Совершенствование технологии плазменной поверхностной обработки тяжелонагруженных изделий из высоколегированных сталей

• Автор: Белинин, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.02.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Оглавление
Введение

1. Литературный обзор

1.1. Устройство и принцип работы однокатковых опорных частей мостовой конструкции

1.2. Проблемы термообработки стали 40X

1.3. Поверхностное упрочнение материалов

1.3.1. Традиционные способы поверхностного упрочнения

1.3.2.Способы поверхностного упрочнения высоконцентрированными источниками энергии

1.4. Модификация рабочих поверхностей изделий с использованием плазменных технологий

1.4.1 .Плазменная поверхностная закалка

1.4.2.Плазменная наплавка

Цель и задачи исследования
2. Особенности тепловых процессов при работе плазмотрона на токах прямой и обратной полярности
2.1. Тепловые процессы при плазменном нагреве
2.2. Сравнение тепловой обстановки на поверхности изделия при работе плазмотрона на токах прямой и обратной полярности
2.2.1. Исследование теплопередачи в изделие при работе плазмотрона на токах прямой и обратной полярности
2.2.1.1. Методика проведения эксперимента

2.2.2.2. Порядок проведения эксперимента
2.2.2.3. Исследование энергетических характеристик сжатой дуги. 40 Выводы по главе
3. Особенности теплопередачи в изделие при работе плазмотрона на токе обратной полярности
3.1. Влияние полярности и параметров процесса на теплопередачу в изделие
3.1.1. Оценка площади теплового контакта плазменной дуги с изделием при работе плазмотрона на токе обратной полярности
3.2. Моделирование процесса теплопередачи в изделие при работе плазмотрона на токе обратной полярности
Выводы по главе
4. Исследование плазменной поверхностной обработки на токах прямой и обратной полярности
4.1. Определение требуемых параметров режима плазменной закалки опорной пары мостовой конструкции
4.2. Влияние параметров режима плазменной закалки на токе прямой полярности на структуру и свойства упрочненной зоны
4.3. Влияние параметров режима плазменной закалки на токе обратной полярности на структуру и свойства упрочненной зоны
4.4. Сравнительное исследование плазменной наплавки стали 40X13 на токах прямой и обратной полярности
4.5. Механические свойства стали 40X13 после плазменной поверхностной обработки
4.6. Разработка схемы технологического процесса плазменной
поверхностной закалки
4.6.1. Технико - экономическая эффективность плазменного
поверхностного упрочнения
Выводы по главе
Общие выводы по работе
Список литературы
Приложение 1 Металлографическое исследование образцов после обработки
на токе прямой полярности
Приложение 2 Акт внедрения
плазменной дугой, время распространения теплового потока соизмеримо со временем воздействия плазменной дуги на материал. В реальных условиях после прекращения действия теплового источника происходит выравнивание температуры. При этом в начальный момент времени, после прекращения действия происходит продвижение изотермы с фиксированной температурой вглубь материала и после достижения определенной глубины 2тах имеет место, обратное перемещению данной изотермы [44,68].
Мощность в пятне нагрева IV выражается по следующей зависимости:
И/ = (2.9)
где 0 - эффективная тепловая мощность плазменной дуги; I -длительность нагрева; с! - диаметр пятна нагрева.
В случае упрочнения без оплавления поверхности, необходимо, чтобы Ттах на поверхности материала не превышала температуру плавления
Ттах — Т’пл (2-10)
При разработке технологических процессов на практике необходимо иметь простые и удобные аналитические выражения для расчета основных параметров упрочнения. В работах по плазменному упрочнению [76 - 79] используются различные аналитические выражения. Так в работе [79] скорость нагрева локальной зоны определяется из выражения:
дт а 1
— = — е 4« (2.11)
5 С Я Ь п
где: qs - плотность мощности плазменной дуги; а, X- коэффициенты температуропроводности и теплопроводности; г - время воздействия; к-глубина упрочнения.
Значение мощности плазменной дуги достаточной для фазовых
превращений определяют:
пТ2жВ 7 _.,
Ч* = —ГТ~ (212)
где: Тзак - температура закалки; В - коэффициент аккумуляции теплоты.
Скорость обработки определяется как: