Бұндай бөлшектердің жұмыс беттігін дайындау кезінде оларды шынықтырып өңдейді. Бірақ бұның өзі іс жүзінде онша пайдалы емес, себебі құралмалы болаттардан дайындалып шынықтырылған бөлшектердің жұмыс беттігі кварц бөлшектерінің микротырнау және микрокесу әсерлерінен мүжіледі.

Қажалу ортасында жұмыс атқаратын құралдарды қалпына келтіру түрлері. Жол салу, құрылыс және ауылшаруашылық машиналарының жұмыс құралдарын жұмыс барысында қажалуын талдау кезінде олардың жүзінің геометриясымен пішіні өзгеріске ұшырайтыны анықталды. Құралдардың бұндай өзгерістері жұмыс беттіктерінің жер өңдеу кезінде топырақтағы қажағыш элементтерінің кесу жүзінің артқы жағына әсерінен болады. Осындай қажалу түрі барлық ауылшаруашылық машиналарының жұмыс құралдарында кездеседі. Қажалу барысында құралдың негізгі бөлігінде фаска пайда болады, оның түрі дайындау кездегіден бөлек болады.

Ауылшаруашылық машиналарының жұмыс құралдарының жүзі мұқалып, металдардың қалыңдығы жұқарып қажалуға ұшырайды. Осыған орай жұмыс құралдарын қалпына келтіру немесе нығайту тәсілдерінің ішінде кең тарағаны балқыту түрі [3,4,5,6,7,9,12,20,28,34,41]. Балқытып қосу арқылы құралдардың жұмыс беттіктерінде керекті химиялық құрамда жоғарғы қаттылықпен және қажалуға төзімді кез-келген қалыңдықпен балқыма алуға болады. [103]. Балқыту процесінің ерекшілігі оның жоғары өнімділігінде, қойылатын талаптарға сай 0,4 кг/сағ-60кг/сағ аралығында өтеді, сонымен қатар оны механикаландыру және автоматтандыруға болады.

Ауылшаруашылығы машиналарының жұмыс құралдарын балқытып қатыру тәсілімен қалпына келтіру және қатайту. Қазіргі таңда анықталғандай екі дене арасындағы қажалу жылдамдығы 0,15...0,5 м/с аралығында жүрсе мүжілу әсері болмайды [1,10,11].

Жол құрылысы техникаларының жер өңдеу құралдарының жұмысын қарастырсақ, жұмыстық беттіктерге әсер ететін қысым жанасу кезінде топырақтың жаншылу кедергісінен пайда болады [1,14]. Жер өңдеу құралдарының талаптарға сай келетін қозғалыс жылдамдығы 1,76...2,8 м/с құрайды [14]. Осыған байланысты қозғалыс жылдамдығы қажалу қарқындылығынан артып кетеді. Сонымен қатар осындай жылдамдықпен жылжып құралдар топырақтардағы тастардың соққысына ұшырайды, сондықтан ауылшаруашылық машиналарының жұмыс құралдары қажалу мен қатар соққыға төзімді болу керек [39].

Құралдардың қажалу қарқындылығы топырақ құрамына байланысты өтеді. Құмды және құмшауытты жерлерде өңдеу құралдары тез мүжіліп, істен шығады. Жер өңдеу құралдарының мүжілу процесіне талдау жасау барысында желінген қабаттың қалыңдығы бөлшектің симметрия жазықтығында жиектен 5мм қашықтығында қарағанымызда 9...10мм және 16...18 мм құрайды [36,48,117].

Дуффузиялық қатыру технологиялық процессі төмендегі негізгі операциялардан тұрады:

балқыту беттігін тазалау (активациялау);
дайындаманы кристализаторға орналастыру;
құю материалын балқыту;
беттікпен кристализатор арасындағы саңылауға балқыманы құю;
балқыманың қатуы және бөлшекті суыту;

Балқыма материалдарын таңдау барысында көптеген ұсыныстарға сүйене отырып, қажалуға төзімді материалдарды бағыттарына қарай іріктеп алдық [8,35,38,50,112,117]. Қажалу ортасында жұмыс атқаратын балқыма материалдары шартты түрде топтарға бөлінген. Балқыма материалын жұмыс істеу жағдайына байланысты және балқыма материалын жапсыру тәсіліне қарай таңдау жүргізу ұсынылады.

