Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Разработка технологии механизированной дуговой наплавки покрытия с заданным комплексом свойств, стойкого к гидроабразивному износу

Диссертация: Разработка технологии механизированной дуговой наплавки покрытия с заданным комплексом свойств, стойкого к гидроабразивному износу
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Раскрыт механизм разрушения поверхности при гидроабразивном износе покрытий со структурой, содержащей упрочняющие фазы в виде игольчатых дендритов и полученной in situ с использованием сварочных материалов на железной основе с системой легирования Fe-C-Si-Cr-Mo-Nb-W-B. Установлено, что в отличие от наплавленных покрытий со структурой, содержащей сформированную ex situ упрочняющую фазу в виде WC… Читать ещё >

Разработка технологии механизированной дуговой наплавки покрытия с заданным комплексом свойств, стойкого к гидроабразивному износу (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Глава 1. ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ СТОЙКОГО К
  • ГИДРОАБРАЗИВНОМУ ИЗНОСУ
    • 1. 1. Описание работы изделий и технологические требования, предъявляемые к слою стойкому к гидроабразивному износу
    • 1. 2. Анализ существующих представлений о механизмах абразивного изнашивания и определение критериев их оценки в
    • 1. 3. Способы нанесения износостойких покрытий
    • 1. 4. Материалы, применяемые для наплавки
    • 1. 5. Выводы по главе и постановка задач исследования
  • Глава 2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОКРЫТИЙ СТОЙКИХ К ГИДРОАБРАЗИВНОМУ ИЗНАШИВАНИЮ
    • 2. 1. Выбор материала для механизированной наплавки покрытия стойкого к гидроабразивному износу
    • 2. 2. Экспериментальная установка для механизированной дуговой наплавки
    • 2. 3. Выбор схем и параметров режима для механизированной дуговой наплавки
    • 2. 4. Методики исследования наплавленного металла
    • 2. 5. Установка для определения стойкости к гидроабразивному изнашиванию
    • 2. 6. Выводы по главе
    • 3. Стр
  • Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА И СТРУКТУРЫ ПОКРЫТИЙ, СТОЙКИХ К ГИДРОАБРАЗИВНОМУ ИЗНАШИВАНИЮ
    • 3. 1. Исследование влияния условий наплавки на структуру покрытия
    • 3. 2. Факторы, определяющие стойкость покрытия к гидроабразивному изнашиванию
    • 3. 3. Исследование влияния состава порошковой проволоки на формирование структуры покрытия стойкого к гидроабразивному изнашиванию, по технологии in situ
    • 3. 4. Исследование структур покрытий стойких к гидроабразивному изнашиванию
    • 3. 5. Выводы по главе
  • Глава 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ
  • РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССА НАПЛАВКИ
    • 4. 1. Результаты испытаний наплавленных покрытий на гидроабразивное изнашивание
    • 4. 2. Особенности гидроабразивного изнашивания наплавленных покрытий
    • 4. 3. Технологические рекомендации по нанесению покрытий стойких к гидроабразивному изнашиванию механизированной дуговой наплавкой
    • 4. 4. Промышленные испытания
    • 4. 5. Выводы по главе 1
  • Выводы по работе НО
  • Список используемых источников

Конкурентоспособность современных промышленных предприятий зависит от производительности и надежности используемого промышленного оборудования. Эффективность оборудования или промышленного комплекса зависит от технологических перерывов или аварийных остановок на плановый и аварийный ремонт. В наибольшей степени это связано с износом оборудования. Период работы оборудования зависит от ресурса всех деталей входящих в него. Детали, работающие в условиях интенсивного износа, имеют короткий период эксплуатации, что значительно снижает общий ресурс работы оборудования и приводит к плановым остановкам. Использование наплавки в целях восстановления изношенных покрытий деталей машин зарекомендовало себя как эффективный и экономичный метод увеличения срока эксплуатации оборудования.

