Технологическое обеспечение износостойкости деталей машин на основе применения метода электроэрозионного синтеза покрытий

• Автор: Земсков, Вячеслав Алексеевич
• Шифр специальности: 05.02.08, 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 296 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ДЕТАЛЕЙ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО СИНТЕЗА ПОКРЫТИЙ.

1.1 Современные подходы к технологическому обеспечению

износостойкости деталей машин

1.2 Анализ технологических возможностей существующих методов

нанесения износостойких покрытий и упрочнения металлов

1.3 Анализ технологических возможностей метода

электроискрового легирования.

1.4 Особенности технологии электроэрозионного синтеза покрытий

1.5 Технологические аспекты трения и изнашивания материалов

Выводы. Цель и задачи исследований.
ГЛАВА 2. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО СИНТЕЗА ПОКРЫТИЙ.
2.1 Функциональная модель технологического обеспечения
износостойкости на основе применения метода ЭЭС
2.2 Физическая модель формирования ЭЭСпокрытий.
2.3 Модель ЭЭСпокрытий
2.4 Разработка модели абразивного изнашивания ЭЭСпокрытий
2.5 Моделирование процесса абразивного изнашивания ЭЭС
покрытий с применением метода конечных элементов.
2.6 Результаты МКЭмоделирования и их анализ.
Стр.
Выводы
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА ЭЭСПОКРЫТИЙ С ИХ ИЗНОСОСТОЙКОСТЬЮ.
3.1 Общая структура исследований
3.2 Материалы и образцы.
3.3 Технологическая оснастка, измерительные приборы и
инструменты, применявшиеся в ходе проведения экспериментальных исследований
3.4 Планы экспериментальных исследований. Методика
планирования экспериментов
3.4.1 Выбор зависимых и независимых переменных
3.4.2 Метод латинского квадрата.
3.5 Методика упрочнения деталей методом ЭЭСпокрытий
3.6 Методика проведения экспериментальных исследований
качества поверхностного слоя деталей
3.7 Методика решения задачи моделирования напряженного
состояния ЭЭСпокрытий в процессе абразивного изнашивания методом конечных элементов МКЭ.
Ф 3.8. Методика исследования износостойкости.
3.9 Методика записи и обработки профилограмм изношенных и
неизношенных поверхностей.
Выводы.
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КАЧЕСТВА И ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ЭЭСПОКРЫТИЙ В УСЛОВИЯХ
АБРАЗИВНОГО ИЗНАШИВАНИЯ.
4.1 Экспериментальные исследования качества ЭЭСпокрытий
4.1.1 Анализ влияния мощности единичного импульса тока на
формирование ЭЭСпокрытий.
4.1.2 Исследования химического, фазового состава и распределения химических соединений в ЭЭСпокрытиях
4.1.3 Исследования геометрических характеристик ЭЭСпокрытий
4.1.3.1 Исследование шероховатости ЭЭСпокрытий
4.1.3.2 Исследования приращения размера деталей
после нанесения ЭЭСпокрытий
4.2 Экспериментальные исследования износостойкости ЭЭС
покрытий в условиях абразивного изнашивания
4.2.1 Экспериментальные исследования зависимости износостойкости ЭЭСпокрытий от технологических факторов процесса их нанесения
4.2.2 Экспериментальные исследования механизма абразивного изнашивания ЭЭСпокрытий
4.2.2.1 Исследование зависимостей величины износа от времени изнашивания.
4.2.2.2 Исследование процесса приработки ЭЭС
покрытий.
4.2.2.3 Закономерности изменения размеров в процессе изнашивания.
Выводы.
ГЛАВА 5. ИНЖЕНЕРНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИССЛЕДОВАНИЙ.
5.1 Методика технологического проектирования упрочнения
деталей машин методом электроэрозионного синтеза покрытий.
5.2 Практическое применение метода ЭЭСпокрытий для
повышения износостойкости деталей машин
5.3 Проект инновационного цеха комбинированного упрочнения деталей машин деформационными и физикохимическими
методами.
