Дисертацію присвячено розвитку наукових засад і методів автоматизованого розрахунку та проектування процесу зносостійкого електроконтактного наварювання стрічками, а також розробці практичних рекомендацій з удосконалення технологій виготовлення електродних матеріалів та відновлення зношених поверхонь.
При проектуванні відновлювальних операцій на основі процесів електроконтактного наварювання з використанням розрахункових методів призначення технологічних умов нарощування поверхневого шару пред’являються наступні основні вимоги, що забезпечують необхідні експлуатаційні властивості: міцність зчеплення нанесеного шару з основою, зносостійкість та втомна міцність.
В роботі експериментально підтверджено вплив коефіцієнту зміцнення на чутливість до концентрації напружень стосовно зразків, наварених стрічками з конструкційних вуглецевих сталей з наступною термічною обробкою. На основі одержаних результатів експериментальних досліджень розроблено комбіновану технологію відновлення циліндричних деталей, що працюють в умовах циклічного навантаження. Запропонована технологія включає операції електроконтактного наварювання з наступним локальним нагрівом ТВЧ та уповільненим охолодженням в теплоізолюючій суміші, що містить у своєму складі шаруваті з’єднання графіту. Застосування розробленої комбінованої технології відновлення деталей дозволило знизити швидкість зростання втомної тріщини у поверхневому шарі та підвищити втомну міцність відновлених деталей.
На основі проведених експериментальних досліджень розроблено технологію виготовлення електродного матеріалу, яка дозволяє створити у привареному поверхневому шарі структуру, що складається з пластичної матриці (твердий розчин) та рівномірно розподілених у ній твердих складових (боридів заліза), за рахунок чого навантаження, що сприймається поверхнею виробу, перерозподіляється по площі покриття, знижуючи ймовірність руйнування. Запропонована технологія виготовлення електродного матеріалу забезпечує високі показники зносостійкості та напруження відколу покриття, нанесеного електроконтактним методом.
Розроблено числову математичну модель процесу електроконтактного наварювання електродними стрічками, що базується на числовому рекурентному вирішенні умови статичної рівноваги виділеного елементарного об’єму термодеформаційного осередку. Особливістю запропонованої математичної моделі є коректне урахування розподілу теплових характеристик електродного матеріалу вздовж термодеформаційного осередку, що відіграє важливу роль у формуванні з’єднання в процесі наварювання. Встановлено вплив величини
коефіцієнту кінематичної асиметрії на зміну локальних енергосилових характеристик процесу. Прийняті при кінцево-різнецевому моделюванні допущення підтверджено результатами кінцево-елементного моделювання процесу електроконтактного наварювання стрічками. Адекватність розробленої математичної моделі підтверджена експериментальними дослідженнями. Експериментально встановлено, що збільшення коефіцієнту кінематичної асиметрії процесу електроконтактного наварювання сприяє підвищенню міцності зчеплення.
На основі розробленої математичної моделі виконано автоматизоване проектування технологічних режимів процесу електроконтактного наварювання стрічками. На основі розробленої бази даних вихідних параметрів процесу електроконтактного наварювання побудовано структурну схему та проведено моделювання модулю нечіткого керування процесом, реалізація якого забезпечує контроль параметрів режиму протягом імпульсу зварювального струму.
Результати дисертаційної роботи впроваджено в умовах ПрАТ «Новокраматорський машинобудівний завод» (м. Краматорськ), ЗАТ «Краматорський завод металоконструкцій» (м. Краматорськ), ПрАТ «Завод напівпровідників» (м. Запоріжжя), ПрАТ «Сєверодонецьке об’єднання АЗОТ» (м. Сєверодонецьк), ТОВ «Науково-виробнича компанія «Регіон Інноватика Еніон-Балтика» (м. Донецьк), фермерського господарства «Діхтер» (Слов’янський р-н) з загальним економічним ефектом 2451 тис. грн. за рахунок підвищення ефективності ремонтних заходів, якості поверхневого шару відновлених деталей, зниження витрат металу та енерговитрат.
Ключові слова: електродна стрічка, електроконтактне наварювання, кінцево-різницева математична модель, кінцево-елементна модель, режими електроконтактного наварювання.