В настоящее время существует большое количество наплавочных материалов, позволяющих повысить износостойкие свойства наплавленного покрытия. Применение современных материалов для наплавки, обладающих качественно новым комплексом свойств, обеспечивающих повышение стойкости деталей машин к интенсивному износу, является перспективным для применения в различных отраслях машиностроения. Износостойкие свойства наплавочного материала во многом зависят от структуры нанесённого покрытия. Применение современных наплавочных материалов, позволяет получать различные структуры стойкие к определённым видал изнашивания. Широкий спектр современных наплавочных материалов затрудняет выбор определённой группы данных материалов и их структур, позволяющих максимально сопротивляться интенсивному изнашиванию в конкретных условиях эксплуатации оборудования.

Применение более стойких наплавочных материалов для деталей, работающих в условиях гидроабразивного изнашивания, позволяет повысить ресурс работы изделия в целом и механизировать процесс наплавки. Однако анализ литературных и патентных источников, посвященных данной проблеме, показал, что наиболее полно изучены механизмы абразивного изнашивания, а информация по механизмам гидроабразивного изнашивания практически отсутствуют.

Из вышеизложенного следует, что разработка технологии получения износостойких наплавленных покрытий с композиционной структурой наплавленного металла, является новой и актуальной задачей. Детальный анализ свойств этих материалов, их практическое тестирование при разработке технологии нанесения износостойких покрытий позволяет обеспечить устойчивость и воспроизводимость эксплуатационных свойств наплавленных деталей.

Целью работы является повышение износостойкости деталей, работающих в условиях гидроабразивного износа, за счёт формирования структуры наплавленного слоя с заданным комплексом свойств, при механизированной дуговой наплавке.

Выводы по работе.

1. Показано, что при выборе материла для наплавки слоев, стойких к гидроабразивному износу, существующий критерий КТ является недостаточным, так как не в полной мере характеризует износостойкость материала, даже в рамках одного структурного. класса сплавов. В условиях гидроабразивного износа большее значение имеют межфазные связи, геометрические размеры, прочность и твердость структурных составляющих наплавленного металла. В связи с этим наиболее предпочтительны наплавочные материалы, обеспечивающие формирование высокомодульных упрочняющих фаз в процессе кристаллизации в пластичной матрице как многофазной смеси, содержащей первичные блочные карбиды и бориды, с высокой адгезией по межфазным границам «фаза — матрица».

2. Раскрыт механизм разрушения поверхности при гидроабразивном износе покрытий со структурой, содержащей упрочняющие фазы в виде игольчатых дендритов и полученной in situ с использованием сварочных материалов на железной основе с системой легирования Fe-C-Si-Cr-Mo-Nb-W-B. Установлено, что в отличие от наплавленных покрытий со структурой, содержащей сформированную ex situ упрочняющую фазу в виде WC, разрушение покрытия с игольчатыми дендритами, происходит не за счет вымывания и выкрашивания зерен упрочняющей фазы, обусловленного эффектом Ребиндера, а путём обламывания абразивом выступающих игл упрочняющей фазы, что позволяет увеличить сопротивление износу в 1,5.2 раза.

3. Основное сопротивление разрушению оказывают иглы упрочняющей фазы, поэтому при выборе технологии наплавки для формирования структуры с высоким сопротивлением гидроабразивному разрушению необходимо использовать режимы с минимальной скоростью охлаждения ванны, обеспечивающие формирование в наплавленном слое структуры с максимальным объёмом упрочняющей фазы, размером карбоборидныхкристаллов Яф >Якра и твердостью Нш более 0,8 твердости абразива На, но не приводящие к деградации упрочняющей фазы и увеличению доли участия основного металла в наплавленном слое, и защитный газ с содержанием С02 в Аг не более 5%.

4. Диапазон изменения режимов наплавки должен обеспечивать с одной стороны качественное формирование и заданные размеры наплавленного валика, с другой стороны требуемые параметры термического цикла, что реализуется при однослойной однопроходной наплавке за счет выбора тока в пределах 145.245 А, напряжения 25.35 В, скорости наплавки 8.10 м/ч и применения поперечных колебаний электрода с частотой 0,65 Гц и амплитудой 7,5. 14 мм.

5. Предложена методика испытаний на гидроабразивный износ, позволяющая получать сравниваемые результаты оценки стойкости различных видов покрытий. Адекватность методики подтверждена производственными испытаниями наплавленных слоев в реальных условиях гидроабразивного изнашивания, поэтому данная методика может быть предложена при выборе материала для наплавки деталей, работающих в условиях гидроабразивного воздействия.