Бөлшек беттіктерін тазалау әдістері. Балқыманы қатыру тәсілін жүзеге асыруға қойылатын талаптардың бірі, ол беттіктердің таза болуы, оны іске асыру үшін әртүрлі тазалау жұмыстары жүргізіледі

Біздің жағдайда беттікті оксидтерден тазалау үшін флюс қолдану ұсынылады, ол тазалаумен қатар беттікті әрі қарай тотығудан қорғайды. Балқытып қатыру кезінде жол құрылысы және мелиоративтік машиналарының жұмыс құралдарының тек қана жұмысшы бөлігін қыздыруды ғана керек етеді.

Беттікті тазалау кезінде флюстеудің төмендегі тәсілдерін қолдануға болады:

сұйық флюске батыру;
флюсті ұнтақ түрінде сеуіп және оны балқыту;
флюсті паста күйінде жағу;
бөлшекті қайнаған бураға батыру және бөлшекті қыздырып сұйық флюске батыру;

Диффузиялық қатыру кезінде түйіспенің пайда болуын зерттеудің теориялық алғышарттары.

Металл подложкаға металды қатыру процесінің жалпы сұлбасы Металл бетіне тозуға төзімді материалды қорытпалармен қаптау процесінде (үрдісінде) жылу, механикалық, физика – механикалық құбылыстардың кинетикасын ескеру қажет, олардың процеске өзара әрекет үлесі мен сипаты уақыт бойынша едәуір өзгереді.

Мысалы, қатыру қабат қалыңдығы қатыру қабаттың орташа температурасы «ликвидус» температурасынан төмен жағдайда металл түйіспесінің балқымамен шекара арқылы максималды жылу ағыны кезінде максималды жылдамдықпен артады. Балқыманың минимальды мүмкін температурасында металл мен балқыма арасындағы температуралардың максимальды айырмашылығы осы шартқа сәйкес келеді. Бұл шартты қамтамасыз ету үшін бұлауға салу алдында подложканы салқындату қажет, бірақ суық металл балқымамен суланбайды.

Бірінші жанасудың пайда болуы. Диффузиялық қатыру қабатты алу процесі екі металл бетінің түйісуінен басталады – қатты подложка мен оларды бөліп тұрған флюс қабаты арқылы бұлаудың сүйық металлы. Флюс қабаты металдарды бөліп тұрған саңылаудан сығылып шығарылған кезде металдар түйісулері болады, ал оған дейін флюс құрамдастарының беттерінің жақындасу әсерінен саңылау каналдарынан флюстың тұтқырлы сүйығы ығыса бастайды. Осы үрдістің есептік сұлбасы 1-суретте көрсетілген. Суретте көрсетілгендей өлшемдік сипаты бар тілік 1 балқытылған сұйыққа 2 енгізіледі, ену барысында флюс қабатын 3 Ғ күштері әсерімен ыдыратады. Бұл есептік сұлбада алғашқы этапта керекті тереңдігі ескерілмейді (1-суретте штрих сызығымен көрсетілген).

Келесі ескерілмеген факторлардың бірі болып температуралардың әсері, бұл жерде біз флюс және ванна температураларын тұрақты деп алып, сондықтан тұтқырлықты да тұрақты деп санаймыз. Эксперименттегі ℓ және Ę геометриялық сипаттарын жеңіл анықталады деп алсақ және флюс тұтқырлығын сынақ температурасында өлшегеннен кейін беттіктердің бір-біріне жақындау жылдамдығымен соны атқаратын күш арасында байланыс барын байқаймыз.

Бұл типті есептер майлау гидродинамикалық теориясында шешіледі, онда сұйықтық үйкелісін қамтамасыз ету жағдайында екі беттер арасында майлау қабатының сығылуы қарастырылады. Біз қарастырып отырған есеп қайтымды есеп болып табылады.

1 030

1-тілік; 2-сұйық балқыма; 3-флюс қабаты.

Сурет 1 – Алғашқы жанасудың пайда болуы

Диффузиялық қатыру процесінің басталуын қамтамасыз ету үшін флюс қабатын саңылаудан сығу нәтижесінде екі беттің түйісуін қамтамасыз ету қажет. Метал беттіктері бір-біріне υ жылдамдығымен жақындауын қамтамасыз ететін Ғ күшін төмендегі формула арқылы табамыз.

