Device for Wood-Cutting Tool Hardening
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-5-134-141Keywords:
electrospark hardening, wood-cutting tool, roughness, hardening modes, durability of wood-cutting tools, device for wood-cutting tool hardeningAbstract
Choosing effective methods and devices for surface hardening of wood-cutting tools is problematic due to the variety of their designs and operating conditions. In this regard, the development of such devices becomes an urgent task. According to the literature, one of the effective methods for increasing the service life of machine parts and tools is electrospark hardening or electrospark alloying. Industrial electrospark installations such as “EFI” (electrophysical measurements) and “Elitron” with manual vibrators are used for electrospark hardening. However, using manual vibrators significantly increases the labour intensity and hardening time. Moreover, the surface quality after hardening with manual vibrators is often unsatisfactory. Various mechanized installations have been developed in order to reduce the labour intensity of electrospark hardening. Nevertheless, these installations are designed to harden specific parts and do not allow hardening tools of various designs, including woodcutting tools. The surface quality after hardening in mechanized installations does not always satisfy the customer. Further surface plastic deformation treatments, such as rolling and unrolling with rollers and balls, as well as diamond burnishing, are often used to improve the surface quality after electrospark hardening. The surface quality after additional processing by these methods boosts, although the labour intensity and cost of the hardening process increase. To increase the wear resistance of machine parts and tools, it is reasonable to reduce the height parameters of roughness, increase microhardness, and form the residual compressive stresses, which is ensured by the methods of surface plastic deformation. In this regard, it becomes necessary to use electrospark hardening simultaneously with surface plastic deformation. The work presents the design and features of using the device for hardening. The device was used to strengthen the thicknesser machine knives, which made it possible to almost double their durability. Applying this device, in comparison with using the electrospark hardening with a manual vibrator, reduces the roughness of the hardened surface and improves the surface quality of the processed workpieces. The modes of hardening have been installed, making it possible to effectively harden wood-cutting tools.
For citation: Buglaev A.M. Device for Wood-Cutting Tool Hardening. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 5, pp. 134–141. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-5-134-141
Downloads
References
Амалицкий В.В. Деревообрабатывающие станки и инструменты. 5-е изд., стер. М.: Академия, 2009. 400 с. Amalitsky V.V. Woodworking Machines and Tools. Moscow, Akademiya Publ., 2009. 400 p.
Буглаев А.М., Бокачева М.П. Исследование факторов, влияющих на безопасность станочников деревообрабатывающих станков // Безопасность жизнедеятельности. 2015. № 3. С. 3–6. Buglayev A.M., Bokachyova M.P. Safety – Factor Research of Woodworking Machinary Operators. Bezopasnost’ zhiznedeatel’nosti [Life Safety], 2015, no. 3, pp. 3–6.
Буглаев А.М., Бокачева М.П., Сиваков В.В. Станки для обработки круглых сортиментов // Изв. вузов. Лесн. журн. 2016. № 6. С. 122–129. Buglaev A.M., Bokacheva M.P., Sivakov V.V. The Roundwood Assortment Machines. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2016, no. 6, pp. 122–129. DOI: https://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2016.6.122
Буглаев А.М., Бокачева М.П., Сиваков В.В. Исследование возможности снижения вибрации деревообрабатывающего оборудования // Изв. вузов. Лесн. журн. 2017. № 3. С. 132–142. Buglaev A.M., Bokacheva M.P., Sivakov V.V. Study into the Feasibility of Reducing Woodworking Equipment Vibration. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2017, no. 3, pp. 132–142. DOI: https://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2017.3.132
Бурумкулов Ф.Х., Лялякин В.П., Пушкин И.А. Микрогеометрия и несущая способность поверхности, образованная электроискровой наплавкой // Технология машиностроения. 2001. № 4. С. 29–34. Burumkulov F.Kh., Lyalyakin V.P., Pushkin I.A. Microgeometry and Bearing Capacity of the Surface Formed by Electric Spark Surfacing. Tekhnologiya Mashinostroeniya, 2001, no. 4, pp. 29–34.
Бурумкулов Ф.Х., Лялякин В.П., Пушкин И.А., Фролов С.Н. Электроискровая обработка металлов – универсальный способ восстановления изношенных деталей // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2001. № 4. С. 23–28. Burumkulov F.Kh., Lyalyakin V.P., Pushkin I.A., Frolov S.N. Electric Spark Treatment of Metals – Universal Method of Restoring Worn Parts. Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sel’skogo khozyaystva, 2001, no. 4, pp. 23–28.
Бурумкулов Ф.Х., Лялякин В.П., Иванов В.И., Черкасов В.В. Восстановление и упрочнение деталей и инструментов концентрированными источниками тепла // Ремонт, восстановление, модернизация. 2003. № 9. С. 35–39. Burumkulov F.Kh., Lyalyakin V.P., Ivanov, V.I., Cherkasov V.V. Restoration and Hardening of Parts and Tools with Concentrated Heat Sources. Remont, Vosstanovlenie, Modernizatsiya [Repair, Reconditioning, Modernization], 2003, no. 9, pp. 35–39.
