1 Состояние вопроса исследования и актуальность работы
Надежность деталей в значительной степени определяется качеством их рабочих поверхностей, обеспечивающих сопротивление разрушению деталей вследствие усталостных, изнашивающих и коррозионных эксплуатационных воздействий [1-3]. К одному из эффективных подходов создания поверхностных слоев относится нанесение покрытий с помощью прогрессивных газотермических методов напыления (ГТН), включающих плазменное, детонационное и газопламенное напыление, электродуговую металлизацию, высокоскоростное газопламенное напыление (HVOF) [4, 5]. Важным в использовании ГТН является возможность оптимизации параметров процессов нанесения и упрочнения покрытий (рисунок 1). Комплексная реализация данных подходов обеспечивает актуальность рассматриваемой задачи с целью получения качественного покрытия. Решение данной задачи предусматривает прежде всего моделирование процесса нанесения покрытия и оптимизацию параметров его режимов.
Рисунок 1 – Классификация прогрессивных газотермических
и плазменных технологий
Актуальность повышения ресурса и необходимость восстановления ответственных деталей обусловлена причинами их интенсивного износа. Это особенно важно для станков, изнашивание ответственных элементов которых приводит к нарушению точности изготовления деталей, а величина износа доходит до 100 % за срок эксплуатации [6]. Известно, что за срок эксплуатации 6-8 лет универсальные металлорежущие станки величина износа и повреждений зубчатых колёс составляет 10 %, шпиндельных подшипников – 80 %, подшипников промежуточных валов ‒ 15 %. При этом с каждым годом эксплуатации станка влияние износа ответственных деталей увеличивает перенос величины износа на точность и качество обработки изделий. Одной из таких деталей является шпиндель металлорежущего станка, величину износа которого условно можно разделить на диапазоны до 0,05 мм на сторону и свыше. Так, одним из способов ремонта изношенной поверхности как компенсации размера с величиной износа до 0,05 мм на сторону является применение тонкостенных компенсационных втулок и колец. При выработке шеек шпинделя до значения 0,005-0,01 мм на сторону ремонт осуществляют притиркой. Другим вариантом восстановления поверхности, при возможности внесений изменений в конструкцию диаметральных размеров отверстий в подшипниках или сопрягающихся со шпинделем деталей, и достижении размера износа шеек свыше 0,01 мм на сторону является шлифование с последующей притиркой или шлифование с последующим хромированием изношенной поверхности. В случае износа, превышающего 0,05 мм на сторону, поверхность шпинделя подвергают наращиванию металлом с последующей механической обработкой. Вместе с тем, к шпинделям металлорежущих станков предъявляют высокие требования по точности, когда отклонение от формы и размеров допускается в узком диапазоне. Так, например, допускаемое отклонение от соосности и цилиндричности посадочных шеек должно быть менее 0,005 мм, а переднее и заднее конические отверстия должны быть концентричны посадочным шейкам с допускаемым биением 0,01÷0,02 мм на 300 мм длины [7, 8]