(1)

бұл жерде – ванна бетіне тілікті қысатын күш;

– эмпириялық коэффициент, К≈6;

– флюс тұтқырлығы, Па∙с;

– беттіктердің жақындау жылдамдығы, м/с;

– тілік беттігінің өлшем сипаты, м;

– флюстың орташа қалыңдығы, м;

Белгілі: =0,1 Па∙с; =0,01м; =0,00001м; мәндерін ала отырып флюс қабатын 1 сек. Тесу үшін =7H күш жұмсаймыз.

Жоғарыда айтылғандай бұл есептік сұлбада ванна беттігі түсірілетін күш әсерін майысатынын ескермейміз. Үрдістің нақты сұлбасы 5-суретте көрсетілген. Бұл жерде 4-суреттегі белгілерден басқа – көлденең беттіктегі флюс қалыңдығы және – тіліктің жоғарғы қабырғасындағы флюс қалыңдығы енгізілген, біздің жағдайда деп есептейміз.

Үлгінің көлденең және жоғарғы беттіктер арасындағы қырдағы флюс қабатында өтетін майысу аймағында кезінде коэффициенті 2 тең жергілікті кедергі орын алады. Егер болған жағдайда беттіктердің жанасуы тіліктің жиегімен сұйық металл бетінен ығысып шығуына дейін өтіп қатқан қабатта шлак пайда болады.

Флюстердің «архимед күштері» әсерінен қалқып шығу жылдамдығы Стокс теңдеуімен анықталады:

(2)

Флюс түйіршігінің радиусі болғанда, қалқып шығу жылдамдығын деп есептейміз.

Беттіктің шайылу бағытының қозғалысы қалыптасқан режимінде флюстерді сұйық ваннасы бетінен тілік арасындағы қуыстан ығыстыру және ығысуға кедергі келтіретін күштерді тең деп есептеп, осы квазистационарлық үрдістің сұлбасын 3-суретте келтіреміз.

1 035

1-тілік; 2-флюс.

Сурет 3 – Флюсті ығыстыруда әсер ететін және ығысуға кедергі келтіретін күштердің теңестірілген сұлбасы

Бұл жерде – капилляр ұзындығы; - радиусы; - шайылу бұрышы; -капилляр қалыңдығы.

Ламинарлық сүзгілеу заңына сәйкес, жылдамдықпен тұтқырлы сұйықтың ағуының қысымдар айырмасы:

(3)

Бұл флюстың ағуына кедергі жасайтын фактор, яғни ығыстыратын факторлар:

а) капиллярлық күші (қысым)

(4)

бұл жерде шамасы үлкен және

б) архимед күші (5)

Осыдан квазистанционарлық режим төмендегі теңдаумен өрнектеледі:

(6)

немесе (7)

осы жерде табамыз: (8)

Табылған (8) теңдеумен сұйық металға тілікті батырудың керекті ең жоғарғы жылдамдығын анықтаймыз. Осы теңдеуді талдау барысында бірінші капиллярлық фактор екінші архимедтік фактордан екі есе жоғары екенін осы теңдеу бойынша табылған мәні экспертментпен дәленделді.

Эксперименталды үлгілердің геометриялық сипаттамалары. Тәжірибе үлгілерінде шайылу жиектерінің пайда болу жағдайларын қарастырамыз. 3-суретте подложкамен жанасатын қату қабаттың жоғарғы жиегінің 7 шлифтерінің суреттері келтірілген. Бұл жиекте кескіндеме жоғарыда қарастырылған факторлар әсерінен пайда болады. Бірақ үлгіні белгілі бір жылдамдықпен батыру кейін балқытылған металмен ваннадан жылдам оны алу процесі жиектің алғашқыда пайда болған кескіндемесіне белгілі бір бұрмалаулар енгізеді. Бұл бұрмалауларды сапалы түрде қарастырайық.