Бурумкулов Ф.Х., Лезин П.П., Сенин П.В., Иванов В.И., Величко С.А., Ионов П.А. Электроискровые технологии восстановления и упрочнения деталей машин и инструментов (теория и практика). Саранск: Красный Октябрь, 2003. 504 с. Burumkulov F.Kh., Lezin P.P., Senin P.V., Ivanov V.I., Velichko S.A., Ionov P.A. Electrospark Technology for Restoration and Hardening of Machine Parts and Tools (Theory and Practice). Saransk, Krasnyy Oktyabr’ Publ., 2003, 504 p.
Верхотуров А.Д. Формирование поверхностного слоя металлов при электроискровом легировании. Владивосток: Дальнаука, 1995. 323 с. Verkhoturov A.D. The Formation of the Surface Layer on Metals during ESA Process. Vladivostok, Dal’nauka Publ., 1995. 323 p.
Гнесин Б.А., Поддубняк В.Я., Бурумкулов Ф.Х., Иванов В.И., Борисенко Е.Б., Гнесин И.Б. Электроискровое легирование поверхности на углеродистых сталях и чугуне с помощью электродов из силицидов молибдена и вольфрама // Материаловедение. 2007. № 7. С. 41–54. Gnesin B.A., Poddubnyak V.Ya., Burumkulov F.Kh., Ivanov V.I., Borisenko E.B., Gnesin I.B. Electric-Spark Alloying of Surfaces on Carbon Steels and Cast Iron by Means of Electrodes from Molybdenum and Tungsten Silicides. Materialovedenie [Material Science], 2007, no. 7, pp. 41–54.
Зотов Г.А., Памфилов Е.А. Повышение стойкости дереворежущего инструмента. М.: Экология, 1991. 304 c. Zotov G.A., Pamfilov E.A. Increasing the Durability of Woodworking Tools. Moscow, Ekologiya Publ., 1991. 304 р.
Левашов Е.А., Кудряшов А.Е., Погожев Ю.С., Вакаев П.В., Свиридова Т.А., Замулаева Е.И., Милонич С., Тодорович М. Исследование влияния параметров импульсных разрядов на массоперенос, структуру, состав и свойства электроискровых покрытий на основе TiC-NiAl, модифицированных нанодисперсными компонентами // Изв. вузов. Цветная металлургия. 2004. № 6. С. 39–46. Levashov E.A., Kudryashov A.E., Pogozhev Yu.S., Vakaev P.V., Sviridova T.A., Zamulaeva E.I., Milonich S., Todorovich M. Investigation of the Effect of Pulsed Discharge Parameters on Mass Transfer, Structure, Composition, and Properties of Electrospark Coatings on Basis of TiC–NiAl Modified by Nanodispersed Components. Izvestiya Vuzov. Tsvetnaya Metallurgiya [Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy], 2004, no. 6, pp. 39–46.
Мулин Ю.И., Верхотуров А.Д., Климов Л.А., Власенко В.Д. Исследование износостойких несплошных покрытий, образованных электроискровым легированием // Трение и износ. 2004. № 6. С. 650–655. Mulin Yu.I., Verkhoturov A.D., Klimova L.A., Vlasenko V.D. Investigation of Discontinuous Wear Resistant Coatings Formed by Spark Alloying. Treniye i iznos [Friction and Wear], 2004, no. 6, pp. 650–655.
Николенко С.В. Наноструктурирование поверхностности стали 35 электроискровой обработкой новыми электродными материалами на основе карбида вольфрама с добавкой нанопорошка Al2O3 // Вестн. машиностроения. 2011. № 6. С. 47–51. Nikolenko S.V. Surface Nanostructuring of Steel 35 by Electrospark Machining with Electrodes Based on Tungsten Carbide and Added Al2O3 Nanopowder. Vestnik mashinostroeniya [Russian Engineering Research], 2011, no. 6, pp. 47–51. DOI: https://doi.org/10.3103/S1068798X11060189
Николенко С.В., Верхотуров А.Д. Новые электродные материалы для электроискрового легирования. Владивосток: Дальнаука, 1995. 218 с. Nikolenko S.V., Verkhoturov A.D. New Electrode Materials for Electrospark Alloying. Vladivostok, Dal’nauka Publ., 1995. 218 p.
Николенко С.В., Верхотуров А.Д., Комарова Г.П. Закономерности образования измененного поверхностного слоя при электроискровом легировании // Упрочняющие технологии и покрытия. 2008. № 4. С. 20–28. Nikolaenko S.V., Verhoturov A.D., Komarova G.P. Laws of Formation of the Changed Superficial Layer at Electrospark Alloying. Uprochnyayushchiye tekhnologii i pokrytiya [Strengthening technologies and coatings], 2008, no. 4, pp. 20–28.
