ВВЕДЕНИЕ 12
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 14
1.1 ДИФФУЗИОННАЯ СВАРКА КАК СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ НЕРАЗЪЕМНЫХ
СОЕДИНЕНИЙ 14
1.2. ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ С МЕДЬЮ И СПЛАВАМИ
НА ЕЁ ОСНОВЕ 16
1.2.1 МЕДЬ И ЕЕ СПЛАВЫ 18
1.2.2 ТЕПЛОУСТОЙЧИВАЯ СТАЛЬ 30Х3ВА 22
1.3. ОСОБЕННОСТИ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ С
БРОНЗОЙ 23
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 25
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ 27
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 31
4. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 36
4.1 ПРЕДПРОЕКТНЫЙ АНАЛИЗ 36
4.2. ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОТРЕБИТЕЛИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 36
4.3. АНАЛИЗ КОНКУРЕНТНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ С ПОЗИЦИИ
РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТИ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ 37
4.5. ОПИСАНИЕ ГЛАВНЫХ, ОСНОВНЫХ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ,
ВЫПОЛНЯЕМЫХ ОБЪЕКТОМ 37
4.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧИМОСТИ ВЫПОЛНЯЕМЫХ ФУНКЦИЙ ОБЪЕКТОМ 39
4.7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧИМОСТИ ФУНКЦИЙ 41
4.8. ПОСТРОЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОЙ ДИАГРАММЫ ОБЪЕКТА И ЕЕ
АНАЛИЗ 43
4.9. ОПТИМИЗАЦИЯ ФУНКЦИЙ ВЫПОЛНЯЕМЫХ ОБЪЕКТОМ 43
5. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 45
5.1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБЛАСТИ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ .. 45
5.2. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 45
5.2.1. АНАЛИЗ ВЫЯВЛЕННЫХ ВРЕДНЫХ ФАКТОРОВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ И
ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОЕКТИРУЕМОГО РЕШЕНИЯ 46
5.2.2. АНАЛИЗ ВЫЯВЛЕННЫХ ОПАСНЫХ ФАКТОРОВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ И
ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОЕКТИРУЕМОГО РЕШЕНИЯ 49
5.3. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 52
5.4. БЕЗОПАСНОСТЬ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ 54
5.5. ПРАВОВЫЕ И ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ . 55
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ 57
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 58
Предметом исследования является изучение формирования
структуры биметаллического соединения в условиях диффузионной сварки
в зависимости заданных режимов сварки.
Объектом исследования являются образцы полученные
диффузионной бронзы БрО10С2Н3 со сталью 30Х3ВА.
Цель работы – изучить влияние режима диффузионной сварки стали
30Х3ВА с бронзой БрО10С2Н3 на качество сварного соединения.
В процессе работы исследовалась микроструктура и микротвердость
образцов полученных диффузионной сваркой бронзы БрО10С2Н3 со
сталью 30Х3ВА в местах сварного соединения.
Для достижения цели были произведены следующие мероприятия:
- обзор литературы по теме, поставка задача и цель исследования;
- подготовлены образцы полученные с разными режимами сварки;
- анализ структуры сварного соединения в зависимости от температуры
сварки;
- построен профиль микротвердости по толщине образца;
- по проделанной работе сделаны соответствующие выводы.
Введение
Процесс диффузионной сварки в вакууме был разработан в 1953 году
профессором Казаковым Н.Ф.. Он дал следующее определение данному виду
сварки: «Диффузионная сварка – это соединение однородных и разнородных
металлов, сплавов и не металлических материалов, осуществляемый путем
диффузии атомов через поверхность стыка, возникающего действия давления
и нагрева в течение заданного времени» [4].
В настоящее время диффузионной сваркой соединяют различные
материалы: однородные и разнородные металлы и их сплавы, а так же не
металлические материалы (стекло, керамику, кварц). Достоинствами
диффузионной сварки являются:
- исключается расплавление соединяемых материалов;
- отсутствует необходимость в обязательном применении
драгоценных металлов в виде припоев;
- прочность соединений может изменяться в широком диапазоне в
зависимости от требований к сварному узлу, превышая при этом прочность
клеевых и паяных соединений;
- возможно совмещение процессов сварки и термической обработки
материалов с целью получения определенных свойств;
- соединение разнородных по физико-химическим свойствам
материалов исключает дополнительные промежуточные операции, например
вжигание паст, содержащих серебро;
- процесс диффузионной сварки легко поддается автоматизации.