Егер үлгіні үлкен жылдамдықпен сұйық металдан шығарған уақытта толық қатып үлгірмеген метал ауырлық және инерциялық күштері әсерінен қапталған металл тілік жиегіне қарай жылжып тамшы тәріздес пішінді құрайды. Осыған орай үлгіні сүйық металдан шығаруды аз уақыт ішінде төмен үдеумен іске асыру керек. Сүйық металға үлгіні бір қалыпты квазистационарлық батыру кезінде пайда болатын «нақты жиек» пішіні 3-суретте тұтас қалың сызықпен көрсетілген. Бұл суретте тұтас стрелкамен оның үлгіні шығару алдында кідірту әсерінен өзгеруі, ал штрих стрелкасымен ауырлық және инерциялық күштері әсерінен өзгеруі көрсетілген осының нәтижесінде түзілген жиек пішіні штрих-пунктир сызығымен көрсетілген.

Үлгіні ваннаға батыру жылдамдығын және оны шығару алдындағы үзілісті біле отырып ∆ һ′ мәнін табуға болады (мысалы Ư=0,1 м/с және F4=0,002с кезінде ∆ һ′ =0б2 мм болады). Ал һ″ мәнін табу күрделілеу, себебі тұтқырлықтың температураға тәуелділігі қатқан қабаттың екі бетіндегі температуралық аймақтардың жылдам өзгеру үрдісіне сәйкес байқалады.

1 036

Сурет 3 – Жиек пішінінің өзгеру сұлбасы

Беттік жиегінде қапталған қабаттың пішінін талдамдық зерттеу және талдау барысында 4-суретте қарастырылған беттік тереңдігі шайылу бұрышы және түбінің радиусы болатын капиллярлы цилиндірлік тамшыға ұқсас келетінін анықтадық. Метал ваннасы жағынан бұл канал қабырғасының жоғарғы жақ бөлігі тік бағыттан көлденең бағытқа өтіп ваннадағы сүйық метал деігейі бетіне сәйкес келеді.

Беттіктің берілген батыру жылдамдығы, флюс тұтқырлығы, шайылу бұрышы, флюс тығыздығы және метал ваннасының жалпы теңдеуі.

(9)

болған кезде тілік қозғалмайды, онда:

(10)

мұндағы (11)

Бұл жерде шекара жағдайы түріне ие:

Сурет 4 – Тілік беттігі жиегінде қаптау қабаты пішінінің түзілу сұлбасы

Зерттеу әдістемесі, жабдығы және объектілері.

Ауылшаруашылық машиналарының жұмыс құралдарын қалпына келтіру және қатайту өзекті мәселе және үлкен халық шаруашылық мәні бар. Осы айтылған мәселені шешу үшін қажалуға төзімді материалдармен балқытып қаптау тәсілінің теориялық және тәжірибелік түсініктер бар. Осыған орай осы тәсіл зерттеу нысаны ретінде қабылданды. Алдын-ала жүргізілген эксперименттермен болат тілікшелері беттігін эвтектикаға дейінгі шойындар балқымасымен қаптаудың уақытты-температуралық заңдылықтары анықталды. Сонымен қатар балқытудың технологиялық процессінің негізгі параметрлері және олардың қатқан қабат кинетикасына тигізетін әсері анықталды. Балқыма материалы ретінде қолданылатын материалға төмендегідей талаптар қойылады: қорытпа арзан болуы керек, көптен шығарылуы және соғылу-қажалу ортасында беріктігі жоғары болу қажет. Осы талаптарға сай деп КБХ ЦМТУ № 08-т-48-69 механикалық қоспасына қабылдадық КБХ қоспасы ХПИ (МИС) жіктеуі бойынша G түрлі қорытпалар тобына жатады. Бұл ұнтақ түрдегі механикалық қоспа, құрамында 60% феррохром, 6,3% ПЖ 1К темір ұнтағы, 5% № 08 – т-45 -68 ЦМТУ хром карбиді және 5% № 05-т-46-68 хром бориді болады. КБХ қоспасы 20% С-27 қорытпасымен бірге қолданылады. Біздің жағдайда жұмыс құралдарының жұмыс беттігін тазалау үшін қолданылатын флюсты 60% бура және 40% сусыздандырылған бор ангидридінен тұратын құрамды ұсынамыз.

Беттікті флюспен тазалау тәсілі екі түрде қолданылады, егер бөлшектің жұмыс беттігі бір жақты ғана балқытылса, онда сүйық флюске батыруды ұсынамыз. Жол құрылысы машиналарының жұмыс құралдары негізінен 45 және 65 маркалы болаттардан жасалады, олардың жылу және физикалық сипаттамалары 1273...1373 К аралығында.

