Конструкторская часть.
Для удержания порошковых материалов при ТВЧ-нагреве и раплавлении на передней поверхности долота, снижения расхода шихты и формировании качественного наплавленного слоя использовалась расходуемая технологическая оснастка в виде асбестового шнура, диаметром 1,5-2 мм, закрепляемого на упрочняемом участке этой поверхности с помощью жидкого стекла (рисунок 17).
После сушки заготовки на упрочняемой поверхности образуется подобие бортов, удерживающих наплавляемый материал до тех пор, пока процесс не закончится и(или) не произойдет обгорание шнура (рисунок 13).
Рисунок 17. Расходуемая технологическая оснастка
для удержания порошковых материалов на передней части долота
Рисунок 18. Порошковая шихта в расходуемой оснастке
В дальнейшем, при разработке прототипа промышленной технологии, уменьшения ручного труда и автоматизации, предполагается заменить эту оснастку на полимерно-порошковую самоклеющуюся ленту, которая будет изготавливаться на специальном оборудовании.
Применение таких расходуемых оснасток позволяет получать качественное наплавочное покрытие порошковыми материалами на узких, передних и торцовых элементах корпуса долота (рисунок 19).
Рисунок 19. Износостойкое твердосплавное покрытие,
наплавленное на переднюю часть долота
с использованием расходуемой оснастки
Фигуры и характер износа долот, упрочненных различными способами, легко определяются по внешнему виду отдельных рабочих органов. Фигуры и характер износа оказались типичными для различных способов упрочнения и партии вообще. Характерный износ долот виден из их фотографий, приведенных на рисунках
Рисунок 20. Характерный износ долот,
упрочненных борированием передней поверхности
Рисунок 21. Характерный износ долот,
упрочненных наплавкой передней поверхности псевдосплавом
Рисунок 22. Характерный износ долот,
упрочненных борированием передней поверхности
и электроискровым легированием боковых поверхностей материалом ВК4
Рисунок 23. Характерный износ долот,
упрочненных наплавкой передней поверхности псевдосплавом
и электроискровым легированием боковых поверхностей материалом ВК4
Рисунок 24. Характерный износ долот,
упрочненных наплавкой передней поверхности борированным псевдосплавом и электроискровым легированием боковых поверхностей материалом ВК4
Рисунок 25. Характерный износ контрольного долота
Как следует из приведенных рисунков, при износе исходная форма долота становится серповидной в зоне границы почвы, наибольшему износу подвергаются передняя и боковые поверхности долота.
Заключительная часть отчета Технологические процессы упрочнения
Разработанный и использованный в настоящей технологический процесс упрочнения состоит из следующих основных стадий:
Подготовка поверхности долот под нанесение покрытий,
Приготовление порошковых смесей, шихты, проволоки, лент и твердосплавных электродов для упрочнения,
Получение упрочняющих покрытий различными способами,
Термообработка,
Контроль.
В зависимости от возможностей лаборатории (предприятия) эти стадии практически могут быть реализованы по-разному.
Так подготовка поверхности может быть выполнена путем механической (абразивной) очистки - вариант отработан в лаборатории ГОСНИТИ или путем обжигания лакокрасочного покрытия и последующей пескоструйной или химической обработкой.
Порошковые смеси, проволока, ленты и электроды для электроискрового упрочнения подготавливаются по известным схемам и технологиям на стандартном оборудовании.
Упрочняющие покрытия могут быть получены путем:
- ТВЧ-наплавки (200-220 кГц) порошковых материалов ПГ-ФБХ6-2, ПГ-10Н-01 или их смесей с флюсом, содержащим буру, криолит и сварочный флюс АН-348А (вариант отработан в лаборатории ГОСНИТИ);
- ТВЧ-наплавки (60-70 кГц) порошковых материалов ПС-14-60, ПГ-С25, ПГ-УС25 или их композиции с карбидом бора в среде плавленного флюса для индукционной наплавки П-0,66 (вариант отработан в лаборатории АГАУ);
- скоростного ТВЧ-борирования (60-70 кГц) порошковой смесью на основе кабида бора и флюса П-0,66М с расходуемой технологической оснасткой (отработан в АГАУ) или непрерывно-последовательным способом без нее на частоте 200-220 кГц (вариант отработан в лаборатории ГОСНИТИ);
- вибродуговой наплавки металлокерамического покрытия (отработан в ГОСНИТИ);
- электроискрового полуавтоматического легирования графитом, сплавами Т15К6, ВК8 или их смесями (отработан в ГОСНИТИ) или ручного легирования сплавом ВК4 (отработан в лаборатории АГАУ).
Термообработка долот может быть реализована после ТВЧ-нагрева (200-220 кГц) зоны их расширений до температуры 750-800 оС в течение 0,5 -1 мин и закалки в воду или солевые растворы (реализован в ГОСНИТИ) или после ТВЧ-нагрева (60-70 кГц) всей заготовки до температуры 850-900 оС в течение 1-2 мин и закалки в горячую воду (вариант реализован в лаборатории АГАУ).
Контроль качества упрочнения осуществляется внешним осмотром и путем измерения твердости готовой детали (НВ) и твердости упрочняющего покрытия (HRCэ).
После выбора окончательного варианта упрочнения долота по результатам полевых испытаний, по экономическим и технологическим критериям и при разработке прототипа производственного технологического процесса, порядок и содержание отдельных стадий, а также расположение процесса упрочнения в основном процессе изготовления долота будет уточняться.
а) Поверхностная закалка (1-2 мм) боковой и передней зоны упрочнения;
б) Наплавка слоя порошкового материала на боковую поверхность упрочнения – на поверхность наносится паста толщиной 2-3 мм и расплавляется;
в) Борирование передней части долота – на переднюю поверхность наносится тонкий слой (1 мм) специальной пасты, нужно обеспечить наиболее быстрый нагрев верхней кромки до 1100 С и затем поддержание данной температуры в течение минуты (желательно без глубокого проникновения тепла)
На передней части серым цветом изображена припаянная твердосплавная пластина, нагрев детали не должен влиять на состояние этого паянного соединения.
Желательно обеспечить равномерный нагрев области детали с нанесенной пастой для однородности свойств поверхности.
Нагрев будет производиться на установке СВЧ-40АВ.