6. Промышленное испытание выбранного наплавочного материала на железной основе с системой легирования Ре-С-БьСг-Мо-ЫЬ-АУ-В и рекомендуемой технологии наплавки покрытия при ремонте шнека на ОАО Калужский турбинный завод показало, что стойкость покрытия увеличивается в два раза и позволяет экономить на каждом шнеке не менее 1 млн. 450 тыс. руб. за счет сокращения объема ремонтных работ.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Н.П. Оценка остаточного ресурса сварных конструкций // Сварка и диагностика. 2007. № 2. С. 4−10.
  2. Трение, износисмазка (трибология и триботехника) / А. В. Чичинадзе и др. // Под общ.ред. А. В. Чичинадзе.- М.: Машиностроение, 2003. 576 с.
  3. А., Маригаки О. Наплавкаинапыление.- М.: Машиностроение, 1985. 240 с.
  4. Pintaude G., Albertin Е., Sinatora A. Areviewon abrasive wear mechanisms of metallic materials // Abrasion 2005: Proceedings of International Conference-Abrasion. 2005. P. 167−177.
  5. Kruschov M.M. Principles of abrasive wear // Wear. 1974. № 28. P. 6988.
  6. Richardson R.C.D. The wear of metals by relatively soft abrasives // Wear. 1968. № 11. P. 245−345.
  7. Nathan G.K., Jones J.D. The influence of the hardness of abrasives on the abrasive wear of metals // Proc. IME. 1966 1967.№ 181. P. 215−275.
  8. Gates J.D. Two-body and three-body abrasion: a critical discussion //Wearro-1988. № 214.P. 139- 146.
  9. Torrance A.A. An explanation of the hardness differential needed for abrasion// Wear. 1981. № 68. P. 263−266.
  10. Rabinowich E. Wear of hard surfaces by soft abrasives // Wear of Materials: International Conference on Waer of Materials. 1983. P. 12−18.
  11. Magnee A. Modelization of damage by abrasion // Wear. 1993. № 162 164. P. 848−855.
  12. Moore M.A., King F.S. Abrasive wear of brittle solids // Wear. 1980. № 60. P. 123−140.
  13. Misra A., Finnie I. Correlation between two-body and three abrasion and erosive wear of metals // Wear. 1981. № 68. P. 33−39.
  14. ZumGahr К. H. Wear by hard particles // Tribol. Int. 1998.№ 31. P. 587 596.
  15. Sevim I., Eryuek I.B. Theeffect of abrasive particle size on wear resistance in steels // Mater. Design. 2006. № 27. P. 173−181.
  16. Mild and severe wear of steels and cast irons in sliding abrasion / G. Pintaude et al. // Wear. 2009. № 267. P. 19−25.
  17. Pintaude G. Tanaka D.K.Sinatora A. The effect of abrasive particle size on the sliding friction coefficient of steel using a spiral pin-on-disk apparatus
  18. Wear. 2003. № 255. P. 55−59.
  19. Yingjie L., Xingui В., Keqiang C. A study on the formation of wear debris during abrasion // Tribol. Int. 1985.№ 18. P. 107−111.
  20. Albertin E., Sinatora A. Effect of carbide fraction and matrix microstructure on the wear of cast iron balls tested in a laboratory ball mill
  21. Wear. 2001. № 250. P. 492−501.
  22. Sare I.R., Arnold B.K. Gouging abrasion of wear-resistant alloy white cast irons // Wear. 1989. № 131. P. 15−3 8.
  23. Sano Y., Hattori Т., Haga M. Characteristics of high-carbon high speed steel rolls for hot strip mill // ISIJ Int. 1992. № 32. P. 1194−1201.
  24. Д.Н. Триботехника. Износ и безызносность.- М.: Изд. МСХА, 2001. 616 с.
  25. Д.Н., Бондюгин В. Н., Быченков В. И. Вопросы и ответы по триботехнике // Эффект безызносности и триботехнологии. 1992. № 1. С. 55—69.
  26. В.В., Лазарев Г. Е. Лабораторные испытания материалов на трение и износ.- М.: Изд. Наука, 1968. 141 с.
  27. . А. Износостойкие сплавы и покрытия.- М.: Машиностроение, 1980. 120 с.
