Разработка ресурсосберегающего процесса азотирования в электростатическом поле при восстановлении изношенных деталей сельскохозяйственной техники

• Автор: Агафонов, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 188 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИИ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Обзор способов поверхностного упрочнения восстанавливаемых деталей сельскохозяйственных машин, тракторов и автомобилей

1.1. Термическая обработка металлов

1.2. Цементация

1.3. Нитроцементация.

1.4. Азотирование

1.5. Электрофизические методы химикотермической обработки

1.5.1. Химикотермическая обработка с применением индукционного нагрева

а Цементация с нагревом ТВЧ.

б Нитроцементация с нагревом ТВЧ

в Азотирование с нагревом ТВЧ.
1.5.2. Химикотермическая обработка в кипящем псевдоожиженном слое с электроискровым нагревом
1.5.3. Химикотермическая обработка в тлеющем разряде
а Высокотемпературная ионная цементация.
б Азотирование в тлеющем разряде
1.5.4. Химикотермическая обработка в электрическом поле коронного разряда
а Нитроцементация в коронном разряде
б Азотирование в коронном разряде.
1.5.5. Химикотермическая обработка в электростатическом поле
1.6. Оптимизация процессов химикотермической обработки
1.6.1. Задачи исследования.
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ АЗОТИРОВАНИЯ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ
2.1. Задача оптимальной линейной регрессии многофакторного процесса азотирования
2.2. Постановка задачи синтеза оптимальной многомерной нелинейной регрессии.
2.3. Параметрическая идентификация ЛКФструктуры уравнений нелинейной векторной регрессии
2.4. Моделирование линейноквадратичной структуры уравнений векторной регрессии процесса азотирования.
2.5. Интерполяция физикотехнических характеристик азотированного слоя. Оптимизация процесса азотирования.
2.6. Обсуждение
ГЛАВА 3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
3.1. Методика приготовления микрошлифов
3.2. Методика исследования структуры материала методами микроанализа
3.2.1. Оптическая микроскопия
3.2.2. Метод измерения твердости вдавливанием алмазной пирамиды тврдость по Виккерсу.
3.2.3. Методика определения микротврдости.
3.3. Методика определения фазового состава азотированного слоя
3.4. Методика испытания на износостойкость.
3.5. Методика исследования работоспособности размерновосстановленных и упрочннных азотированием распределителей аксиальнопоршневых насосов гидромоторов.
3.5.1. Краткая характеристика стенда 2.4.Б
3.5.2. Устройство стенда 2.4.Б
3.5.3. Испытания аксиальнопоршневых гидромашин.
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВОГО СОСТАВА, СТРУКТУРЫ
И СВОЙСТВ АЗОТИРОВАННОГО СЛОЯ.
4.1. Фазовый состав и структура азотированного слоя.
4.2. Механические и эксплуатационные свойства азотированной
4.2.1. Тврдость и микротврдость.
4.2.2. Износостойкость
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ.
5.1. Технологический процесс азотирования в электростатическом поле
5.2. Конструкция установки ИЭП
ГЛАВА 6. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕЙ МЕТОДОМ АЗОТИРОВАНИЯ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
ЛИТЕРАТУРА


Брамлей, Ф. Гальмиша, Э. Гудермон, К. Кемен, И. Кембел, Ж. Лесею, А. Фри и многие другие. Термическая обработка подразделяется на предварительную и окончательную. Предварительную термическую обработку применяют для подготовки структуры стали к операциям механической обработки, окончательную для придания стали определенных свойств. К числу процессов, применяемых в качестве предварительной термической обработки, относятся отжиг, нормализация и улучшение чаще улучшение применяется как окончательная термическая обработка. В качестве окончательной термической обработки применяют закалку с отпуском, цементацию, нитроцемеитацию, азотирование, металлизацию и другие процессы. Термически обработанные детали с целью повышения усталостной прочности подвергаются упрочнению дробью и накатке роликами. Поверхностной закалке подвергают детали из средне и высокоуглеродистых сталей. Такие детали после поверхностной закалки имеют твердый слой и мягкую сердцевину. Упрочнение закалкой основано на изменении структуры металла и получения необходимых прочностных или технологических свойств деталей путем нагрева до определенной температуры и затем быстрого охлаждения. Закалку производят при нагреве доэвтектоидных сталей до температуры выше Ас3, а эвтектоидных и заэвтектоидных сталей выше Ас. Нагрев печей для термической обработки производится электроэнергией, газом, жидким или твердым топливом. Печи для термической обработки должны обеспечивать возможность контроля и регулирования температуры, а также равномерную температуру в рабочем пространстве. Для защиты от окисления и обезуглероживания стали при нагреве до температуры закалки в газовых средах используют защитные атмосферы и нагрев деталей в вакууме. Нагрев деталей под закалку в печах требует большой затраты времени и усложняет организацию поточного производства. Поэтому в настоящее время широко используется нагрев токами высокой частоты ТВЧ 3. Закалка с нагревом ТВЧ позволяет широко автоматизировать технологический процесс, повысить производительность труда и резко сократить производственный цикл. Закалка при нагреве ТВЧ позволяет исключить операцию отпуска, так как можно применять закалку с самоотпуском. Для охлаждения деталей после нагрева под закалку применяются различные жидкие закалочные среды вода, минеральные и растительные масла, соляные растворы, расплавленный металл и др. Наиболее распространенным является охлаждение в воде и масле. Из деталей сх машин, тракторов и автомобилей поверхностной закалке подвергаются коленчатые валы и распределительные валы, толкатели, клапаны, пружины и другие детали. Цементация применяется для получения высокой поверхностной твердости, износостойкости и усталостной прочности деталей. Наиболее ответственные цементуемые детали изготавливают из легированных сталей. Легирующие элементы в данном случае вводят для повышения прокаливаемости стали и улучшения механических свойств сердцевины и цементованного слоя а так же для понижения склонности и росту зерна при нагреве. Процесс цементации происходит при длительных нагревах изделий при температурах выше верхней критической точки Асз. Газовая цементация деталейвытесняет цементацию в твердом1 карбюризаторе, потому что позволяет сократить продолжительность процесса в Г, раза, дает возможность полностью механизировать процесс, регулировать глубину цементованного слоя и содержание углерода в нем , 3. Для газовой цементации применяется генераторный, светильный, пиролизный и другие газы, содержащие как предельные, так и непредельные углеводороды. Применяется газовая цементация при нагреве ТВЧ. Длительность при этом сокращается с часов до минут при получении одной и той же глубины слоя и степени насыщения. Глубина цементованного слоя зависит, при прочих равных условиях, от длительности процесса. Твердость цементованного слоя после закалки и низкого отпуска имеет твердость НЯС. Цементации подвергают шестерни, поршневые пальцы и многие другие детали машин. В сельскохозяйственном машиностроении цементуют отвалы плугов и другие детали.