Плазменная наплавка выпускных клапанов двигателей внутреннего сгорания порошковыми сплавами

• Автор: Аманов, Сергей Раимжанович
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Тольятти
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Проблемы упрочнения и разрушения фаски выпускных
клапанов современных форсированных двигателей
1.1 Конструкция выпускного клапана. Материалы и технологии,
применяемые при его изготовлении
1.2. Характерные виды разрушения выпускных клапанов
двигателей ВАЗ
Глава 2. Исследование влияния материала и технологии наплавки на свойства выпускного клапана, с учетом специфики разрушения
2.1. Исследование динамики разрушения выпускных
клапанов двигателей ВАЗ. Определение причин разрушения
2.2. Разработка установки для исследования свойств
клапанов с плазменно-порошковой наплавкой
2.3. Исследование свойств жаропрочных материалов, применяемых для наплавки фаски выпускных клапанов
2.4. Зависимость структуры и свойств наплавленного слоя от
наплавляемого материала, режимов и способа наплавки
Глава 3. Разработка технологии плазменно-порошковой
наплавки выпускных клапанов
3.1. Расчет режимов плазменной наплавки
3.2.Определение требований к заготовке под наплавку
Глава 4. Разработка опытного образца автоматизированной установки для плазменно-порошковой наплавки выпускных клапанов

4.1.Состав, схема расположения элементов и краткие технические характеристики установки
4.2. Система управления установкой
4.3.Программное обеспечение
Глава 5. Сравнительные испытания выпускных клапанов
с индукционной и плазменно-порошковой наплавкой на двигателе. Внедрение технологии плазменно-порошковой наплавки в ОАО АВТОВАЗ
5.1 Разработка методики и критериев оценки разрушения выпускных клапанов
5.2 Результаты измерений геометрии наплавленного слоя
в процессе испытаний
5.3 Результаты металлографических исследований изменения структуры наплавленного слоя и зоны термического влияния
после испытаний
5.4 Внедрение технологии плазменно-порошковой
наплавки в ОАО АВТОВАЗ
Общие выводы и результаты работы
Библиографический список использованной литературы
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Стремление двигателестроителей к увеличению мощности, снижению расхода топлива и выполнению современных и перспективных норм по токсичности выхлопных газов, требует новых подходов к конструкции двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Для таких двигателей характерно существенное увеличение термических и механических нагрузок, что ведет к снижению ресурса работы, как отдельных деталей, так и всего двигателя в целом.
Одной из наиболее нагруженных деталей ДВС является выпускной клапан, подвергающийся в процессе эксплуатации совместному воздействию высоких температур, ударных нагрузок и агрессивной газовой среды. В итоге, клапаны, изготавливаемые из лучших марок сталей, не выдерживают установленный моторесурс современного форсированного двигателя и выходят из строя, главным образом, из-за преждевременного разрушения контактной поверхности фаски.
Существуют различные способы увеличения ресурса работы фаски выпускных клапанов. Целесообразной представляется наплавка материалами с заданными свойствами.
В ОАО АВТОВАЗ с 1972 г. применяется технология индукционной наплавки выпускных клапанов методом "намораживания". В качестве наплавляемого материала используют хромоникелевый сплав ЭЛ 616А.
Разработка двигателя ВАЗ 2112, отличающегося более жесткими условиями эксплуатации и повышенными требованиями к ресурсу, поставила ряд проблем. Испытания показали, что выпускные клапаны,

2. «Сползание» наплавленного слоя, обусловленное недостаточной жаропрочностью металла ЗТВ и его ползучестью при эксплуатационных нагрузках выпускного клапана.
3. Абразивный износ контактной поверхности фаски клапана, вызванный недостаточной твердостью при эксплуатационных температурах.
На практике наблюдается проявление в той или иной степени одновременно всех видов, но в зависимости от конкретных условий нагружения (эксплуатации) возможно преобладание какого-то одного.
Для устранения описанных видов разрушения необходимо определить причины их возникновения.
Согласно [2, 3, 42] нагрев аустенитных сталей до температур 500-850°С в течении определенного времени сопровождается выделением по границам зерен карбидов хрома (Сг, Ре)2зСб и обеднением прилегающих к карбидам зон аустенита хромом ниже того предела (12%-[3]), который обеспечивает коррозионную стойкость. Такой нагрев происходит в ЗТВ при наплавке. Особенно опасно образование сплошной сетки карбидов [43]. Для уменьшения склонности сварных соединений к МКК применяют различные меры, основными из них являются [44]:
- регулирование химического состава, в основном за счет снижения содержания углерода или введения стабилизирующих элементов - титана или ниобия;
- термическая обработка после сварки (наплавки), состоящая из закалки и старения;