Выводы.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Благодаря высоким скоростям напыляемых частиц детонационные покрытия в сравнении с плазменными и тем более обычными газопламенными имеют более высокие плотность . Существенным преимуществом детонационного метода по сравнению с газопламенным и плазменным является его дискретность, а вследствие этого и меньшая теплонапряженность. Нагрев обрабатываемой детали в процессе напыления может не превышать 0 С. Освоено нанесение детонационным методом покрытий самого разнообразного состава твердосплавных с использованием различных карбидов вольфрама, хрома и связок кобальт, никель, никельхром оксидных из оксидов алюминия, титана и хрома металлических. Это позволяет многократно повышать износостойкость деталей машин и инструмента . МПа по износостойкости превосходят цементированные и азотированные стали в 2. Детонационные безвольфрамовые покрытия на основе легированного порошка нихрома по износостойкости значительно в 6. ЗОХГСА . Таким образом, при нанесении газотермических покрытий сопротивление износу деталей из обычных конструкционных материалов может быть многократно увеличено при незначительном расходе материалов, при этом можно восстановить исходные геометрические размеры деталей. Процессы нанесения данных покрытий легко поддаются автоматизации. В то же время низкая прочность сцепления с основой требует особой осторожности при выполнении операций механической обработки. Важнейшим этапом напыления является подготовка поверхности заготовки и напыляемого материала. На поверхности заготовки создается специальный микропрофиль с большой высотой неровностей, что позволяет улучшить сцепление частиц с основой, но в то же время усложняет технологию получения покрытий. Качество напыленного слоя, а именно его когезия, сильно зависит от наличия на поверхности частиц и заготовки оксидных пленок, а также от температуры и скорости частиц. Наплавку выполняют для увеличения износостойкости, жаропрочности и эксплуатационной стойкости поверхностей деталей, работающих в условиях больших знакопеременных нагрузок, высоких температур и давлений, в абразивных и агрессивных средах, а кроме того, в целях замены дорогостоящих и дефицитных материалов 9. Наплавка бывает газопламенная, электродуговая, плазменная, индукционная, лазерная и т. Наиболее широкое распространение в машиностроении получили технологические разновидности электродуговой наплавки. Е отличительная особенность возможность нанесения износостойких покрытий на детали любой формы в любом пространственном положении с широким диапазоном свойств наплавленного металла, простота механизации и автоматизации технологического процесса, доступность наплавочных материалов любых типов . Наплавка под слоем флюса одна из распространенных разновидностей дуговой наплавки . Под слоем флюса можно наносить слой металла практически любого химического состава толщиной от 2 мм и более, при этом производительность в 3. В процессе наплавки под флюсом наблюдается расплавление основного металла детали его доля в наплавленном слое колеблется от до , что отрицательно сказывается на эксплуатационных характеристиках износостойкого покрытия. Износостойкость наплавленных валков прокатных станов по сравнению с закаленными повышается в 3. При изготовлении и ремонте деталей транспортных, сельскохозяйственных машин, металлорежущих станков возможно повышение износостойкости в 2. Наплавка под флюсом существенно в 3. В ряде случаев наплавка внутренних поверхностей глубоких отверстий, мелких деталей и т. Применение в качестве источника тепла плазменной струи позволяет существенно снизить долю основного металла в наплавленном слое. При этом температура наплавляемого порошка может колебаться от 0 С до нескольких тысяч, причем эта температура поддается регулированию. Такой диапазон температур позволяет наносить сплавы с различными теплофизическими и физикомеханическими свойствами, включая тутоплавкие износостойкие сплавы и смеси. Производительность плазменной наплавки высокая до кг наплавленного металла в час. При электрошлаковой наплавке возможно получение наплавленных слоев практически неограниченных размеров высокого качества.