Балқыма материалдарын балқыту үшін жоғары жиілікті ИСТ-0,06 қондырғысы қолданылады. Арнайы тигель графитті каркасқа орналастылып отқа төзімді АБН, БНЦ, кварц құмы, алюминий тотығы материалдарымен тығыздалады. Тигельдегі балқыма материалдары күйіп кетпеу үшін АН-348А флюсін қолданамыз.

Сүйық металдың температурасын өлшеу үшін арнайы қысқа уақытқа батырылатын термопаралар қолданылды, термо электрод ретінде ВР 20/5 вольфрамренийлік сым алынды.

Дуффузиялық қатыру тәсілі – жоғары өнімді процесс. Бұл үшін жоғары жиілікті ИСТ-0,16 балқыту қондырғысы қолданылады, онымен бірге ВПЧ-100-2400 жоғары жиілікті және ВПЧ-100-800 машиналық генераторы бар И34-100/8 индукциялық шынықтыру қондырғысы қолданылады.

И34-100/8 қондырғысы бөлшектің керекті жерін флюстеу кезінде жоғары жиілікті қыздыру үшін қажет

Бөлшекті қалпына келтірудің технологиялық процесі.

Бөлшектің жұмыс бетігін тазалау (активациялау) қолданылатын материал: Флюс (40 % бура және 60 бар ангидриді).

Қолдану түрі: ұнтақ ретінде себу немесе балқытылған флюске батыру.

Қондырғылар: ВПЧ-100-800 жоғары жиілікті генераторы бар И34-100/8 индукциялық шынықтыру қондырғысы.

Бөлшекті кристализаторға орналастыру.

Қолданылатын материал: графит

Қажалуға төзімді материалды балқыту;

Қолданылатын материалдар: 80 % КБХ қоспасы (60% феррохром, 6,3 % ПЖ 1К темір ұнтағы, 5 % хром бориді) 20 % С-27 қорытпасы.

Қондырғылар: ИСТ-0,16 материалдарды балқыту қондырғысы,

ВП4-100-2400 жоғары жиілікті геператоры.

Негізгі режимдері: Бөлшекті қыздыру температурасы

Т=1073...1123 К, балқыма материалының температурасы

Т=1723...1773 К.

Бөлшектің беттігімен кристализатор арасындағы саңылауға балқыманы құю (бөлшекті қалпына келтіргенде) немесе жаңа бөлшектің беттігін қатайту үшін тигельдегі балқымаға батыру.

Негізгі режимдері:

Балқымада ұстап тұру уақыты – 1...2 сек, балқыма қалыңдығы 1...2 мм.

Балқыманың қатуы және бөлшекті суыту. Негізгі режимдері: қажалуға төзімді материалдың қату уақыты – 0,5...1 сек, суу уақыты – 1,5...2 сағат.

Диффузиялық қатыру тәсілімен алынған қорытпалардың физика-

механикалық қасиеттерін зерттеу

Зерттеулер нәтижелері көрсеткендей диффузиялық қатыруға қолданылған қоспалардың химиялық құрамы балқытылған күйде болу ұзақтығына байланысты біршама өзгереді. Алынған нәтижелер негізінде дәлелденгендей АН – 348 А флюсының АБН бұйымдарының тигльдеріндегі сұйық күйіндегі қоспалар 0,5 .......3,0 сағат ішінде қосымша легірлеуді талап етеді.

Құрылымдық сараптама барысында балқытылған қабатқа бағытталған кристалдану мен ірі дәнді бағанды құрылым анықталған. Балқытылған және негізгі металдардың түйісу аймағында тұтас қосылыс пайда болады. Легірлеуші элементтер балқытылған қабат қалыңдығы бойынша біркелкі үйлестіріледі.

1 кестеде әртүрлі материалдардың соққы тұтқырлығын зерттеу нәтижелері берілген.

1 кесте. Бөлшек металы мен балқытылған қоспаның соққы тұтқырлығы

Үлгі материалы мен оның күйі

Соққы тұтқырлығы, кДж/м²

65Г болат, шыныққан

65Г болат, С-27 балқыған

65Г болат, КБХ балқыған

65Г болат, балқыған 80м.б. және С – 27 20м.б.

