Технологическое обеспечение работоспособности машиностроительных деталей с плазменно нанесенными покрытиями на базе снижения уровня остаточных напряжений

• Автор: Ню Липин
• Шифр специальности: 05.02.08, 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список основных обозначений, индексов и сокращений ВВЕДЕНИЕ

Роль технологии плазменного напыления в системе обеспечения поверхностного качества и различного функционального

назначения деталей в машиностроение

Применение функциональных покрытий для повышения эксплуатационных характеристик деталей
Анализ технических и технологических возможностей газотермических методов нанесения покрытий .

Влияние остаточных напряжений на качество покрытия при плазменном напылении.

Распределения энергии в процессе плазменного напыления и выбор технологических параметров, влияющих на формирование

остаточных напряжений

Постановка задач исследования диссертационной работы.

Теплофизическая модель формирования остаточных напряжений . Экспериментальное определение температуры нагрева частиц порошка в плазменной струе
Характер изменения температуры системы детальпокрытие в начальной стадии формирования слоя покрытия.
Температурный эпюр системы детальпокрытие на завершающей
стадии формирования слоя покрытия
Назначение теплофизических и механических параметров условной детали при формировании ьго слоя покрытия.
Теоретическиэкспериментальный анализ механизмов формирования остаточных напряжений на базе теплофизического расчета в системе тонкостенная детальпокрытие
4 3.1. Аналитическая оценка уровня остаточных напряжений напылении
1го слоя многослойного покрытия на кольцевую тонкостенную деталь
3.2. Суперпозиция остаточных напряжений при формировании многослойного покрытия
3.3. Сравнение теоретически определенных распределений остаточных
напряжений с экспериментом
4. Численное исследование механизмов формирования остаточных
напряжений в системе толстостенная детальпокрытие
4.1 Выбор конечных элементов для анализа остаточных напряжений в
системе детальпокрытие.
4.2. Анализ остаточных напряжений на поверхности толстостенных деталей.
4.3. Особенности остаточных напряжений в системе детальпокрытие
на поверхности толстостенных деталей
4.4. Аналитическая оценка остаточных напряжений в центральной
части на границы детальпокрытие
5. аучно практические результаты исследований
5.1. Инженерная методика выбора технологических параметров напыления покрытий по заданным остаточным напряжениям.
5.1.1. Толщина напыляемого слоя за один проход.
5.1.2. Число проходов плазмотрона
5.1.3. Подача плазмотрона
5.1.4. Оценка экспозиции плазмотрона над поверхностью детали в
процессе напыления покрытия.
5.1.5. Влияние температуры подогрева и напыляемых частиц подложки на
уровень остаточных напряжений в покрытии
5.2. Конструкторскотехнологические решения по снижению остато
иных напряжений.
5.3. Разработка технологического процесса нанесения покрытий на
4 элементы плазмохимического оборудования
5.4. Использование разработанных расчетных зависимостей в учебном
процессе
Выводы по работе.
Список использованной литературы


Разработка теплофизической математической модели для оценки температуры покрытия и детали при напылении. Построение термомеханической модели формирования остаточных напряжений в системе детальпокрытие при плазменном напылении. Разработка инженерной методики обоснованного выбора технологических параметров процессов плазменного напыления покрытий по требованиям к уровню остаточных напряжений. Теоретическое и экспериментальное определение температуры нагрева частиц порошка с помощью измерения средней толщины напыленных слоев по шлифам. Экспериментальное подтверждение адекватности и точности термомеханической модели формирования остаточных напряжений в системе детальпокрытие. Научное обоснование области рациональных технологических параметров плазменного напыления многослойных покрытий, обеспечивающих снижение остаточных напряжений в системе детальпокрытие. Определять параметры композитных структур промежуточных слоев покрытия, обеспечивающих снижение уровня остаточных напряжений. Рекомендации и технологический процесс плазменного нанесения защитных покрытий из материалов и ЬПСг на элементы плазмохимического оборудования, которые обеспечили повышение ресурса работы оборудования на и снижение в 7 раз брака готовой продукции. Разработанные в рамках диссертации программы расчета используются также в учебном процессе для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, проводимом на базе лаборатории плазменных технологий кафедры СМ Дмитровского филиала МГТУ им. Н.Э. Баумана. Апробация работы и публикации. Материалы диссертации доложены на 2 Российских, международных научнотехнических конференциях. По теме диссертации опубликовано 5 научных работ. Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 7 страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы. Рекомендации по выбору технологических параметров напыления и выбору толщины при послойном напылении покрытия, а также параметров композитных структур промежуточных слоев между деталью и покрытием. Автор считает своим приятным долгом выразить глубокую благодарность научному руководителю д. В.А. Тарасову, научному консультанту д. А.Ф. Пузрякову, преподавателям кафедры СМ МГТУ им. Н.Э. Баумана д. Барзову, к. В.И. Колпакову, к. П.В. Круглову, к. А. С. Филимонову, а также сотруднику Дмитровского филиала МГТУ им. Н.Э. Баумана к. Пузрякову за полезные советы, помощь и поддержку. Необходимость применения упрочняющих, восстановительных антифрикционных и других покрытий в машиностроении обусловлена ужесточением условий эксплуатации деталей температурой, давлением, скоростью и химической агрессивностью среды, абразивным износом, излучением и т. Конкретная совокупность этих условий определяет назначение покрытий термостойкие, жаростойкие, эрозионностойкие, износостойкие, антифрикционные, коррозионностойкие, отражающие или поглощающие различные излучения. Свойства покрытия в значительной степени зависят от метода нанесения. Установлено, что плотность, механические и многие теплофизические свойства покрытий значительно ниже, чем у монолитного материала, из которого нанесено покрытие, а количественные величины того или иного свойства зависят от метода и режима напыления. Проведя анализ результатов исследований покрытий и изучив влияние их свойств на качество получаемых изделий, сформулируем основные требования к материалам и покрытием различного назначения рис. Термостойкие покрытия. Термостойкость термическая стойкость свойство хрупких материалов главным образом огнеупорных противостоять, не разрушаясь, термическим напряжениям. Как правило, термостойкость определяется температурным градиентом или числом циклов нагрева и охлаждения, выдерживаемых материалом до возникновения трещин или разрушений. Материал для этих покрытий должен иметь температуру плавления Тм, превышающую температуру высокий коэффициент теплопроводности Хп и быть достаточно пластичным. Тт плавления Т плавления Т Т плавления твердость 1 Коэффициент хим. Инертность меха мич. Тдлэлектр. ТЪ торможение от Т. КТР прочность. Рис.