Разработка процесса плазменного напыления покрытий на внутренние поверхности деталей машин

• Автор: Иванников, Валерий Александрович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 157 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Состояние вопроса плазменного напыления покрытий на внутренние поверхности деталей машин
1.1. Требования, предъявляемые к внутренним поверхностям трения
1.2. Существующие способы упрочнения внутренних поверхностей трения
1.-3. Процессы, происходящие при плазменном напылении внутренних поверхностей (ПНВП)
1.3.1. Процессы в струе при ПНВП
1.3.2. Процессы на подложке при ПНВП
1.3.2.1. Гидродинамические и тепловые процессы на подложке
1.3.2.2. Металлургические особенности процесса ПНВП
1.3.2.3. Внутренние напряжения в покрытиях при ПНВП
1.4. Плазмотроны для ПНВП
1.5. Защита от перегрева напыляемой поверхности
1.6. Выводы
1.7. Цель и задачи исследования
Глава 2. Методика исследований
2.1. Этапы исследования
2.2. Экспериментальное оборудование и рабочие материалы
2.2.1. Экспериментальное оборудование и методика проведения экспериментов
2.2.2. Обоснование выбора рабочих материалов
2.3. Методика определения скоростей газовой и дисперсной фаз
2.4. Методика исследования температурных условий процесса
2.4.1. Методика определения температуры напыляемых частиц
2.4.2. Методика исследования температурных условий подложки
2.-5. Методика исследований гидравлических характеристик форсунки
2.8. Методика исследований физкко-механических свойств
2.5.1. Общие положения
2.5.2. Методика определения прочности соединения покрытий
о основой
2.8.3. Методика определения газопроницаемости покрытий

2.6.4. Методика определения твердости (квазитвердостиj и микротвердости покрытий
2.6.5. Методика проведения металлографического и рентгеноструктурного анализов
2.6.6. Методика изнашивания об абразивно-масляную прослойку
2.6.7. Методика исследования термических свойств покрытий
2.7. ВЫВОДЫ
Глава 3. Математическая модель газодинамических и тепловых
процессов гетерогенной плазменной струи
3.1. Математическая модель газовой фазы струи плазмотрона
3.1.1. Модель выходных параметров плазмотрона
3.1.2. Модель однофазной стационарной плазменной струи
3.1.3. Модель тепловых потоков к подложке
3.1.4. Моделирование движения частиц
3.1.5. Моделирование нагрева частиц
3.2. Расчет охлаждения
3.2.1. Исходные данные
3.2.2. Расчет необходимого расхода охлаждающей воды
3.2.3. Определение параметров капель
3.2.4. Определение временных параметров
3.2.5. Оценка вероятности столкновения напыляемых частиц
о каплями воды
3.3. Выводы
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований
4.1. Исследования терма- и газодинамических параметров
4.1.1. Скорость и температура однофазной струи
4.1.2. Скорости и температуры двухфазной струи
4.2. Исследование гидравлических характеристик форсунки
системы охлаждения
4.3. Определение оптимальных режимов напыления
4.4. Исследования физике-механических свойств покрытий
4.4.1. Изучение прочности соединения напыленного покрытия
с основой
4.4.2. Исследование газопроницаемости покрытий
4.4.3. Квазитвердость и микротвердость покрытий ШВЕЕ
4.4.4. Металлографический к рентгеноструктурный анализ
4.4.5. Исследование износостойкости покрытий

4.4.6. Исследования термоусталости покрытий
4.5. Выводы
ГЛАВА 5. Реализация технологии плазменного напыления
5.1. Технологический процесс восстановления гильзы цилиндров
5.2. Технологические рекомендации по выбору режимов процесса ПНВП
5.3. Натурные стендовые испытания гильз цилиндров, восстановленных ПНВП
5.4. Экономическое обоснование эффективности разработанной
5.6. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ляемого материала, а также опыт использования покрытий из таких материалов.
В настоящее время накоплен значительный опыт применения в качестве напыляемых материалов оамофлюсующихоя порошковых сплавов на основе системы !'И-Ст-В-51 [96... 1003.
Для деталей, работающих в условиях абразивного износа и знакопеременных динамических нагрузок, наиболее подходящим материалом, на наш взгляд, может служить сплав марки ПГ-ХН80СР4, обладающий при этом достаточно низкой стоимостью.
Кроме данного порошка для оценки возможностей исследуемого процесса ПНВП использовался несамофлюсующиеся износе- и коррозионностойкие интерметаллиды никель-титановый ПН55Т45 к никель-алюминиевый ПН85Ю15.
Качество напыляемого покрытия в значительной мере зависит от грануляции порошка. При зернистости менее 40 мкм может происходить выгорание составляющих элементов из химического состава частиц, что приводит к ухудшению качества получаемых покрытий. При зернистости более 100 мкм частицы могут подлетать к подложке нерасплавленными , что приводит к неудовлетворительному их соединению с подложкой.
Анализируя вышеописанные рассуждения, мы пришли к выводу, что вполне удовлетворяющим условиям -абразивного износа, значительным нагрузкам, а также обладающим при этом относительно низкой стоимостью, могут служить сплавы марки ПГ-ХН80СР4, ПН55Т45 и ПН85Ю15 грануляцией 40...60 мкм, выпускаемые Акционерным предприятием легированных порошков и сплавов НПО "Тулачермет" (г. Тула). Химический состав данных материалов хорошо известен и представлен в рекламном проспекте этой фирмы [1013.
В качестве материалов образцов использовались чугуны, применяемые для изготовления гильз- цилиндров двигателей и компрессоров (таблица 2.1), а также сталь 45 ГОСТ 1050-74 как ниболее распространенная марка и часто применяемая в качестве подложки для сравнительных исследований покрытий [102].