227
272,1

286,7
311,9

Келтірілген мәліметтерден анықталғандай, штамповка арқылы дайындалған тістер металының 56 .....61,5 НRС қаттылығына дейін соққы тұтқырлығы 227 кДж/м², ал диффузиялық қатырумен балқытылған қоспалардың соққы тұтқырлығы 311,9кДж/м² және 272,1кДж/м².

2 кестеде қатырумен балқытылған материалдар қаттылығының өлшем нәтижелері берілген.

2 кесте. қатырумен балқытылған қоспалардың қаттылығы.

Үлгі материалы

Қаттылық, НRС

Сыртқы бет жағынан

Бетке перпендикуляр жазықтықта

80м.б. және С – 27 20м.б.

С – 27

КБХ

59,0....61,5
48,0......51,0

43,5......51,5

58,5.....59,5

45,0.......49,0

46,5......48,5

Қаттылықты зерттеу нәтижелері көрсеткендей балқытылған қоспаның қаттылық анизотропиясымен қатар айырмашылық ерекшелігі – қаттылық мәндерінің жоғары тұрақтылығы.

Ілінісу мықтылығына бейметалл бөлшектерін зерттеу кезінде балқытылған қоспаның негізбен қосылыс тұтастығы анықталған. Қосылыс бетінде металл емес қоспалар саңылаулар, қуыстар, кеуектер болмаған.

Диффузиялық қатырумен алынған биометалда ілінісу мықтылығының жоғары деңгейі жабын металы мен негіз металының атом аралық өзара әрекет ету күштерін қамтамасыз етеді. Негізбен ілінісу мықтылығы бойынша бұл металл жабындары абразивті тозу жағдайында жұмыс істеуге арналған балқытылған металға қойылатын талаптарды қанағаттандырады.

Абразивті тозуға сынақтың алынған нәтижелері негізінде белгілі болғандай тозуға төзімділік үлгі материалының күйіне байланысты. Абразивті тозуға алынған сынақтар нәтижелері 3 кестеде берілген.

3 кесте. Абразивті тозуға әртүрлі материалдарды сынау нәтижелері.

Материал, оның күйі

Үйкеліс кезіндегі салыстырмалы тозуға төзімділік (γ)

Абразивті қабатқа

Бекітілген абразивтерге

45 болат, шыныққан

65Г болат, шыныққан

С -27, қатырумен балқыған

КБХ, қатырумен балқыған

65Г болат, балқыған 80м.б. және С – 27 20м.б., қатырумен балқыған

1,0

1,8

3,0
3,5

7,4

1,0
1,7

3,1
3,4

7,2

Зерттелген материалдар ішінен65Г болат, балқыған 80м.б. және С – 27 20м.б. тұратын қоспаның абразивті тозуға төзімділігі жоғары, үйкеліс кезінде оның салыстырмалы тозуға төзімділігі 45 болатпен салыстырғанда 7,2 есе, 65Г болатпен салыстырғанда 4,3 есе жоғары, бұл материалтозған бөлшектерді қалпына келтіруге және жаңаларды нығайтуға өте ыңғайлы. Балқытылған қоспа қабатының қалыңдығы 1,0 – 2,5 мм болғанда бейметалл бөлшектерінің қызмет мерзімі базалық зауыт технологиясы бойынша дайындалған бөлшектермен салыстырғанда екі және одан да көп есе ұзартылады.

Негізгі технологиялық параметрлер ретінде балқыма мен флюстау температурасын, подложканың өзара түйісу ұзақтығын атауға болады. Бұл параметрлер басқарылады, санды мәнін белгілі интервалда беруге болады, ол сәйкес қалыңдықта қатқан қоспа қабатын алуға мүмкіндік береді.

Диффузиялық қатыру тәсілімен қалпына үрдісін техника-

экономикалық бағалау

Стендті сынақтар көрсеткендей қалыңдығы 1,5 ....2,0 мм бейметалл тістерінің балқытылған металл жабындары эталонды бөлшектердің қызмет ету мерзімінен асып түседі. КБХ қоспасының 80 м.б. және сормайт – 27 20м.б. тұратын қоспаның салыстырмалы тозуға төзімділігі салыстырмалы сынақтар нәтижелері бойынша 45 шыныққан болатқа қатысты 5,5 есе жоғары.

