| |||||
|
| |||||
Плазменная закалка в производствеЗубчатые и шлицевые соединения Размеры закалочной горелки установки УДГЗ‑200 позволяют закаливать зубья шестерен с модулем m ≥ 5. Закалка производится по боковой поверхности зуба. Впадины между зубьями не закаливаются, т. к. туда нет доступа плазменной дуге. При закалке ТВЧ это является недостатком, вызывающим поломки зубьев при эксплуатации. Но плазменная закалка боковых поверхности к поломкам не приводит, т. к. производится последовательно, тогда как закалка ТВЧ — одновременно по всему профилю, с наведением высоких остаточных напряжений [1]. Закалка установкой УДГЗ‑200 зубчатых колес (сталь 35 Л, z — 90, m — 24) сталеразливочного крана грузоподъемностью 225 т увеличила срок службы с 6 до 17 мес., т. е. в 2,8 раза. Эта технология применяется с 2004 г. по настоящее время. Подобный результат получен также при плазменной закалке зубчатого венца (сталь 35 ГЛ) рудо-усреднительной машины. Из-за больших размеров венца (диаметр ~ 6 м) закалка производилась на шихтовом дворе под открытым небом, что составляет важное преимущество установки УДГЗ‑200. Производилась плазменная закалка конических шестерен механизма привода смешивающих «бегунов», применяющихся в литейном производстве. Наблюдения показали, что при 4‑кратной наработке износ шестерен не превысил 10–20%. Приводные шестерни (m — 10, z — 16) в открытой передаче укладчика, работающего с вагоноопрокидывателем в агломерационном производстве, изнашивались в течении одной недели. Плазменная закалка увеличила твердость с НВ 250 до НВ 520; наработка при этом возросла до 4 недель, то есть в 4 раза. В приводе прокатного стана «300» крутящий момент передается валкам через шлицевые муфты (сталь 45), срок службы которых не превышал 3‑х месяцев. Упрочнение шлицов плазменной закалкой увеличило твердость с НВ 190 до НВ 480. Производственные испытания показали, что после 2‑кратной наработки они сохранились в работоспособном состоянии с износом менее 10%. Эджерные валы собственного производства для импортной колесопрокатной линии на металлургическом комбинате уступали по сроку службы валам зарубежной поставки. Для снижения износа шлицов (рис. 1, а) выполнили плазменную закалку, что увеличило твердость (сталь 5ХНМ) с HRC 35 до HRC 55. В результате упрочненный вал превзошел стойкость серийных валов в 2,7 раза, и на 30% — стойкость импортных валов. Таким образом, плазменная закалка показала себя как импортозамещающая технология. Плазменная закалка удобна для упрочнения труднодоступных и поверхностей сложной формы в единичном или мелкосерийном производстве (рис. 1 б; рис. 2).
а) б) Рис. 1. Крупногабаритные детали с плазменной закалкой: а — эджерные валы, б — валы-шестерни.
Рис. 2. Шестерня поворотная патрона бурового станка с плазменной закалкой.
Правильные валки После годичной эксплуатации валки из стали 9Х машины для правки бесшовных труб Ø 245–530 перетачивают на ремонтный размер. При уменьшении твердости по мере обточки от НRC 48…58 (требования чертежа) до НRC 37…45 они становится не пригодными для эксплуатации. Попытки восстановить твердость повторной закалкой ТВЧ не привели к успеху; валки давали трещины. Тогда в автоматическом режиме (рис. 3) выполнили плазменную закалку. Закаленные плазменной дугой валки успешно выдерживают плановый (один год) срок эксплуатации.
Рис. 3. Автоматическая закалка правильного валка установкой УДГЗ-200. «Погоны» Это обоймы крупногабаритного, опорного шарикового подшипника, изготовленные из коррозионностойкой стали 20Х13 (рис. 4). Их диаметр составлял от Ø 608 до 2354 мм. Пос-кольку «погоны» представляют собой кольца с невысокой жесткостью, то был разработан порядок закалки, не допускающий перегрева. Закаленные «погоны» после макетной сборки были испытаны обкаткой под нагрузкой 14 т. с.
Рис.4. Плазменная закалка «погонов».
Штампы На вагоностроительном заводе в связи с переходом на более прочную категорию металлопроката увеличился расход вырубных штампов (стали У8 А, 5ХНМ, 5ХВ2 С, Х12, 7Х3). В связи с этим применена плазменная закалка установкой УДГЗ‑200. Это обеспечило рост износостойкости в 1,5…5,3 раза [2]. Производилась плазменная закалка чугунных штампов (вкладышей) формовки труб большого диаметра. В литом состоянии их твердость составляет HRC 30. Применение плазменной закалки увеличило твердость до HRC 60, а стойкость — в 3 раза [3]. При этом уменьшился износ вкладышей; с применением плазменной закалки вкладыши перестали быть причиной брака.
