Совершенствование технологии восстановления шеек коленчатых валов автомобильных двигателей плазменным напылением с одновременной электромеханической обработкой

• Автор: Никонов, Вадим Олегович
• Шифр специальности: 05.22.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 187 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ШЕЕК КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

1.1 Обоснование целесообразности восстановления коленчатых валов автомобильных двигателей

1.2 Анализ способов восстановления коленчатых валов автомобильных двигателей

1.3 Анализ способов упрочнения плазменных покрытий

Выводы
2 ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ РЕЖИМОВ И ПАРАМЕТРОВ КОМБИНИРОВАННОГО СПОСОБА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ШЕЕК КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

2.1 Методика математического моделирования

2.2 Программная реализация модели

2.3 Оптимизация параметров процесса нанесения плазменного покрытия на
шейки коленчатого вала с одновременной электромеханической обработкой.
2.4 Обоснование схемы и параметров охлаждения шеек коленчатого вала
Выводы
3 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Основные положения общей методики экспериментального исследования, используемое оборудование и рабочие материалы
3.2 Методика контроля и обеспечения основных параметров процесса плазменного напыления с одновременной электромеханической обработкой
3.3 Методика исследования физико-механических и триботехнических
свойств покрытия
3.4 Методика обработки результатов экспериментов
Выводы
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1 Результаты определения оптимальных технологических параметров процесса плазменного напыления с одновременной электромеханической обработкой
4.2 Результаты исследования температуры основы опытного образца в процес-

се плазменного напыления с одновременной электромеханической обработкой 1 Об
4.3 Результаты исследования физико-механических свойств покрытий
Выводы
5 РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ С ОДНОВРЕМЕННОЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ
5.1 Технологический процесс восстановления шеек коленчатого вала двигателя КАМАЗ-740 плазменным напылением с одновременной электромеханической обработкой
5.2 Результаты эксплуатационных испытаний восстановленного коленчатого вала двигателя КАМАЗ-
5.3 Экономическое обоснование эффективности усовершенствованной
технологии восстановления шеек коленчатого вала
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А Решение задачи оптимизации параметров процесса плазменного нанесения покрытия с электромеханической обработкой с
помощью программы МаШСаб
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Методика и результаты экспериментальных исследований влияния технологических параметров процессов плазменного напыления и электромеханической обработки на критерии процессов
ПРИЛОЖЕНИЕ В Результаты замеров величин износа напыленных шеек
коленчатого вала
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Технологический процесс восстановления коленчатого
вала плазменным напылением с одновременной электромеханической
обработкой
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Копия патента на изобретение РФ № 2480533 «Способ
комбинированного упрочнения поверхностей деталей»
ПРИЛОЖЕНИЕ Е Копия патента на полезную модель РФ № 129
«Устройство для комбинированного упрочнения шеек коленчатых валов»
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Копия свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013612100 «Программа для моделирования плазменного нанесения покрытий»
ПРИЛОЖЕНИЕ И Копия свидетельства о государственной регистрации

для ЭВМ № 2013612101 «Программа для моделирования способа комбинированного упрочнения поверхностей деталей»
ПРИЛОЖЕНИЕ К Копия свидетельства о государственной регистрации для ЭВМ № 2013615055 «Программа для исследования эффективности
способа комбинированного упрочнения плазменных покрытий»
ПРИЛОЖЕНИЕ Л Копия свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013615740 «Программа для моделирования тепловых процессов в деталях машин при комбинированном способе нанесения покрытий»
ПРИЛОЖЕНИЕ М Акты о внедрении результатов НИР
ПРИЛОЖЕНИЕ Н Акты о стендовых испытаниях коленчатых валов двигателей автомобилей КАМАЗ
ПРИЛОЖЕНИЕ П Акт об эксплуатационных испытаниях коленчатого вала, напыленного по технологии плазменного напыления с одновременной
электромеханической обработкой
ПРИЛОЖЕНИЕ Р Акт внедрения в учебный процесс ВГЛТА результатов НИР
ПРИЛОЖЕНИЕ С Копия письма об участии аспиранта ФГБОУ ВПО ВГЛТА Никонова В. О. в выполнении краткосрочной научно-исследовательской работы

верхности из-за большого времени ее нагрева около 45 секунд до указанной температуры вследствие малой потребляемой мощности индукционного устройства. Указанная мощность позволяет получить нагрев поверхности основы до заданной температуры после длительного воздействия на основу вихревыми токами, что приводит к прогреву всего объема основы изделия, а заодно и камеры муфеля за счет кондуктивной теплоотдачи [90, 91].
Получение покрытий лазерно-плазменным методом позволяет устранить образование микротрещин в наносимых слоях, а также устраняет необходимость струйно-абразивной подготовки поверхности и обеспечивает металлический контакт с основой. Недостатками данного способа является низкая прочность сцепления покрытия с подложкой, поскольку подводимая энергия лазерного излучения поглощается плазменным потоком на 15-20 %, что и приводит к недостаточному нагреву частиц напыляемого материала [92, 93].
Гибридный процесс плазменной наплавки-напыления, позволяет повысить качество покрытий по сравнению с плазменным напылением за счет проплавления покрытия при меньшем нагреве детали по сравнению с плазменной наплавкой. Недостатком способа является повышенная по сравнению с плазменным напылением тепловая нагрузка, наличие пористости, остаточных напряжений покрытия, а также необходимость припуска покрытия и чистовой операции для его снятия [47].
Плазменное напыление с одновременной обработкой покрытия ультразвуковыми колебаниями до момента начала его кристаллизации обеспечивает увеличение усталостной прочности, повышение адгезионно-когезионных характеристик покрытий, улучшение антифрикционных свойств покрытия. Недостатком способа являются большие капитальные затраты на оборудование [94].
Способ плазменного напыления с одновременным оплавлением выносной электрической дугой характеризуется значительным вводом теплоты и высокой прочностью сцепления оплавленного слоя с подложкой за счет локального приваривания участков покрытий к поверхности детали, без перегрева материала обрабатываемой поверхности. Недостатком данного способа является неравномерность структуры покрытия, заключающаяся в чередовании зон локального рас-