Разработка технологии восстановления деталей лазерным спеканием ультрадисперсных порошковых материалов

• Автор: Ипатов, Алексей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 179 с. : ил.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Особенности износа сопряженных поверхностей.

1.2 Пористые покрытия как одно из средств повышения долговечности

и надежности деталей.

1.3 Способы восстановления деталей с малыми износами.

1.3.1 Электроконтактное напекание порошковых композиций и лент.

г

1.3.2 Плазменное напыление и газотермическая металлизация

1.3.3 Электроискровая наплавка.

1.3.4 Гальванические покрытия

1.3.5 Лазерная наплавка

1.4 Высокоскоростная лазерная обработка ультрадисперсных порошковых материалов как возможный способ создания
пористых покрытий
1.5 Цели и задачи исследования.
Выводы по главе
2. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОПЕРЕНОСА ПРИ СПЕКАНИИ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ В ЗОНЕ ЛАЗЕРНОЙ ПЕРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ
2.1 Анализ тепловых полей при лазерном термическом воздействии.
2.2 Кристаллическое структурообразование при затвердевании сплавов
2.3 Описание модели
2.4 Уравнение модели.
2.5 Результаты вычислений
Выводы по главе
3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
3.1 Программа экспериментальных исследований.
3.2 Проведение поисковых экспериментов.
3.3 Разработка технологии получения покрытий.
3.3.1 Выбор материалов и их обоснование.
3.3.2 Выбор режимов обработки.
3.3.3 Подготовка порошковой суспензии.
3.3.4 Описание экспериментальной установки
3.3.5.Технология получения покрытия.
3.4 Методика активного планирования многофакторного эксперимента
3.4.1 Методика математической обработки результатов экспериментальных исследований.
3.5 Методика лабораторных исследований.
3.5.1 Методика определения характеристик износостойкости полученных слоев.
3.5.2 Методика определения микротвердости слоя
3.5.3 Методика определения размеров пор слоя
3.5.4 Методика определения полной, открытой и закрытой
пористости слоя
3.5.5 Методика определения толщины слоя.
3.5.6 Металлографический анализ слоя
3.5.7 Методика рентгеноструктурного анализа.
3.5.8 Методика рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии
3.5.9 Методика определение прочности покрытия.
3.6 Методика стендовых и производственных испытаний.
Выводы по главе.
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЛАЗЕРНОГО СПЕКАНИЯ
4.1 Результаты однофакторных исследований.
4.2 Анализ влияния контролируемых, регулируемых факторов
на тористость слоя.
4.3 Анализ влияния контролируемых, регулируемых факторов
на микротвердость слоя
4.4 Результаты исследований РЭспектографии полученного слоя
4.5 Результаты исследований износостойкости полученных покрытий
в условиях гидродинамического трения
4.6 Результаты исследований прочности полученных пористых
покрытий
5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЗОЛОТНИКА
ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ Р
5.1 Разработка технологического процесса восстановления золотников методом лазерной обработки ультрадисперсных порошковых
материалов
5.2 Расчет экономической эффективности разработанного технологического процесса.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ


Наибольший износ неподвижных сопряжений типа валподшипник качения испытывают в процессе перепрессовок во время ремонта. При незначительных скоростях перемещения и при запрессовках с чрезмерным натягом во время монтажа развиваются значительные удельные нагрузки и на дорожках качения появляются остаточные деформации смятия. При этом происходит смятие рабочих поверхностей, как дорожек подшипников качения, так и соединения, срез микронеровностей с поверхности детали материалом частиц более твердого металла, образование металлических связей и последующий отрыв пятен контакта, образование участков с небольшими зазорами и повышенной пластической деформацией в результате взаимного внедрения более крупных неровностей, а также увеличивается сопротивление материала пластической деформации. В зависимости от вида изнашивания величина износа деталей машин колеблется в широких пределах от 0, до мм . Многочисленными исследованиями установлено, что величина износа составляет примерно
Рисунок 1. Выступающее масло вначале образует микроклинья, оттесняющие относительно перемещающиеся поверхности, а затем образует граничные слои, предохраняющие поверхности от схватывания и катастрофического износа. Исследования эффекта самосмазываемости показывают , что явление может способствовать повышению износостойкости и противозадирных свойств материала, а также является важным фактором сохранения жидкостного трения, толщина масляной пленки оказывается меньше минимальной расчетной и создаются условия полужидкостного или граничного, а не редко и зрения без смазки. Уменьшение скорости относительного скольжения так же способствует образованию участков граничного трения. При наличии пористой поверхности даже на одной из деталей делает невозможным схватывание поверхностей. При нагреве поверхностей сопряжения вследствие температурного расширения объемы пор увеличиваются, одновременно увеличивает свои объемы и смазка, находящаяся в порах. Вследствие большего теплового расширения смазок последние выходят из пор, расклинивая, разъединяя поверхности и таким образом исключая сухое трение и обеспечивая граничное. При определенных характеристиках пористости запаса смазки в порах может оказаться достаточным даже для затрудненных длительных запусков. Однако прирабатываемость с увеличением пористости не улучшается. Так, при низкой пористости, впитывается меньшее количество масла и поэтому поверхность хуже прирабатывается. С повышением пористости падает связность и прочность материала, что приводит к разрушению металла на поверхности, выкрашиванию частиц и увеличению самого процесса приработки. Надежность сопряжений, имеющих пористое покрытие на валу, при работе в условиях жидкостного трения выше, чем для сопряжений из компактных материалов. Исследования показали, что пористость на валу способствует установлению более стабильного режима жидкостного зрения как при статическом приложении нагрузки, так и при динамическом . В условиях гидродинамического зрения имеющееся в капиллярных каналах пористой поверхности масло можно рассматривать и как временный аварийный запас, за счет которого в сопряжении при голодании некоторое время может поддерживаться жидкостной режим трения. Хорошие результаты но износостойкости пористые материалы показали и в условиях динамического нагружения ,. Эксплуатационные испытание сопряжений, имеющих пористость на одной из поверхностей, показали что износостойкость их гораздо выше, чем для сопряжений компактных тел того же материала. В частности, износостойкость пористого железа на . Анализ работ, выполненных по восстановлению подвижных сопряжений с получением пористости на одной из поверхностей трения, показывает, что для различных условий работы сопряжений оптимальной является различная пористость. Так, при использовании пористых металлокерамических вставок в гильзах автомобильных двигателей в работе предлагается пористость вставок. При восстановлении оси заднего хода КПП автомобиля ГАЗ пористым железом Г. Д. Жедяевская считает оптимальной пористость в . Однако исследователи едины во мнении, что чрезмерная пористость нежелательна, так же как и пониженная пористость.