Жөндеу өндірісінің бейметалл тістер өндірісіне өтуі балқыма үлескесінің өндірістік бағдарламасына шаққанда 200 мың бөлшек болады, 23498 мың теңге жылдық экономикалық табысты құрайды. Негізін екі қайтара қолдану есебінен бейметалл тістерін қалпына келтіру кезінде қосымша қаражатты үнемдеуге болады.

Балқыланатын материал шығыны, оның өзідік құнымен шығынның қосындысын береді. Бір тісті қалпына келтіруге орта есеппен 0,015кг қорытпа, 80 мас.б, КБХ қоспасы және 20 мас.б сормайта – 27, яғни ақшалай көрсеткіші 50 теңгені құраса, флюстің құны бір тіске шаққанда 5,0 теңгеге келеді.

Техника-экономикалық тиімділігін есептеулер арқылы ауылшаруашылық машиналарының жұмыс құралын қайта қалпына келтіргенде, оның бүкіл жұмыс уақытында пайдаланғанда 2 рет қана балқылап қайта қалпына келтіруге болатындығын көреміз. Бірінші рет жұмыс құралын жаңа бөлшек ретінде өндірісте балқылап қаптайды. Екінші рет балқытып қаптаған қаптамаға жарықшалар немесе тозған жағдайда оны қайта қалпына келтіруге болады.

Қорытынды

5.1. Ауылшаруашылығы машиналарының базалық технология бойынша дайындалған жұмыс құралдарының жұмыс мерзімі аз болып келеді. Жаңа бөлшектердің жұмыс мерзімін ұзарту және жарамсыздарын қалпына келтіру үшін қажалуға төзімді материалдармен диффузиялық қатыру тәсілі ұсынылады. Бұл процесстің негізгі параметрлері: балқыманың (Т1), флюстеудің (Т2) бастапқы температурасы, тілік пен балқыманың түйісуінің қабат қалыңдығы және қасиеттеріне әсері;

5.2. Сынамалық түрде қатқан қабаттың қалыңдығының өзгеруң балқымамен флюстеудің бастапқы температурасы, батыру жылдамдығы, қорытпа мен бөлшек материалының жылу физикалық сипаты, тілік қалыңдығы және үрдіс ұзақтығы әсерінен болатыны анықталды.

5.3. Ауыл шаруашылығы машиналарының жұмыс құралдарын қалпына келтіру үшін қолданатын қорытпаның тиімді құрамы 80% КБХ қоспасынан 20% С-27 қорытпасын ұсынамыз. Бұндай құрамдағы қорытпа жоғарғы физика-механикалық, технологиялық қасиеттерге ие және арзандығымен ерекшеленеді.

Макроқұрылымдық талдау арқылы қорытпалардың кристалдануы бағытты болып келетінін анықтадық. Бағаналық кристалдар қабаттың қалыңдығы бойынша орналасқан және шығу беттігіне қарай бағытталғанын көреміз. Микроқұрылымдық және фазалық талдау арқылы қатқан қабаттың құрылымы қатты және пластикалық өзара байланысқан фазалардан тұратынын, осыған орай қажалуға төзімділігі жоғары болатынын анықталды.

5.4. Балқытылған қорытпа мен бөлшек беттігі байланысының беріктігі негізінен флюстеу температурасы және оның тұтқырлығына байланысты. Флюстеудің тиімді температура мөлшері 1123...1173К аралығында, флюс тұтқырлығы 2,4...1,62Па*с. Беріктік мәнінің жоғары болуына қорытпа құрамындағы легірленуші элементтерінің бөлшек беттігіне диффузиялануы әсер етеді.

5.5. Балқытылып қатқан қабаттың қаттылығы, соғу тұтқырлығы, қажалуға төзімділігі жоғары екені анықталды. Үлгі беттіктерін сынау кезінде қаттылықтың орташа мәні 60,5 және 57,5НRC, соғу тұтқырлығы 22,7 және 34,7кДж/м, қажалуға төзімділік коэффициенті 7,2 және 5,9 екенін анықтадық.

5.6. Бейметал тістердің жұмыс мерзімі заводтық тістермен салыстырғанда 2,5...3,5 есе өскенін анықтадық.

Диффузиялық қатыру технологиялық процессін қолдану аймағын кеңейтіп ауыл шаруашылығы машиналарының жұмыс құралдарынан басқа да мелиоративтік және құрылыс машиналарының жұмыс құралдарына пайдалануды ұсынамыз.

