Применение лазерной технологии при ремонте коленчатых валов судовых двигателей

• Автор: Зяблов, Олег Константинович
• Шифр специальности: 05.08.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 161 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Е СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ
1.1. Условия работы, износы и повреждения коленчатых валов судовых двигателей
1.2. Анализ отказов коленчатых валов
1.3. Восстановление шеек коленчатых валов
1.4. Упрочнение поверхностного слоя шеек коленчатых валов при ремонте и изготовлении
1.5. Постановка задачи исследований
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ
2.1. Особенности структурообразования в зоне лазерного воздействия
2.2. Исследование микроструктуры и микротвердости материалов коленчатых валов после лазерной обработки
2.3. Влияние лазерной обработки на триботехнические свойства исследуемых материалов
3. ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМОВ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ
3.1. Разработка методики измерения температурных полей, возникающих в материалах при лазерном воздействии
3.2. Определение параметров режимов лазерной закалки и лазерного легирования
3.3. Технические условия лазерного оплавления газотермических
покрытий
4. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ СУДОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
4.1. Лазерное упрочнение
4.2. Лазерное легирование
4.3. Оплавление газотермических покрытий
4.4. Технико-экономическое обоснование применимости лазерной обработки коленчатых валов судовых двигателей
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. При производстве и эксплуатации судовых двигателей внутреннего сгорания (ДВС), не всегда используются наиболее эффективные средства снижения износа, учитывающие конкретные условия работы. По этой причине Россия и другие технически развитые страны несут большие материальные затраты, связанные с ремонтом.
Одной из основных деталей судового ДВС, определяющих ресурс его работы, является коленчатый вал, долговечность которого, в свою очередь, зависит от его сопротивления усталости и износостойкости рабочих поверхностей.
Преждевременный износ рабочих поверхностей коленчатых валов более предельных значений ведет, как правило, не только к значительным затратам на ремонт или замену валов, но и к убыткам из-за простоя судна в ремонте. А выход из строя при поломке коленчатого вала может привести к аварии судна.
В сложившейся экономической ситуации парк судовых дизелей Российского флота постепенно устаревает. Из-за повышенных скоростей изнашивания рабочих поверхностей многие коленчатые валы работают проточенные на последние ремонтные размеры или выбраковываются по причине износа выше предельных значений, не достигнув назначенного полного ресурса.
Более 50% главных судовых двигателей импортного производства. В связи с этим у судоремонтных предприятий зачастую нет возможности приобретать у заводов-изготовителей сменнозапасные детали. Поэтому задача восстановления и упрочнения

ки ТВЧ. По сравнению с другими методами поверхностного термоупрочнения, закалка ТВЧ обладает рядом преимуществ: уменьшение деформаций, почти полное устранение окисления и обезуглероживания, высокая производительность [35].
К недостатку метода индукционной закалки следует отнести то, что при термообработке шеек вала в районе галтелей ширина и толщина закаленной зоны меняется в широких пределах, происходит неоднородное распределение напряжений, что вызывает снижение механических свойств деталей.
В некоторой степени обеспечить сочетание высокой твердости и усталостной прочности удается с применением комбинации термического метода — индукционной закалки и механического метода — поверхностного наклепа (пластическая деформация металлическим диском) [82].
К химико-термическим методам упрочнения относятся такие как азотирование, цементация, цианирование и т.д. [38].
Азотирование — процесс насыщения поверхностного слоя детали азотом. В работе [94] описываются методы повышения усталостной прочности коленчатых валов плазменным азотированием и азотированием в среде аммиака. Установлено, что азотированные коленчатые валы имеют повышенную на 18% динамическую прочность, по сравнению с неазотированными. Не обнаружено различия в свойствах коленчатых валов после плазменного и газового азотирования. Чистота поверхности шеек после плазменного азотирования изменяется меньше, чем после азотирования в газовой среде.
Цементация — процесс поверхностного насыщения углеродом при нагреве без доступа воздуха до температуры 900 -ь 950 °С в среде углерода или газов, содержащих углерод. Твердость поверхностного