Повышение эффективности восстановления стальных деталей методом электроискрового легирования

а0, ах, Ь2 - параметры формирующего

фильтра, зависящие от а и в .

Таким образом, реализация алгоритма полосового фильтра в соответствии с выражением (8) позволяет осуществить пульсирующее течение теплоносителей в контуре охлаждения ДВС.

Заключение

Получены основные вероятностные характеристики системы управления электроприводом, реализующей пульсирующее течение теплоносителей в контуре охлаждения ДВС, оснащенного электроприводами насоса и вентилятора.

Применение предлагаемого метода позволит увеличить эффект охлаждения ДВС в экстремальных условиях, тем самым повысив надежность эксплуатации автомобиля.

Библиографический список

1. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Гидродинамика. М.:Наука, 1986. 736с.

2. Деев А. Г., Четошников В. И. Некоторые вопросы к теории теплоотдачи при неустановив-шемся режиме работы двигателя. //Вестник Алтайского государственного аграрного университета №5 (67), 2010.-с.74-77.

3. Денисов В. П., Матяш И. И., Мироничева О.

О. Управление системой охлаждения двигателей внутреннего сгорания на основе нечеткого логического вывода.//Вестник СибАДИ №3(25)/2012.-с.11-18.

4. Беляков В. Е. Перспективные системы управления электроприводами.//Вестник СибАДИ №4(10)/2008. с.74-80.

5. Крутов В. И. Автоматическое регулирование и управление двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение. 1989. 416с.

6. Дорф Р., Бишоп Р. Современные системы управления.:- М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2002. 832 с.

INCREASE OF THE AUTOMOBILE MAINTENANCE RELIABILITY BY CONTROL OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE COOLING SYSTEM

V. P. Denisov, A. P. Dombrovsky ,

О. O.Mironicheva

In this article have been considered the possibility of increasing of the automobile performance reliability in extreme conditions of operation; for example, locate in traffic congestion and high ambient temperature. The new method of removal of the internal combustion engine overheat by realization of a mode pulsing change coolant speed in cooling system is offered.

Денисов Владимир Петрович, д.т.н., доцент, зав. Каф. Электротехника и автотракторное электрооборудование, СибАДИ, основное направление научных исследований: управление в технических и экономических системах на основе интеллектуальных технологий, общее количество публикаций более 70, e-mail:

vpdenisov@mail333. com.

Домбровский Андрей Петрович, аспирант, СибАДИ основное направление научных исследований - автоматизированное проектирование системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, общее количество публикаций 4,e-mail: mrsu_omsk@mail.ru

Мироничева Ольга Олеговна, аспирант, СибАДИ основное направление научных исследований - автоматизированное проектирование системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, общее количество публикаций 4,е- mail: olga. mironicheva@mail. ru

УДК 621.9.048:621.92

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ

Д. Н. Коротаев, Б. Ш. Алимбаева

Аннотация. В работе методом SWOT проанализированы сильные, слабые стороны метода электроискрового легирования, перспективы развития и опасности, сопровождающие данную технологию. Выявлены пути увеличения толщины формируемого покрытия на изношенных стальных поверхностях деталей автомобилей. Экспериментальными исследованиями установлено, что применение электродов на основе карбида вольфрама и карбида титана с добавками компонентов, образующих

с материалом поверхности неограниченные твердые растворы и выполняющих роль флюсов, позволяет формировать легированные покрытия с максимальной толщиной.

Ключевые слова: автомобильный транспорт, восстановление, электроискровое легирование, SWOT-анализ, толщина покрытия, легирующий электрод.

Введение

Эффективная эксплуатация автомобильного транспорта обеспечивается высоким уровнем его технического обслуживания и ремонта, наличием необходимого числа запасных частей. Сбалансированное обеспечение запасными частями авторемонтных подразделений, как показывают техникоэкономические показатели, целесообразно осуществлять с учетом периодического восстановления работоспособности деталей после изнашивания [1].

