ВВЕДЕНИЕ 6
1. ПАТЕНТНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ОБЗОР 8
1.1 Патентный поиск 8
1.2 Информационный обзор 21
1.2.1 Плазмотроны для напыления 21
1.2.2 Плазменное напыление порошковых материалов 26
1.2.3 Движение и нагрев частиц в плазменной струе 28
1.2.4 Уравнение нагрева частиц в потоке плазмы 32
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 36
2.1 Оборудование для плазменной наплавки распределительных валов 36
2.2 Выбор схемы и оптимизация режимов наплавки кулачков распределительных
валов двигателей ЯМЗ - 238 44
2.3 Технология восстановления распределительных валов. Технология направки.
Выбор режимов наплавки 50
2.4 Расчет норм времени на обработку 52
2.5 Выбор наплавочного порошка, плазмообразующего и транспортирующего
газов 55
2.6 Порядок работы на установке 61
3. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 63
3.1 Расчет глубины проплавления основного материала 63
3.2 Расчет остаточных напряжений в системе основа-покрытие 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 78
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
В современном автомобилестроении становится все более острой проблема повышения срока службы быстроизнашивающихся деталей машин. В процессе эксплуатации наиболее часто износу подвергаются только локальные участки рабочих поверхностей. В связи с этим не менее остро стоит проблема восстановления изношенных поверхностей при сохранении всех остальных параметров и характеристик детали. Поэтому разработка высокотехнологичных процессов упрочнения и восстановления изношенных деталей, является актуальной задачей.
В настоящее время существует большое количество методов упрочнения и восстановления рабочих поверхностей деталей машин: термообработка токами высокой частоты, различные методы диффузионного насыщения, дуговая и плазменная наплавка. Различные способы напыления: плазменное, газоплазменное, детонационное, способы вакуумно-плазменного напыления, электроискровое легирование и др.
С использованием технологий напыления удается создавать не только металлические покрытия, но и металлокерамические, керамические и другие - такие, которые невозможно получить с использованием технологий наплавки.
Дальнейшее повышение эксплуатационных свойств покрытий во многом связано с разрешением противоречия между необходимостью создавать эти покрытия при существовании единой жидкой ванны основного и присадочного металлов с одной стороны и необходимостью минимизировать перегрев этой ванны - с другой. При таких условиях возможно формирование композиционной структуры, которую можно рассматривать как промежуточную между литой и напыленной.
Как показывают исследования в этой области, перспективность разработок связана с контролем параметров плазмотрона и поддержанием их в ходе технологического процесса плазменной обработки. Решение этой задачи заключается в оптимальном выборе звеньев плазменного технологического комплекса, направленном на выполнение требуемого технологического процесса.
Наиболее перспективным направлением совершенствования плазменного технологического комплекса является комплексный подход. Он включает создание системы плазменной обработки, с оптимизацией параметров технологического комплекса.
Основной целью работы является повышение показателей качества процесса плазменного напыления деталей сложной фасонной формы.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие научные задачи:
1. Определены факторы, вносящие основной вклад в получение требуемого качества слоя технологического процесса плазменного напыления.
2. Исследованы тепловые процессы, происходящие в зоне взаимодействия плазмы с порошком и металлической основой.
3. Рассчитаны оптимальные параметры плазменного технологического комплекса, влияющие на толщину напыляемого покрытия.
Практическая полезность работы:
Предложенный плазменный технологический комплекс напыления позволит внедрить процесс на линии производства и восстановления распределительных валов двигателей КамАЗ.
В работе приведены результаты информационного обзора и анализ патентов.
Основная цель работы - повышение показателей качества процесса плазменного напыления деталей сложной фасонной формы - достигнута за счет оптимизации параметров плазменного технологического комплекса, а именно определения зависимости выходных параметров (толщина слоя, адгезия) от входных параметров (ток, напряжение, расход газа и порошка).
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие научные задачи:
1. Определены факторы, вносящие основной вклад в получение требуемого качества слоя технологического процесса плазменного напыления.
2. Исследованы тепловые процессы, происходящие в зоне взаимодействия плазмы с порошком и металлической основой.
3. Рассчитаны оптимальные параметры плазменного технологического комплекса, влияющие на толщину напыляемого покрытия.
Самое большое количество разработок и запатентованных способов напыления в мире у Китая. Поиск показал, что существует множество способов и устройств напыления и обработки деталей такие как плазменное напыление в атмосферном давлении, в вакууме, в жидкости и плазменные устройства электродуговые, высоковольтные и т.д. По результатам поиска можно выявит также что самым быстрым и экономический выгодным способом является электродуговое плазменное напыление атмосферного давления. Для более точной и высококачественного напыления используют вакуумное напыление.
Рассмотрены различные типы плазматронов для напыления, а также движение и нагрев частиц в плазменной струе. В технологическом разделе приведена характеристика плазменного нагрева. Указано оборудование для плазменной наплавки распределительных валов, выбрана схемы и
оптимизация режимов наплавки кулачков распределительных валов двигателей ЯМЗ-238. Рассмотрена технология восстановления распределительных валов, технология наплавки. Произведен выбор режимов наплавки, рассчитана норма времени на обработку. Обоснован выбор наплавочного порошка, плазмообразующего и транспортирующего газов. Описан порядок работы на установке плазменного напыления. Для достижения поставленной цели произведен расчет глубины проплавления основного материала и расчет остаточных напряжений в системе основа- покрытие.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