  28. В.А., Булычёв В. В., Хабаров В. Н. Восстановление деталей путевых машин электроконтактной наплавкой // Путь и путевое хозяйство.2001 .№ 2. С.13−15.
  29. Технология и оборудование сварки плавлением / Г. Д. Никифоров и др. //Под общ.ред. Г. Д. Никифоров.- М.: Машиностроение, 1986. 320 с.
  30. Коберник Н. В. Разработка технологических основ дуговой наплавки износостойких покрытий из композиционных материалов системы Al-SiC
  31. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва. 2008. 129 с.
  32. К.В., Добротина З. А., Хренов К. К. Теория сварочных процессов.- М.: Высшая школа, 1976. 424 с.
  33. Г. Л., Буров Н. Г., Абрамович В. Р. Технология и оборудование газопламенной обработки металлов,— Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1978. 277 с.
  34. А.Е. Плазменная наплавка металлов.- Л.: Машиностроение, 1969. 192 с.
  35. P.C. Разработка износостойких дисперсно-наполненных композиционных материалов и покрытий из них // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва. 2010. 202 с.
  36. JI.C., Гринберг H.A., Куркумелли Э. Г. Основы легирования наплавленного металла.- М.: Машиностроение, 1969. 188 с.
  37. И. И. Автоматическая электродуговая наплавка.- Харьков: Металлургиздат, 1961. 421 с.
  38. Е. С., Несвижский O.A. Опыт определения относительной износостойкости наплавок электродами Т-590 с разной обмазкой на лабораторной машине «вращающаяся чаша» // Трение и износ в машинах. 1962. Сб.15. С. 45−51.
  39. О.Ю., Лившиц Л. С., Мальцева М. А. Структурная диаграмма высокоуглеродистых наплавленных слоёв // Сварочное производство. 1996. № 5. С. 9−11.
  40. В.Г. Износостойкость наплавочных сплавов при работе в абразивной среде // Сварочное производство. 1960. № 11. С. 6−8.
  41. М.С. Новые износостойкие сплавы для упрочнения инструмента и деталей машин // Процессы упрочнения поверхности деталей машин.- М.: Металлургия, 1964.-135с.
  42. М.М., Бабичев М. А. Сопротивление абразивному изнашиванию и твёрдость материалов // Доклады АН СССР. 1953. Т.88. № 3. С. 445−448.
  43. М.М., Бабичев М. А. Исследование влияния твёрдости абразива на износ металлов /Повышение износостойкости и срока службы машин // Машгиз. 1956. С.16−18.
  44. М.М. Методы испытания на изнашивание.- М.: АН СССР, 1962. 67с.
  45. Branagan D.J. Formation of Nanoscale Composite Coating Via HVOF and Wire-Arc Spraiyng// ITSC 2005. Basel. Switzerland. 2005. 2−4 Mai. P. 539 544.
  46. BranaganDJ. DewitrifiedNanocomposite Steel Powder // Powder Metallurgy Alloys and Particulate Materials for Industrial Application. St. Lous. 2000. By David E Alman and Joseph W. Newkirk. TMS. P. 111−122.
  47. Castolin Eutectic. Flux-cored Wire En DO tec DO*48 // Test Report EN 10 204−2.2. 2009. № 66.
  48. Castolin Eutectic. Flux-cored Wire EnDOtec D0*390// Test Report EN 10 204.2.2. 2007. № 1672.
  49. Г. М. Влияние механических характеристик стали на её абразивную износостойкость // Вестник машиностроения. 1975. № 5. С. 3538.
  50. В.Н., Сорокин Г. М., Шрейбер Т. К. Ударноабразивный износ буровых долот.- М.: Недра, 1975. 166 с.
  51. И. В. Трение и износ.- М.: Машиностроение, 1968. 480с.
  52. И.В. Об усталостной природе износа твёрдых тел //Вопросы механической усталости. 1964. № 4. С. 128−132.
  53. И.В., Ямпольский Г. Я. О механизме абразивного износа //Изв. Вузов. Физика. 1968. № 11. С. 81−87.
  54. М.Г., Гинзберг О. В., Волошин М.Н. Зависимость абразивной способности алмазных порошков от прочности зёрен
  55. Синтетические алмазы. 1972. № 2. С. 12−14.