Диссертация тақырыбы бойынша жарияланған мақалалар тізімі

1) «Ауылшаруашылық машиналарының жұмыс құралын диффузиялық қатыру кезінде түйіспенің пайда болуын зерттеудің теориялық алғы шарттары», Наука и технологии: Шаг будущее – 2013., 27.02.2013-05.03.2013. //Материалы международный научно – практический конференции// (Чехия 2013 г.) 23-26 ст.

2) «Ауылшаруашылық машиналарының жұмыс құралын балқытып қатыру тәсілінің технологиясы», Актуальные проблема современных наук. //Материалы международный научно – практический конференции// 2013г. 19-21ст. (Польша)

3) «Методика экспериментальной оценки распределения подачи хлебной мссы по ширине молотильно-сепарирующего устройства», //Материалы международный научно – практический конференции// (Балгария, г. София 2013 г.) 16-18 ст.

4) «Оптимизация вместимости технологических емеостей хлопкоуборочного комбайна», Наука и технологии: 27.04.2012-05.05.2012. //Материалы международный научно – практический конференции// (Чехия 2012 г.) 75-79 ст.

5) «Исследование механизации посева люцерны в условиях инженерно-рисовой оросительной системы» //Материалы международный научно – практический конференции// (Прага 2013г. ) 11-13 ст.

РЕЗЮМЕ

Технология восстановления диффузного замороживания рабочего органа сельско-хозяйственной машины

Актуальность проблемы. Одним из важнейших факторов интенсификации производства является усилие режима экономии, при этом предусматривается превратить ресурсосбережение в решающий источник удовлетворения растущих потребностей республики сельскохозяйственной продукцией, дальнейшего укрепления материально-технической базы агропромышленного комплекса и социального переустройства села.

Цель работы. Исследование и разработка технологического процесса упрочнения при изготовлении новых и восстонавлении изношенных деталей почворежущих элементов рабочих органов сельскохозяйственных и мелиоративных машин диффузионным намораживанием из расплава износостойких материалов.

Методика исследования. Исследование условий работы почворежущих элементов рабочих органов сельскохозяйственных машин (давление на рабочую поверхность, скорость относительного перемещения, ударные нагрузки и другие).

Исследование химического состава и физико-механических свойств материала детали.

Научная новизна исследовании. Теоритически и экспериментально обоснованы режимы активации наплавки упрочняемой и восстановливаемой поверхностей почворежущих элементов сельскохозяйственных и мелиоративных машин для повышения срока службы.

Практическая ценность работы. Определены и обоснованы составы флюсов для активации рабочих поверхностей, основные режимы технологического процесса диффузионного намораживания с учетом которых разработан технологический процесс наплавки. Новая технология

позволяет повысить срок службы биметаллических изделий в 2,0 2,5 раза

по сравнению с деталями заводского изготовления, а затраты на восстановление или упрочнение составляют около 20% стоимости новой детали.

SUMMARY

Technology of restoration of diffuse замороживания working body of agricultural machines

Urgency of the problem. One of the most important factors of intensification of production is the effort saving mode is envisaged to transform resource saving at a crucial source of satisfaction of the growing needs of agricultural products, further strengthening the material-technical base of the agro-industrial complex and social reconstruction of the village.

The purpose of the work. Research and development of technological process of hardening at manufacturing new and восстонавлении worn parts почворежущих elements of working bodies of the agricultural and reclamation machines diffusion freezing of melt wear-resistant materials.

The methodology of the study. Study of the conditions of work почворежущих elements of working bodies of the agricultural machinery (pressure on the working surface, the velocity of relative movement, shock loads and others).

Study of chemical composition and physico-mechanical properties of the material details.

Scientific novelty of the study. Theoretically and experimentally proved modes activation surfacing упрочняемой and восстановливаемой surfaces почворежущих elements of agricultural and reclamation machines for the increase of term of service.

Practical value of the work. And validates the compositions fluxes for activation of working surfaces, the basic features of the technological process of diffusion frost which developed the technological process of welding. New technology allows to increase service life of bimetallic products in 2,0 2,5 times

compared with the details of factory manufacturing, and the cost of restoring or strengthening represent about 20% of the cost of new parts.