Рис. 5. Фрагмент разрезного штампа после плазменной закалки. Многие штампы имеют длительный цикл изготовления с разрезанием на небольшие фрагменты для объемной закалки в печах и последующей трудоемкой подгонкой закаленных фрагментов в единое целое. Чтобы исключить трудоемкую подгонку, фрагменты штампа выполнили по чертежным размерам, а объемную закалку заменили плазменной (рис. 5). Плазменная закалка не вызвала искажений размеров, поэтому фрагменты собрались в единое целое без слесарной подгонки, что дало снижение себестоимости изготовления на 30%. Эксплуатация штампа показала, что его работоспособность улучшилась, т. к. трудоемкость ремонтных «зачисток» уменьшилась приблизительно 10 раз. На Заводе монтажных заготовок три комплекта матриц для изготовления штампосварных трубных тройников
Рельсы и колеса, канатные и тормозные шкивы При передаче труб большого диаметра Ø 530–820 с участка сварки на участок отделки используются скоростные передаточные тележки, передвигающиеся по рельсам типа А55, поставляемым из Германии. Их срок службы составлял 3–4 месяца, а на наиболее нагруженных участках ускорения и торможения — 2…6 недель. После того, как произвели плазменную закалку рельсов и тележечных колес, срок службы рельсов возрос до 4–5 лет, т. е. в 12–20 раз.
Рис. 6. Тормозной шкив, крановые колеса, ролики рольганга с плазменной закалкой. На рис. 6 представлены ролики рольгангов, крановые колеса, тормозной шкив, закаленные установкой УДГЗ‑200 в автоматическом режиме. Рост их срока службы, как и в предыдущих случаях, вполне ощутимый, при этом достигнуто существенное снижение трудоемкости и себестоимости упрочняющей обработки. Приводная шестерня и ручьи канатных барабанов механизма «напора» карьерного экскаватора ЭКГ‑8 А относятся к наиболее изнашиваемым. Причем у барабана изнашивается всего 1,5 витка, чаще всего участвующих в работе «навивки». По мере износа шестерни заменяются, а ручьи канатного барабана протачиваются на ремонтный размер. Применение плазменной закалки канатных ручьев и зубьев шестерни (рис. 7) в 3 раза, увеличило межремонтный ресурс ответственного узла и одновременно уменьшило износ канатов.
Рис. 7. Канатные барабаны и приводная шестерня редуктора «напора» экскаватора ЭКГ-8А, упрочненные плазменной закалкой. Корпусные детали вагонной тележки На экспериментальном ж/д кольце ОАО «ВНИИЖТ» проведены испытания вагонов с деталями (сталь 20 ГЛ) вагонной тележки 18–100, упрочненными плазменной закалкой (рис. 8). Установлено, что плазменная закалка примерно на порядок снизила износ контактных мест, поэтому была рекомендована к серийному применению в производстве.
Рис. 8. Узлы вагонной тележки с плазменной закалкой: пятник-подпятник (слева), буксовый проем (справа). Защитные накладки Поверхности корпусных частей машин и оборудования, подвергающиеся износу, защищают различного рода накладками, примеры которых приведены на рис. 9. Их объединяет то, что ранее они употреблялись без упрочнения, или их упрочнение обходилось слишком дорого, но плазменная закалка установкой УДГЗ‑200 сделала упрочнение этих деталей доступным. Плазменная закалка лицевых планок (3270×400×60 мм, сталь 45) пильгерстанов и мест под планками на клетях (сталь 35 Л) увеличила наработку в 4 раза. При этом за счет снижения износа и, как следствие, зазоров уменьшились динамические (ударные) нагрузки при работе стана.
Рис. 9. Защитные листы с плазменной закалкой.
Стенки приемного бункера пресс-ножниц для резки металлолома на мерные отрезки облицовывают защитными листами из стали 65 Г. Перед установкой в бункере их закаливают для придания износостойкости. Поскольку при закалке листы получают не только высокую твердость (HRC 55), но и деформации, то их фрезеруют. Чтобы сделать фрезеровку возможной, предварительно отпуском снижают твердость до HRC 35, чем лишают их части износостойкости. Плазменная закалка по месту закрепления листов увеличила износостойкость и срок службы футеровки. При этом приобретались листы меньшей толщины, без припуска на фрезеровку, что на 30% сократило закупочные расходы (рис. 10).
Рис. 10. Бункер пресс-ножниц футерованный листами с плазменной закалкой.
Конуса дробилок среднего дробления КСМД‑2200, Сандвик Н7800, FKB‑2100 и т. п. быстро изнашиваются по поясу прилегания дробящей брони. Для восстановления износа их наплавляют (рис. 11, слева). На Качканарском ГОКе ежегодно наплавлялось около 20 шт. конусов. В 2011–12 гг. как новые, так и восстановленные наплавкой конуса подвергали плазменной закалке (рис. 11, справа). Снижение износа в результате закалки оказалось столь существенным, что в 2013 г. конуса на наплавку не подавали.
Рис.11. Конуса среднего дробления: слева – с наплавкой, справа – с плазменной закалкой.
Заключение Закалка, как наиболее эффективное средство снижения износа, в 80–90‑х годах ХХ века получила новые возможности с разработкой способов ее выполнения плазменной дугой. Значительным событием в развитие плазменной закалки стала разработка установки УДГЗ‑200. Это единственная, выпускающаяся серийно, специализированная установка для плазменной закалки. Она впервые сделала плазменную закалку доступной ручному применению, чем существенно расширила область ее применения. Теперь закаливается то, что было не доступно.
Коротков Владимир Александрович
Литература
Другие публикации: | |||||
|
