Введение 6
1 Способы получения покрытий на основе сплавов системы титан-медь 8
1.1 Система титан-медь и ее диаграмма состояния 8
1.2 Анализ способов получения покрытий на основе купридов титана 10
1.2.1 Диффузионная металлизация 11
1.2.2 Метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза 14
1.2.3 Сварка взрывом 16
1.2.4 Аргонодуговая наплавка неплавящимся электродом 18
2 Методика проведения исследований и экспериментов 21
2.1 Методика исследования процессов аргонодуговой наплавки
неплавящимся электродом сплавов системы Ti-Cu-Al 21
2.2 Методика исследования химического состава и фазового
состава наплавленных покрытий 24
2.3 Методика исследования механических и эксплуатационных
свойств наплавленных покрытий 26
3 Исследование процессов формирования и свойств наплавленных
сплавов системы 29
3.1 Исследование процессов наплавки сплавов Ti-Cu-Al и
геометрических параметров наплавленных валиков 29
3.2 Структура, химический и фазовый состав наплавленного металла .... 36
3.3. Исследование механических и эксплуатационных свойств
наплавленного металла 63
4 Безопасность и экологичность 67
4.1 Технологическая характеристика объекта 67
4.2 Персональные риски, возникающие при реализации 68
технологического процесса 68
4.3 Технические и организационные предложения по уменьшению
выявленных при анализе проектной технологии профессиональных рисков 70
4.4 Технические и организационные предложения по обеспечению
пожарной безопасности 72
5 Оценка экономической эффективности 73
5.1 Состав затрат на проведение ВКР 73
5.2 Материальные затраты 73
Заключение 75
Список используемых источников 76
С развитием технологий мы все чаще встречаемся с агрессивными средами, а так же с необходимостью повышения эксплуатационных свойств, Однако чаще всего основной металл не способен обеспечить необходимые требования, а производить сплав с необходимыми свойствами требует больших затрат. Для решения этой проблемы наносят поверхностный слой на основной металл для получения сплава с необходимыми свойствами. Однако существующие методы нанесения используют сложное и дорогостоящее оборудование.
Повышение срока эксплуатации изделий из титана, работающих в условиях повышенного износа, при воздействии высоких температур, а также в агрессивных средах всегда являлось актуальной задачей для металлургических, химических и авиационных отраслей промышленности.
Одним из передовых способов решения данной проблемы является нанесение поверхностного слоя на основе купридов титана. Сплавы на основе купридов титана обладают высокой жаростойкостью, износостойкостью, коррозионностойкостью, а также способность защищать поверхность изделие от воз-действия агрессивной среды. А легирование алюминием позволяет повысить прочностные характеристики.
Существует несколько способов получения покрытий на основе купридов титана путем нанесения поверхностного слоя, а именно: «самораспространяющийся высокотемпературный синтез , насыщение в порошковых средах, лазерная обработка, контактное эвтектическое плавление, электролитическое осаждение с последующей термической обработкой и электроискровое осаждение с лазерной обработкой» [14].
Представленные способы позволяют получить качественное интерметаллидное покрытие на основе купридов титана на поверхности изделий.
Однако данные способы требуют высокой стоимости капиталовложений, а также наличие сложного технологического оборудования, имеют ограниченные способности к формообразованию в пределах готового изделия.
Исходя из выше перечисленных недостатков существующих способов получения покрытий на основе сплавов системы Ti-Cu, был предложен способ аргонодуговой наплавки купридов титана с использованием дополнительной присадочной проволокой из алюминия. Данный способ позволяет управлять геометрическими параметрами, а также химическим и фазовым составом наплавленных слоев. Кроме того данный метод не требует наличия сложного и дорогостоящего технологического оборудования по сравнению с имеющимися аналогами.
Поэтому целью работы является снижение себестоимости покрытий на основе сплавов системы титан-медь за счет проведения исследований процессов формирования, химического и фазового состава, структуры и свойств купридов титана, полученных аргонодуговой наплавкой неплавящимся электродом с применением присадочных проволок из меди и алюминия в среде защитного газа аргона.
Предложена технология аргонодуговой наплавки с применением двух присадочных проволок из меди и алюминия, которая позволяет получить напалавленные валики удовлетворительного качества со стабильными геометрическими параметрами.
Была подобрана методика исследований по результатам, которой будет произведен анализ эксплуатационных характеристик, а так же определён химический и фазовый состав наплавленных валиков.
Установлено что при увеличении присадочной проволоки из алюминиевой бронзы в диапазоне от 1 до 5 м/мин формируются наплавленные валики с содержанием меди от 7,5 % до 64,7 %, алюминия от 1% до 4,4 %.
Применение второй присадочной проволоки позволяет повысить содержание алюминия от 9,6 % до 21 %.
Проведенный микроструктурный анализ позволил определить фазовый состав наплавленного метала в зависимости от режимов наплавки представлен фазами: aTi, TiCu, Ti2Cu, TiCu2Al, TiCuAl, TisAl.
Установлено, что наличие тройных фаз T1-TiCu2Al и T2-TiCuAl приводит к охрупчиванию структуры наплавленного металла.
В результате проведения исследований значение твердости изменялось в диапазоне от 35 до 54 HRC в зависимости от режимов наплавки.
Максимальное значение износостойкости наблюдается при режиме скорости наплавки медной проволоки CuAl8 = 2 м/мин, алюминиевой проволоки Св A7 = 2,5 м/мин.
Жаростойкость повышается от 1,5 до 28 раз по сравнению с эталоном.
В результате сложения затрат на материалы и затрат на электроэнергию мы получили общую стоимость проведения исследования для данной выпускной квалификационной работы, которая составила 81179 рублей.
