Технология восстановления цилиндрических поверхностей валов плазменным напылением с одновременным оплавлением выносной модулируемой дугой : На примере коленчатого вала

• Автор: Бухтояров, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 165 с.

Глава 1 Состояние вопроса и постановка задачи исследования
1.1 Требования, предъявляемые к поверхностям деталей работающих при циклических нагрузках
1.2 Особенности условий работы деталей, работающих при циклических и знакопеременных нагрузках
1.3 Способы восстановления коленчатого вала
1.3.1 Плазменное напыление
1.3.2 Способы повышения прочностных и механических свойств покрытий
1.3.3 Механические, термомеханические способы упрочнения покрытия
1.3.4 Термическое воздействие на покрытие
1.3.5 Способы одновременного напыления и упрочнения покрытий
1.3.6 Модуляция электрических параметров плазмотрона
1.3.7 Модуляция электрических параметров сварочной дуги
1.4 Выводы
1.5 Цели и задачи исследования
Глава 2 Разработка физико-математической модели тепловых процессов при плазменном напылении с одновременным оплавлением покрытия выносной дугой в режиме модуляции
2.1 Постановка задачи определения температурного поля цилиндрической детали
2.1.1 Основные допущения
2.1.2 Математическая модель теплообмена
2.1.3 Учет изменения тепловой мощности плазматрона при модуляции электрических параметров
2.1.4 Расчетные зависимости температурного поля
2.1.5 Учет формы вала
2.2 Моделирование теплового режима
2.2.1 Основные факторы

2.2.2 Результаты расчета
2.2.3 Выбор теплового режима
2.2.3.1 Условия выбора теплового режима
2.2.3.2 Выбор частоты вращения вала
2.2.3.3 Регулирование температуры перед пятном напыления при ПНОВМ
2.2.3.4 Пример расчета температуры перед пятном напыления на коленчатом валу при ПНОВМ
2.3 Выводы
Глава 3 Методика исследования
3.1 Общие положения методики
3.2 Разработка экспериментального оборудования
3.2.1 Определение электрических параметров
3.3 Обоснование выбора рабочих материалов
3.4 Методика определения температуры основы
3.5 Методика исследований физико-механических свойств покрытий
3.6 Методика обработки результатов экспериментов
3.7 Выводы
Глава 4 Результаты экспериментальных исследований
4.1 Определение оптимальных технологических параметров процесса ПНОВМ
4.2 Исследование электрических параметров
4.2.1 Исследование электрических параметров плазмотрона без модуляции
4.2.2 Исследование модуляции электрических параметров плазмотрона
4.2.3. Положительная модуляция электрических параметров плазмотрона
4.2.4 Отрицательная модуляция электрических параметров плазмотрона
4.3 Изучение прочности сцепления покрытия с основным материалом
4.4 Изучение пористости покрытий
4.5 Изучение температуры основы
4.6 Металлография и рентгеноструктурный анализ
4.7 Твердость и микротвердость покрытий
4.8 Исследование износостойкости покрытий
4.9 Результаты усталостных испытаний
4.10 Выводы
Глава 5 Реализация технологии ПНОВМ
5.1 Технологический процесс восстановления коленчатого вала ПНОВМ
5.1.1 Рекомендуемые режимы нанесения покрытий
5.1.2 Механическая обработка покрытий
5.2 Эксплуатационные испытания восстановленных коленчатых валов
5.3 Экономическое обоснование эффективности разработанной технологии
Общие выводы и рекомендации
Список литературы
Приложения

Ч и
Уг=^~ У0=27Г-Я-п Уг ’ г 2л--/?’
где п - частота вращения вала, тогда имеем:
Тъ = —(^пх ■ кх ——-—--я2 —Ц.+я3 —1,2 25,
2 сД ]п2-н-я4 2«-я3 п-н-я2) (2-25)-
Из выражения (2.25) видно, что температура Гу прямо пропорциональна вкладываемой в поверхность тепловой эффективной мощности д и количеству напыленных витков п. Влияние же частоты вращения вала п, шага напыления Я и радиуса вала Я более сложное. На основании этого рациональным является компоновка графиков, выполненная в виде зависимостей температуры Ту; (ось ординат) от частоты п, шага Я и радиуса Я (ось абсцисс) при различных значениях эффективной мощности д и количества витков п.
Зависимость температуры Яг от скорости вращения вала «, шага витков Я и радиуса вала Я при различных мощностях Ц и количествах витков п представлены на рис. 2.11 ... 2.14.
Характер кривых зависимостей Ту от п и Я идентичен. Увеличение как скорости вращения п так и шага Я витков приводит к нелинейному монотонному уменьшению температуры Гу. Данное уменьшение Ту; более круто для уровня меньших скоростей вращения п и больших мощностей д.
Влияние радиуса вала на температуру Ту; представлено на рис. 2.13. При малых скоростях вращения п < 10 об/мин и шаге витков Я < 0,002 температура Ту; линейно убывает с увеличением радиуса Я (рис. 2.13а).
В интервале температур Гу; < 1200 °С при значении шага витков Я ~ 0,003 ... 0,004 и начиная с количества витков п > 5 зависимость Гу; от Я имеет характер вогнутой кривой с максимумом в интервале Я = 0,004 ... 0,006 м (рис. 2.136).