Памфилов Е.А., Пилюшина Г.А. Возможности и перспективные пути повышения работоспособности машин и оборудования лесного комплекса // Изв. вузов. Лесн. журн. 2013. № 5. С. 129–141. Pamfilov E.A., Pilyushina G.A. Possibilities and Prospective Ways to Increase Working Capacity of Forest Sector Machines and Equipment. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry journal], 2013, no. 5, pp. 129–141. URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/716/le1.pdf
Патент 2573357, МПК В27С 9/04. Станок для обработки бревен: № 2014143820/13; заявл. 29.10.2014; опубл. 20.01.2016 / А.М. Буглаев, М.П. Бокачева, В.В. Сиваков, патентообладатель ФГБОУ ВПО «Брянск. гос. инж.-технол. акад.». 7 с. Buglaev A.M., Bokacheva M.P., Sivakov V.V. Machine for Log Processing. Patent RF no. RU 2573357 C1, 2016.
Пилюшина Г.А. Повышение износостойкости деталей и инструментов деревоперерабатывающего оборудования // Качество и жизнь, 2014. № 1. С. 44–49. Pilyushina G.A. Increase of Wear Resistance of Details and Tools of the Wood Processing Equipment. Kachestvo i zhizn’ [Quality and Life], 2014, no. 1, pp. 44–49.
Пилюшина Г.А., Памфилов Е.А., Шевелева Е.В. Повышение износостойкости сучкорезных ножей многооперационных лесозаготовительных машин // Изв. вузов. Лесн. журн. 2019. № 6. С. 174–184. Pilyushina G.A., Pamfilov E.A., Sheveleva E.V. Wear Resistance Improvement of Delimbing Knives of Multifunctional Logging Machines. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 174–184. DOI: https://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2019.6.174
Подлесов В.В. Электроискровое легирование сталей электродными материалами TiC-интерметаллид. Свойства электродов и нанесение покрытий // Электронная обработка материалов. 1995. № 3. С. 9–12. Podlesov V.V. Electrospark Alloying of Steels with Electrode Materials TiC-Intermetallic. Properties of Electrodes and Coating. Elektronnaya obrabotka materialov [Electronic Processing of Materials], 1995, no. 3, pp. 9–12.
Пячин С.А., Заводинский В.Г., Пугачевский М.А. Перенос металлов с анода на катод при электроискровом воздействии // Упрочняющие технологии и покрытия. 2007. № 11. С. 7–13. Pyachin S.A., Zavodinsky V.G., Pugachevsky M.A. Transfer of Metals from Anode to Cathode at the Electric Discharge Influence. Uprochnyayushchiye tekhnologii i pokrytiya [Strengthening technologies and coatings], 2007, no. 11, pp. 7–13.
Самсонов Г.В., Верхотуров А.Д., Бовкун Г.А., Сычев В.С. Электроискровое легирование металлических поверхностей. Киев: Наук. думка, 1976. 220 с. Samsonov G.V., Verkhoturov A.D., Bovkun G.A., Sychev V.S. Electrospark Alloying of Metal Surfaces. Kiev, Naukova Dumka Publ., 1976. 220 p.
Технология конструкционных материалов. 6-е изд., испр. и доп. / А.М. Дальский, Т.М. Барсукова, А.Ф. Вязов и др. М.: Машиностроение, 2005. 592 с. Dal’skiy A.M., Barsukova T.M., Vyazov A.F. et al. Technology of Structural Materials. Moscow, Mashinostroyeniye Publ., 2005. 592 p.
Axelsson S.Ă. The Mechanization of Logging Operations in Sweden and Its Effect on Occupational Safety and Health. Journal of Forest Engineering, 1998, vol. 9, iss. 2, pp. 25–31.
Darmawan W., Rahayu I.S., Tanaka C., Marchal R. Chemical and Mechanical Wearing of High Speed Steel and Tungsten Carbide Tools by Tropical Woods. Journal of Tropical Forest Science, 2006, vol. 18, no. 4, pp. 255–260.
Engsås J. Accidents in Small-Scale Forestry. Research Note 251. Swedish University of Agricultural Sciences, 1993. 121 p.
Liden E. Forest Machine Contractors in Swedish Industrial Forestry. Report 195. Garpenberg, Swedish University of Agricultural Sciences, 1995. 43 p.
Pamfilov E.A., Pilushina G.A., Polosov V.I. Conditions of Maintenance of Stable Frictional Contact of Submitting Rollers Woodworking Machines. Proceedings of the BALTTRIB 2007 International Scientific Conference. Kaunas, 2007, pp. 67–71.
Topală P., Slătineanu L., Stoicev P. Physical and Chemical Processes during the Machining by Means of the Electro-Erosive Method. Nonconventional Technologies Review. 2010, vol. 14, no. 1, рр. 50–54.