Исследования ремонтного фонда (автомобилей и агрегатов, поступающих в ремонт) показали, что в среднем около 20 % деталей -негодных, 25...40 % - годных, а остальные 40...55 % - подлежат восстановлению [2]. Процент негодных деталей можно значительно снизить на авторемонтном предприятии, если оно будет располагать эффективными способами восстановления и упрочнения.

К числу современных технологий восстановления и упрочнения поверхностей металлических деталей относится электроискровое легирование (ЭИЛ), позволяющее получать покрытия с уникальными физикомеханическими и триботехническими свойствами [3].

Данный метод, основан на явлении электрической эрозии материалов при искровом разряде в газовой среде, полярного переноса продуктов эрозии на катод (деталь), на поверхности которого формируется покрытие измененной структуры и состава. Эффективность этих изменений определяется составом, структурой, свойствами материалов электродов, межэлектродной средой и технологическими режимами обработки. Благодаря значительной гамме материалов, которые можно использовать при электроискровом легировании, участию межэлектродной среды в процессе формирования поверхностных слоев, этим методом можно в широких пределах изменять механические, триботехнические, электрические и другие свойства рабочих поверхностей деталей машин.

Несмотря на неоспоримые преимущества технологии, использование деталей, обработанных ЭИЛ, в промышленности весьма незначительно. Широкое применение этого способа сдерживается слабой управляемостью

процессами, сопровождающими ЭИЛ, и как следствие, целенаправленным формированием эксплуатационных свойств.

Цель работы состоит в повышении конкурентоспособности технологии ЭИЛ с использованием методики SWOT-анализа и выявлении возможностей увеличения толщины покрытий на изношенных поверхностях стальных деталей при реализации искровой обработки на различных технологических режимах.

Основная часть

Для определения конкурентной позиции технологии электроискрового легирования на рынке упрочняющих и восстанавливающих методов, воспользуемся методикой SWOT-анализа. SWOT-анализ строится на выявлении сильных и слабых сторон технологии, а также возможностей, которые можно развить, и опасностей, которые ей угрожают.

Сильные стороны — это достоинства технологии, которые выделяют ее среди конкурентов. Такими достоинствами могут быть локальность обработки любым токопроводящим материалом, низкая энергоемкость, формирование более качественных покрытий, чем у методов-конкурентов, экологическая чистота, простота выполнения технологических операций и др.

Слабые стороны — это недостатки технологии, требующие немедленного устранения, иначе эти недостатки станут сильными сторонами методов-конкурентов. Слабыми сторонами могут быть недостаточная толщина покрытия, нагрев обрабатываемой детали и возникновение остаточных напряжений и деформаций, неравномерность, пористость покрытия, возникновение трещин, низкая производительность процесса и др. Определив слабые стороны методов-конкурентов, можно превратить их в свои достоинства.

Возможности — это перспективные направления развития технологии. В качестве возможностей могут быть возросшая активность заказчиков восстановления деталей, автоматизация и повышение производительности метода, снижение себестоимости технологии восстановления, расширение номенклатуры применяемых для создания покрытий материалов.

Опасности — это потенциальные осложнения, которые могут повредить технологии

восстановления. К опасностям можно отнести появление новых методов-конкурентов, повышение стоимости легирующих элементов, возможные простои из-за отказов в системе материально-технического снабжения и др.

Качественный анализ технологии ЭИЛ, связанный с определением трех наиболее значимых составляющих метода, представлен в таблице 1.

Таблица 1 - Качественный анализ формирования покрытий методом ЭИЛ

Сильные стороны Слабые стороны

1. Высокая прочность сцепления покрытия и материала основы. 2. Отсутствие нагрева всей детали в процессе обработки, что не влияет на основную структуру металла. 3. Высокая микротвердость и износостойкость покрытия. 1. Малая толщина покрытия. 2. Высокая шероховатость покрытия. 3. Низкая производительность.

