АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 4
1 УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ВОЛОЧИЛЬНОГО СТАНА 5
1.1 Краткий принцип волочения 5
1.2 Принцип работы лабораторного волочильного стана 6
1.3 Требования, предъявляемые к тянущему барабану 11
1.3.1 Расчет усилий волочения 12
1.3.2 Прочностной расчет тянущего барабана 14
2 ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ И СПОСОБОВ УПРОЧНЕНИЯ РАБОЧЕЙ
ПОВЕРХНОСТИ ТЯНУЩЕГО БАРАБАНА 17
2.1 Анализ и выбор способов упрочнения 17
2.1.1 Анализ способов наплавки 19
2.2 Выбор материала для упрочнения поверхности 29
3 Разработка технологии нанесения функционального покрытия тянущего
барабана 32
3.1 Технология прямого лазерного сплавления 32
3.2 Технология детонационного напыления 37
4 Сравнение свойств до и после нанесения функционального слоя тянущего
барабана 39
4.1 Результаты металлографического исследования слоя, наплавленного
лазером 40
4.2 Результаты металлографического исследования слоя, полученного
детонационным напылением с последующим проплавлением лазером 42
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 47
Основным способом для получения как товарной проволоки, так и заготовок для дальнейшей обработки является процесс волочения. Волочение производится на волочильных станах различных конфигураций [1].
Одним из основных и наиболее нагруженных узлов волочильного блока является тянущий барабан, к конструктивным особенностям которого предъявляются жесткие требования. Его поверхность должна быть гладкой и твердой, чтобы в процессе волочения проволока скользила по барабану и накопленные витки постепенно выталкивались вверх, а также износостойкой, так как в процессе волочения барабан испытывает высокие нагрузки.
Для повышения эксплуатационного периода тянущего барабана могут применятся различные методы упрочнения его поверхности, например основанные на перспективных аддитивных технологиях. Основные преимущества аддитивных технологий состоят в том, что они позволяют изготавливать детали или покрытия любой сложности и формы, с любыми физико-механическими свойствами.
В данной дипломной работе представлена технология упрочнения тянущего барабана методами аддитивных технологий. При выполнении практической части работы и исследований использовались возможности лаборатории «Механики, лазерных процессов и цифровых производительных технологий» ЮУрГУ.
Основной целью работы является получение износостойкого надежного покрытия тянущего барабана, при помощи аддитивных технологий.
В работе описаны устройство волочильного стана и принцип его работы, перечислены требования, предъявляемые к тянущему барабану в процессе его эксплуатации. На основе этого выполнен расчет усилия волочения для нескольких видов проволок, а также прочностной расчет тягового барабана. Обоснована необходимость упрочнения тянущего барабана.
Выбран материал и способы упрочнения на основе анализа вариантов и требуемых характеристик, определенных ранее.
Было проведено исследование твердости покрытий, полученных в результате лазерного прямого сплавления и детонационного напыления с проплавлением с применением порошков Fe-4,5Cr-4,5Mo-5,5W-4V и WC- 10Co-4Cr соответственно. Проведено сравнение твердости полученных покрытий, выполнен металлографический анализ и приставлены снимки микроструктуры.
Была разработана технология упрочнения поверхности тянущего барабана с применением указанных аддитивных технологий.
Опытные исследования и анализ показали, что из рассмотренных способов наиболее целесообразным является метод лазерного прямого сплавления с использованием порошкового материала.
При таком виде упрочнения тянущий барабан может быть изготовлен не только из стали 40Х, но и из более дешевых аналогов, например из стали ст3, если известно, что на оборудовании будет протягиваться проволока небольшого диаметра.
