Введение
1Способы получения покрытий на основе сплавов системы титан-медь
1.1Система титан-медь и ее диаграмма состояния
1.2Анализ способов получения покрытий на основе купридов титана
1.2.1Диффузионная металлизация
1.2.2Метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза
1.2.3Сварка взрывом
1.2.4Аргонодуговая наплавка неплавящимся электродом
2Методика проведения исследований и экспериментов
2.1Методика исследования процессов аргонодуговой наплавки
неплавящимся электродом сплавов системы Ti-Cu-Al
2.2Методика исследования химического состава и фазового
состава наплавленных покрытий
2.3Методика исследования механических и эксплуатационных
свойств наплавленных покрытий
3Исследование процессов формирования и свойств наплавленных
сплавов системы
3.1Исследование процессов наплавки сплавов Ti-Cu-Al и
геометрических параметров наплавленных валиков
3.2Структура, химический и фазовый состав наплавленного металла
3.3. Исследование механических и эксплуатационных свойств
наплавленного металла
4Безопасность и экологичность
4.1Технологическая характеристика объекта
4.2Персональные риски, возникающие при реализации
технологического процесса
4.3Технические и организационные предложения по уменьшению
выявленных при анализе проектной технологии
профессиональных рисков
4.4Технические и организационные предложения по обеспечению
пожарной безопасности
4.5Оценка безопасности для природной среды предлагаемых
технических решений
6 Оценка экономической эффективности
6.1Состав затрат на проведение ВКР
6.2Материальные затраты
Заключение
Список используемых источников
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 воздействия агрессивной среды. А легирование алюминием позволяет повысить прочностные характеристики.
Существует несколько способов получения покрытий на основе купридов титана путем нанесения поверхностного слоя, а именно: «самораспростроняющийся 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.
Установленно 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.
1Бочаров И. В. Технология ремонтной сварки рамы траншеекопателя [Текст]: Выпускная квалификационная работа: защищена 2019: утв. 2019 г.
2Горина Л.Н., Фесина М.И. Раздел бакалаврской работы «Безопасность и экологичность технического объекта». Уч.-методическое пособие (2е изд. Доп.). - Тольятти: изд-во ТГУ, 2021. -22 с.
3Евстропов Д.А. Формирование структуры и свойств композиционных покрытий системы Cu-Ti на поверхности медных деталей. [Текст]: диссертация канд. техн. наук: 05.16.09: защищена 15.11.16: утв. 15.11.16 /Евстропов Дмитрий Анатольеивч. -Волгоград, 2016. -199 с.
4Егоров А.С. Методические указания по оформлению выпускных квалификационных работ по программам бакалавриата, программам специалитета, программам магистратуры [Текст]: // Метод. указ. ТГУ.-2020.
5Захаров А.М. Диаграммы состояния двойных и тройных систем.[Текст] / А.М. Захаров. -М.:Металлургия.-1990.
6Инструкция по визуальному и измерительному контролю (РД 03-60603). Серия 03. Выпуск 39[Текст] / Кол л. авт. — М.: Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности», 2006. — 104 с.
7Климов, А.С. Выпускная квалификационная работа бакалавра: Учеб- но-метод. пособие по выполнению выпускной квалификационной работы бакалавра по направлению подготовки 150700.62 «Машиностроение» / А.С. Климов. - Тольятти: ТГУ, 2014. - 52с.
8Клопотов В.Д. Тройные диаграммы на основе алюминида титана. Анализ и построение [Текст] / В.Д. Клопотов, А.И. Потекаев, А.А. Кло- потов. // Известия Томского политехнического университета. - 2013. - Т. 323. - №. 2.
9Ковтунов А. И. Влияние кремния на процессы формирования и свойства наплавленных сплавов системы Fe-Al/ [Текст] Бочкарев А. Г. Плахотный А. Г.// Символ науки/ - 2016 г./ - №11/ - С. 3
10Ковтунов А.И. Технология аргонодуговой наплавки и свойства сплавов системы титан-медь [Текст] / А.И. Ковтунов, Т.В. Семистенова, А.М. Острянко, Д.И. Плахотный // Сварка и диагностика.-2017.-№6.-С. 43-46.
11Краснопевцева И. В. Методическое пособие по выполнению курсовой работы по дисциплине «Организация и планирование машиностроительного производства». Уч.-методическое пособие. - Тольятти: изд-во ТГУ 2013 - 23с.
12.Крашенинников С.В. Исследование особенностей формирования и свойств интерметаллидных покрытий систем Ti-Cu и Ti-Ni на поверхности стальных деталей [Текст]: канд. техн. наук: 05.02.01 Волгоград, 2006 129 с. РГБ ОД, 61:07-5/59
13.Крашенинников С.В. Исследование процессов формирования покрытий методом диффузионной интерметаллизации [Текст] / С.В. Крашенинников, С.В. Кузьмин, В.И. Лысак // Сварка взрывом и свойства сварных соединений: Межвузовский сборник научных трудов / ВолгГТУ.- Волгоград, 2002.- C.102- 110.
14Морозова Е. А. Лазерное легирование поверхности титана медью [Текст] / Е.А. Морозова, В.С. Муратов // Успехи современного естествознания. - 2009. - №. 11.
15Моторин К.В. Методическое указание по курсовому проектированию бакалавров очного и заочного обучения. / К.В. Моторин. - Тольятти: ТГУ, 2021. - 7 с...