Закономерности структурообразования при плазменной поверхностной обработке металлических изделий и разработка на этой основе ресурсосберегающих промышленных технологий

• Автор: Тюфтяев, Александр Семенович
• Шифр специальности: 05.16.01, 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 286 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
1 ПЛАЗМОТРОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
1Л Разработка и исследование плазмотрона с расширяющимся
КАНАЛОМ ВЫХОДНОГО ЭЛЕКТРОДА
1ЛЛ Профилирование выходного электрода плазмотрона с
самоустанавливающейся длиной дуги
1Л.2 Секционирование выходного электрода как эффективный метод
исследования энергетических характеристик плазмотронов
1Л.З Сравнительные исследования вольт-амперных характеристик
плазмотронов
1Л.4 Распределение электрического тока и тепловых потоков по длине выходного электрода. Тепловой КПД дуги
1.1.5 Исследования электрического разряда в плазмотроне с расширяющимся каналом выходного электрода
1.1.6 Исследование параметров плазмы спектроскопическими методами44
1.2 Разработка и исследование плазмотрона с внешним электродом
2 ПЛАЗМЕННОЕ ПОВЕРХНОСТНОЕ УПРОЧНЕНИЕ
2.1 Разработка технологии плазменного упрочнения железнодорожных колес
2.1.1 Разработка устройства для плазменной обработки
2.1.2 Исследование влияния параметров плазменной обработки на структурно-фазовое состояние и свойства упрочненной зоны стали 60 Г
2.1.2.1 Геометрические параметры и твердость упрочненной зоны
2.1.2.2 Определение механических свойств металла упрочненной зоны
2.1.2.3 Структура и микротвердость упрочненной зоны
2.1.2.4 Фазовый состав и структурное состояние поверхностного слоя75

2.1.3 Исследование влияния химического состава на структуру и свойства упрочненного слоя при различных режимах плазменной обработки
2.1.3.1 Влияние углерода на структуру и свойства упрочненного слоя
2.1.3.2 Исследование структуры и свойств упрочненного слоя в зависимости от содержания хрома в стали
2.1.3.3 Испытания на износостойкость упрочненного слоя
2.1.3.4 Исследование влияния плазменного упрочнения на макроостаточные напряжения в бандаже
2.1.4 Исследование влияния температуры металла перед плазменной обработкой на механические свойства и параметры микроструктуры упрочненного слоя
2.1.5 Сравнительные исследования свойств стали 60Г упрочненной по разным технологиям
2.1.5.1 Общая характеристика образцов
2.1.5.2 Определение механических свойств образцов
2.1.5.3 Износостойкость поверхности упрочненного слоя
2.1.5.4 Результаты испытаний на усталость
2.1.5.5 Оценка склонности к замедленному разрушению упрочненного металла при воздействии напряжений, коррозионной среды и водорода
2.1.5.6 Микроструктура упрочненного слоя
2.1.5.7 Электронно-микроскопическое исследование металла упрочненной зоны
2.1.5.8 Рентгенографический анализ фазового состава упрочненной зоны
2.1.5.9 Обобщение результатов сравнительных исследований. Структурный механизм повышения уровня свойств плазменноупрочненной стали

2.1.5.10Исследование влияния деформации на изменение фазового состава упрочненного слоя
2.2 Разработка математической модели процесса упрочнения
2.2.1 Определение зависимости коэффициента теплопроводности стали типа 60Г от температуры
2.2.2 Разработка математической модели процесса плазменного поверхностного упрочнения стали
2.3 Разработка и освоение промышленной установки для упрочнения КОЛЕСНЫХ ПАР (УУКП)
2.3.1 Состав и технические данные промышленной установки
2.3.2 Автоматизированная система управления
2.3.3 Разработка системы мониторинга колесных пар и результаты исследования их эксплуатационного ресурса
2.4 Плазменное упрочнение роликов транспортного рольганга
Выводы по части
3 ПЛАЗМЕННАЯ НАПЛАВКА
3.1 Плазменная наплавка на высокоуглеродистую сталь
3.1.1 Плазменная наплавка на сталь 110Г13 Л
3.1.1.1 Исследование химического состава и механических свойств покрытия
3.1.1.2 Фрактографические исследования образцов
3.1.1.3 Микроструктура основы, границы раздела и покрытия
3.1.1.4 Рентгенографический анализ фазового состава покрытия и основного металла
3.1.2 Плазменная наплавка на сталь 76Ф
3.1.2.1 Исследование влияния исходного состояния основного металла и отпуска после наплавки на механические свойства покрытия
3.1.2.2 Влияние ударной обработки на механические свойства, фазовый состав и напряженное состояние покрытия

распределения тока и удельного теплового потока по длине канала имеют общий характер.
Особенность данных на рис. 1.18 б) заключается в том, что максимальный удельный тепловой поток при расходе 2 г/с превышает удельный тепловой поток при расходе 5 г/с более чем в 3 раза, несмотря на то, что мощность дуги во втором случае существенно выше.
Из рис. 1.19 б) следует, что это имеет место и при других силах тока. Очевидно, что при дозвуковом течении повышение эффективности работы и равномерности распределения теплового потока по длине расширяющегося выходного электрода обеспечивается увеличением числа Маха на входе плазмообразующего газа в разрядный канал.
Номер секции Номер секции
а) б)
Рисунок 1.18. Удельные тепловые потоки q на секциях при 1 = 300А: а) цилиндрический канал, б) расширяющийся канал. Рабочий газ
В цилиндрическом канале (рис. 1.18 а) и 1.19 а) удельный тепловой поток незначительно уменьшается с увеличением расхода газа, что объясняется более медленным ростом среднемассовой температуры по длине канала из-за большего расхода.