Возможности Опасности

1. Расширение диапазона энергетических режимов (энергии в импульсе). 2. Расширение номенклатуры легирующих электродов. 3. Введение газовой среды в межэлектрод-ный промежуток. 1. Повышение остаточных напряжений в покрытии и поверхностном слое. 2. Несплошность покрытия. 3. «Отслаивание» покрытия.

В дальнейшем экспертным методом определяем степень влияния друг на друга сильных ^), слабых сторон ^), возможностей (О) и опасностей (Т). Для этого вводим следующую шкалу влияния в баллах: 2 - сильное

влияние, 1 - среднее влияние, 0 - влияние отсутствует. Результаты метода SWOT представлены в виде количественно анализа в таблице 2.

Таблица 2 - Количественный анализ формирования покрытий методом ЭИЛ

Сильные стороны Слабые стороны Итого Значимость факторов, %

1 2 3 1 2 3

Опасности 1 0 2 1 1 0 1 5 42

2 1 0 1 1 2 1 5 42

3 2 1 1 2 0 1 7 58

Возможности 1 1 1 1 1 2 1 7 58

2 2 1 2 2 1 2 10 83

3 0 1 2 2 0 1 6 50

Итого 6 6 8 9 5 7

Значимость факторов, % 50 50 67 75 42 58

Средняя значимость сильной стороны - 56 %, слабой стороны - 58 %, возможностей - 64 %, опасностей - 47 %.

Согласно полученным результатам, технология ЭИЛ недостаточно эффективна и стабильна, так как средний процент сильной стороны меньше слабой; в то же время средний процент возможностей превышает опасности. Представленные в таблице 2 результа-

ты показывают, что наиболее значимой слабой стороной метода ЭИЛ является малая толщина формируемого покрытия, а наибольший резерв повышения эффективности ЭИЛ заложен в возможности расширения номенклатуры легирующих электродов.

В этих условиях необходимо разработать план мероприятий по повышению эффективности технологии ЭИЛ за счет использования возможностей (табл. 3).

Таблица 3 - План мероприятий по повышению эффективности и конкурентоспособности технологии ЭИЛ

№ п/п Факторы № п/п Мероприятия

Усиление слабых сторон 2.1 Увеличение толщины покрытия.

2 2.2 Уменьшение шероховатости покрытия.

2.3 Повышение производительности технологии.

3.1 Расширение диапазона энергетических режимов (энергии в импульсе).

3 Исследование возможностей 3.2 Расширение номенклатуры легирующих электродов.

3.3 Введение газовой среды в межэлектродный промежуток.

Для исследования формирования покрытий в качестве объекта экспериментальных исследований использовались образцы из конструкционной легированной стали 15ХГН2Т, применяемой при изготовлении первичного вала коробки передач автомобилей.

Обработку образцов осуществляли на установке ЭИЛ модели IMES-1001 с технологическими режимами: емкость конденсаторов

С = 34 мкФ и 240 мкФ; напряжение в импульсе U = 80 В и 160 В; время обработки - 2 мин/см2.

При проведении ЭИЛ использовали стандартный легирующий электрод марки Т15К6, а также электрод с составом 50 % WC-Co, 50 % №-Сг-В^ и электрод Ш2 с минеральным сырьем Дальневосточного региона на основе ТЮ-№-Сг-А1-ШЛК (шеелитовый концентрат CaWO4).

Толщину наносимых покрытий измеряли на горизонтальном оптиметре ИКГ-3. Результаты измерения толщины формируемого покрытия представлены на рис. 1.

Рис. 1. Влияние материала легирующего электрода на толщину покрытия образца из стали 15ХГН2Т

Из полученных диаграмм следует, что с повышением энергетических режимов установки ЭИЛ (разрядной емкости конденсаторов и напряжения импульса) толщина покрытия увеличивается вне зависимости от материала легирующего электрода.

