Технология восстановления деталей из алюминиевых сплавов газодинамическим напылением с упрочнением микродуговым оксидированием

• Автор: Кулаков, Константин Викторович
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 142 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

1 Состояние вопроса и задачи исследований

1.1 Анализ способов газотермического напыления, применяемых для восстановления деталей из алюминиевых сплавов

1.2 Анализ износов деталей из алюминиевых сплавов

1.3 Комбинированная технология восстановления и упрочнения деталей из алюминиевых сплавов

1.3.1 Газодинамическое напыление ГДН перспективный способ восстановления деталей.

1.3.2 Типы порошковых материалов, применяемых при ГДН

1.3.3 Применение микродугового оксидирования для упрочнения деталей восстановленных ГДН.

1.4 Выводы и задачи исследований

2 Теоретическое исследование взаимодействия частицы с основой при газодинамическом напылении
2.1 Химическое взаимодействие частиц и основы.
2.2 Условие прилипания. Теоретическая оценка критических скоростей напыления.
2.3 Выводы
3 Методики экспериментальных исследований.
3.1 Оборудование и материалы для проведения исследований
3.2 Методика напыления
3.3 Приготовление, контроль и корректировка электролитов
3.4 Методики определения прочности сцепления покрытий
3.4.1 Покрытия, полученные Г ДН
3.4.2 Покрытия, полученные МДО.
3.5 Методики оценки температурного воздействия используемых процессов на образцы
3.5.1 Покрытия, полученные ГДН
3.5.2 Покрытия, полученные МДО
3.6 Методика измерения толщины покрытий
3.7 Методика измерения микротвердости покрытий.
3.8 Методики контроля пористости покрытий
3.8.1 Измерение пористости ГДНпокрытий.
3.8.2 Измерение пористости МДОпокрытий.
3.9 Методики определения внутренних напряжений.
3.9.1 Определение внутренних напряжение в покрытиях ГДН.
3.9.2 Определение внутренних напряжений в покрытиях МДО.
3. Методика испытаний на изнашивание.
3. Определение ошибки эксперимента и повторности опыта.
4 Результаты исследований и их обсуждение
4.1 Выбор порошкового материала для проведения ГДН с учетом последующего микродугового оксидирования.
4.2 Микроструктура покрытия, сформированного ГДН.
4.3 Прочность сцепления покрытий.
4.3.1 Покрытия, полученные ГДН
4.3.2 Покрытия полученные МДО.
4.4 Пористость покрытий
4.4.1 Покрытия, сформированные газодинамическим напылением
4.4.2 Покрытия, сформированные микродуговым оксидированием
4.5 Внутренние напряжения
4.5.1 Напряжения в покрытиях, сформированных ГДН
4.5.2 Напряжения в покрытиях, сформированных МДО
4.6 Оценка температурного воздействия используемых процессов на образцы
4.6.1 Газодинамическое напыление
4.6.2 Микродуговое оксидирование
4.7 Влияние состава электролита и режимов микродугового
оксидирования на толщину покрытий.
4.8 Микротвердость покрытий
4.9 Износостойкость покрытий.
4. Эксплуатационные испытания.
4. Выводы.
5 Технологический процесс и его техникоэкономическая эффективность
5.1 Технологический процесс восстановления и упрочнения деталей
из алюминиевых сплавов.
5.2 Экономическая эффективность от восстановления и упрочнения
поршня гидромуфты коробки передач трактора vi
5.3 Выводы
Общие выводы
Список литературы


Сверхзвуковое газопламенное напыление — это новый способ, базирующийся на непрерывном сжигании горючего газа с кислородом с целью получения высокоскоростной (сверхзвуковой) струи на выходе из горелки []. Порошок вводится в газовый поток, которым он нагревается, ускоряется и направляется на обрабатываемую деталь. Плазменно-дуговое напыление - плазменное напыление, при котором плазменная струя создается с помощью электрической дуги. Применяется для напыления покрытий из порошков металлов, оксидов, карбидов, нитридов, боридов и других тугоплавких соединении, из композиционных порошков и механических смесей различных порошков, проволок [,]. Электродуговое напыление - газотермическое напыление, при котором нагрев металла в виде проволоки, прутка или ленты производится электрической дугой, а диспергирование — струей сжатого газа. Применяется для нанесения покрытий из проволок металлов и сплавов. Основные недостатки способа []: 1) ограниченный круг материалов для напыления из-за требований электропроводности и поставки в виде проволоки; 2) наличие значительного количества оксидов в покрытии, что снижает его ударную прочность; 3) низкая прочность сцепления покрытий с основой (- МПа); 4) наличие пористости (-%) препятствует применению покрытий в коррозионных средах без дополнительной обработки. Применяется для напыления покрытий из порошков металлов, их сплавов, оксидов, тугоплавких соединений, различных композиций и т п. Основные недостатки способа []: 1) высокий уровень шума, достигающий 0 дБ; 2) наличие продуктов сгорания смеси «горючий газ -кислород» с образованием вредных компонентов (СО, углеводороды, оксиды азота); 3) наличие концентрации взвешенных в воздухе частиц напыляемого порошка размером 5-0 мкм более 0 мг/м3; 4) необходимость размещать детонационное оборудование в специальных помещениях производственного участка. Наука о надежности, получившая в нашей стране за последние годы значительное развитие, использует ряд различных методов определения показателей надежности машин в различных условиях эксплуатации. Основу этих методов составляет сбор первичной информации о работе машины и ее последующая обработка. Определение остаточного и полного ресурсов деталей позволяет решать такие задачи, как планирование составления заявок на запасные части, постановка сельскохозяйственной техники на ремонт, оценка работы техники в различных условиях. Для получения данных по износу на ряде ремонтных предприятий Орловской области были проведены исследования ремонтного фонда следующих деталей из алюминиевых сплавов: поршень гидромуфты КП трактора «Fendt Favorit 4»; упорный подшипник турбокомпрессора ТКР8. Выбор плоскостей измерения проведен согласно ГОСТ 9-. Измерению подвергали выборки деталей в количестве шт. Математическая обработка полученных статистических данных проводилась с использованием компьютерной программы «Статистика 5. По результатам математической обработки были построены дифференциальные и интегральные кривые распределения износов деталей, которые представлены на рисунках 1. V, можно сделать вывод, что распределение износов рассматриваемых деталей подчиняется теоретическому закону распределения Вейбулла. Рисунок 1. Распределение износов боковой поверхности поршня гидромуфты КП трактора Fendt Favorit-4 (Германия). Рисунок 1. Распределение износов боковой поверхности упорного подшипника турбокомпрессора ТКР8. Технология является новой, и ранее в промышленности не использовалось. Технология нанесения покрытий (рисунок 1. ОЦПН установок серии ДИМЕТ* подачу в этот поток порошкового материала, ускорение этого материала в сопле сверхзвуковым потоком воздуха и направление его на поверхность обрабатываемого изделия. Сжатый воздух Порошок Сверхзвуковое Ж сопло і щ 1 —1 >1 и - —> . Смени«! Рисунок 1. Схема напыления способом ГДН []. В качестве порошковых материалов используются порошки на основе пластичного металла (сплав на основе алюминия) и абразива (цинк, оксид алюминия). При этом за счет изменения режимов напыления можно проводить пескоструйную обработку поверхности изделия или наносить покрытие.