Современное представление о процессах, протекающих при
диффузионной сварке, базируется на достижениях в области физики и химии
твердого тела, а также смежных отраслей науки.
В ряде агрегатов авиационной техники требуется соединение
разнородных материалов, в частности, при производстве плунжерных
насосов, использующихся для нагнетания давления в гидравлическую
систему. Подвижные детали плунжерных насосов вращаются относительно13
друг друга с большими скоростями (до 4500 об/минуту) и прикладываемыми
давлениям. Для уменьшения коэффициента трения рабочие поверхности
таких деталей армируют оловянистой бронзы. Так входящий в плунжерный
насос блок цилиндров изготавливается из оловянисной бронзы и стали
30Х3ВА. Неразъемное соединение из этих материалов получают
диффузионной сваркой. Качество данного соединения зависит от режима
диффузионной сварки.
Цель работы – изучить влияние режима диффузионной сварки стали
30Х3ВА с бронзой БрО10С2Н3 на качество сварного соединения.
В ходе работы были проведены исследования двух образцов
биметаллического сварного соединения «сталь 30Х3ВА + бронза
БрО10С2Н3», полученных диффузионной сваркой при разных температурах.
На основании проведенных исследований сделаны следующие выводы.
1. Рабочая структура оловянистой бронзы состоит из двух фаз, одна из
которых имеет два морфологических строения: вытянутые крупные
выделения и мелкие равноосные частицы в матрице на основе твердого
раствора меди. Данная фаза представляет собой твердый раствор меди в
олове с твердостью 1.6 ГПа, и она превышает твердость матрицы (твердый
раствор олова в меди) на 0,6 ГПа.
2. Структура стали 30Х3ВА после закалки в струе аргона, высокого
отпуска (560±10 ºС) и последующей обработке холодом представляет собой
сорбит отпуска с дисперсными выделениями карбидов на основе хрома и
вольфрама. Микротвердость стали ~2,4 ГПа.
3. Установлено, что для режима сварки с меньшей температурой (885оС)
наблюдаются отдельные несплошности на границе сталь 30Х3ВА + бронза
БрО10С2Н3, которые отсутствуют после сварки при температуре 915оС.
4. Профили микротвердости в области сварных стыков имеют четкую
границу раздела между свариваемыми материалами. Со стороны бронзы
наблюдается уменьшение твердости до значения ~1000 МПа при
приближении к границе сварного стыка, в то время как со стороны стали
30Х3ВА этого не наблюдается. Отличительной особенностью является
большой разброс значений твердости бронзы, использующейся при сварке с
большей температурой, что связано с ее большей исходной ее пористостью.
5. С точки зрения сварки наиболее предпочтительным является режим
диффузионной сварки при температуре 915оС, обеспечивающий сплошность
на границе раздела материалов по всей его длине.
6. Необходимо отдельно указать на необходимость контроля величины
пористости бронзы в исходном состоянии.
Мозберг Р.К., Материаловедение. М.: Валгус, 1976. 553 с.
2. Вульф Б.К., Ромадин К.П. Авиационное материаловедение. М.:
Машиностроение 1967. 387 с.
3. Казаков Н.Ф., Диффузионная сварка материалов. Справочник. М.:
Машиностроение 1981. 271 с.
4. Люшинский А.В., Диффузионная сварка разнородных материалов. М.:
Академия 2006. 208 с.
5. Казаков Н.Ф., Жуков В.В., Оборудование диффузионной сварки. М.:
Москва 1973. 236 с.
6. Бачин В.А., Теория, технология и оборудование диффузионной сварки.
М.: Машиностроение 1991. 350 с.
7. ГОСТ Р ИСО 857-1-2009 Сварка и родственные процессы. Словарь
Часть 1. М.: ИПК Изд-во стандартов, 2009. 55 с.
8. ПОТ Р М-005-97 Межотраслевые правила по охране труда при
термической обработке металлов.
9. Белов С. В., Безопасность производственных процессов. Справочник –
М.: Машиностроение, 1985.
10. Колосков М. М., Долбенко Е. Т., Каширский Ю. В., и др. Марочник
сталей и сплавов. М.: - Машиностроение, 2001. 672 с.
11. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение:
метод. указания / Том. пол-й. ун-т. – Томск 2014. – 73 с.