При использовании электрода на основе карбида вольфрама с добавками компонентов, образующих с материалом поверхности неограниченные твердые растворы, а также играющих роль флюсов (50% WC-Co, 50% №-Сг-В^), получена наибольшая толщина леги-

рованного покрытия (« 210 мкм). Введение в состав электрода бора и кремния в качестве флюсов уменьшает образование оксидных пленок в формируемом покрытии, что оказывает положительное влияние на сплошность и равномерность последнего. Кроме того, введение бора целесообразно с целью уменьшения эрозионной стойкости легирующих электродов и, как следствие, интенсификации массопереноса на обрабатываемую поверхность [4].

Использование в составе легирующего электрода на основе карбида титана Ш2 минерального сырья Дальневосточного региона - шеелитового концентрата, также приводит к формированию покрытий с толщиной превышающей толщину покрытий, получаемых стандартными электродами марки Т15К6. Данный факт может быть связан с тем, что минеральное сырье выполняет одновременно роль микролегирующих добавок поверхностного слоя и создает защитную атмосферу в зоне искровой обработки, что создает условия для более интенсивного массопереноса материала легирующего электрода, препятствуя выгоранию эрозионных частиц.

Заключение

На основе SWOT-анализа определены сильные, слабые стороны, возможности и опасности технологии восстановления и упрочнения изношенных поверхностей методом электроискрового легирования. Установлено что повышение эффективности и достижение конкурентных преимуществ метода возможно путем расширения номенклатуры электродных легирующих материалов и исследования влияния энергетических режимов искрового разряда на толщину покрытий.

Экспериментальными исследованиями установлено, что увеличение энергетических режимов ЭИЛ (емкости конденсаторов и напряжения в импульсе), а также применение электродов на основе карбида вольфрама и карбида титана с добавками флюсообразующих компонентов и минерального сырья Дальневосточного региона (шеелитового концентрата) способствует увеличению толщины формируемых покрытий.

Библиографический список

1. Кузнецова В. Н. Анализ влияния изнашива-

ния трибосистем машин на их долговечность // Вестник СибАДИ. 2012. - №3 (25). С. 41-47.

2. Дюмин И. Е.Ремонт автомобилей / И. Е. Дю-мин, Г. Г. Трегуб. - М.: Транспорт, 1999. - 280 с.

3. Коротаев Д. Н. Субструктурное поверхностное упрочнение деталей трибосистем методом электроискрового легирования / Д. Н. Коротаев, Е. В. Иванова // Перспективные материалы, 2011. -№2. - С. 98-102.

4. Николенко С. В. Новые электродные материалы для электроискрового легирования / С. В. Нико-ленко, А. Д. Верхотуров. - Владивосток: Дальнаука, 2005. - 218 с.

INCREASE OF EFFICIENCY OF RESTORATION OF THE STEEL DETAILS METHOD OF THE ELECTROSPARK ALLOYING

D. N. Korotaev, B. S. Alimbaeva

In work as the SWOT method weaknesses of a method of an electrospark alloying, the development and danger prospects accompanying this technology are analysed strong. Ways of increase in thickness of a formed covering on worn-out steel surfaces of details of cars are revealed. By experimental researches it is established that application of electrodes on the basis of carbide of tungsten and carbide of the titan with additives of the components which are forming with a material of a surface unlimited firm solutions and carrying out a role of gumboils, allows to form the alloyed coverings with the maximum thickness.

Коротаев Дмитрий Николаевич - доктор технических наук, доцент. Профессор кафедры «Экономика и управление дорожным хозяйством» ФГБОУ ВПО «СибАДИ». Основные направления научной деятельности: материаловедение, трибология, стандартизация, управление качеством. Общее количество опубликованных работ: 80. email: drums99@mail.ru

Алимбаева Ботагоз Шайдуловна - преподаватель кафедры «Технология производства». Военный учебно-научный центр сухопутных войск «Общевойсковая академия вооруженных сил Российской Федерации» (филиал, г. Омск). Кафедра технологии производства Основные направления научной деятельности: материаловедение. Общее количество опубликованных работ: 7. e-mail: botashka77@mail.ru