  56. М.М., Бабичев М. А. Абразивное изнашивание.- М.:Наука, 1970. 252 с.
  57. Р., Шварцкопф П. Твёрдые сплавы.-М.: Металлургиздат, 1957. 664 с.
  58. М.С., Гринберг H.A. Исследование и разработка износостойкого сплава для наплавки режущих органов землеройных машин
  59. Автоматическая сварка. 1973. № 6. С. 37−41.
  60. М.М. Закономерность абразивного изнашивания деталей и сельскохозяйственных машин // Трение и износ. 1980.№ 2. С. 357−364.
  61. .М., Стихии A.B. Оптимизация формирования слоя металла при дуговой наплавке// Сварочное производство. 1990. № 6. С. 33−35.
  62. Е.В. Статистическое планирование эксперимента в сварочной технике и химическом и нефтяном машиностроении.- М.: ЦНТИхимнефтемаш, 1977.77 с.
  63. A.A., Васильев Н. Г. Планирование эксперимента. -Свердловск: УПИ, 1975. 149 с.
  64. Оптимизация параметров наплавки бандажей вращающихся аппаратов / В. Т. Журба и др. // Сварочное производство. 1984. № 7. С. 1415.
  65. С.В., Касаткин О.Г. Оптимизация режимов сварки с использованием регрессионных моделей формирования шва
  66. Математические методы в сварке. Киев: ИЭС им. Е. О. Патона, 1986. С. 1415.
  67. .Н. Разработка математических моделей для управления сварочными процессами.- Киев: ИЭС им. Е. О. Патона, 1986. 128с.
  68. В.А. Математические методы детерминированной оценки формирования сварных соединений.- Киев: ИЭС им. Е. О. Патона, 1986. 74с.
  69. .М., Стихии A.B. Оптимизация раскладки валиков в разделке при сварке металла большой толщины. // Экономия материальных, энергетических и трудовых ресурсов в сварочном производстве: Тезисы докладов ВНТК. Челябинск: УДНТП. 1986. С. 25−26.
  70. Технология и оборудование сварки плавлением и термической резкой / А. И. Акулов и др. // Под ред. А. И. Акулова.-М.- Машиностроение, 2003. 560 с.
  71. Г. Г. Исследование процесса формирования корневого шва на весу при сварке в СОг стыковых соединений технологических трубопроводов // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва. 1969 г. 149с.
  72. В.Н. Словарь-справочник по литейному производству,— М.: Машиностроение, 1990. 384 с.
  73. B.C. Основы легирования стали.- М.: Металлургия, 1964.684 с.
  74. Ю.А. Инструментальные стали.- М.: Металлургия, 1968. 568с.
  75. М.М. Трение, износ и микротвёрдость материалов. Избранные работы (к 120-летию со дня рождения).-Краснодар: URSS, 2012. 512 с.
  76. Г. В., Винницкий И. М. Тугоплавкие соединения.- М.: Металлургия, 1976. 560 с.
  77. B.C., Самсонов Г. В., Ольхов И. И. Основы производства твёрдых сплавов.- М.: Металлургиздат, 1960. 246 с.
  78. Л.С., Щербакова B.C. Распределение углерода и легирующих элементов между твёрдым раствором и карбидами в стали
  79. Изв. АН. СССР. Металлы. 1967. № 4. С. 73−76.
  80. Особенности микроструктуры и распределения элементов в комплексно-легированных белых чугунах/Г.И. Сильмани др.
  81. Материаловедение и термическая обработка. 1981. № 1. С.52−55.
  82. М.С., Картелев Г. А., Гринберг H.A. Влияние бора, ванадия и никеля на структуру и свойства высокохромистых чугунов, наплавленных порошковой лентой // Сварочное производство. 1973. № 4. С. 32−35.
  83. Г. В., Марковский Л .Я. Бор, его соединения и сплавы.- К.: Наукова думка, 1960. 340 с.
  84. H.A., Лившиц Л. С., Щербакова B.C. О влиянии легирования феррита и карбидной фазы на износостойкость сталей
  85. Материаловедение и термическая обработка. 1971. № 9. С.57−59.
  86. Исследование химического состава нано-структурированных покрытий износостойких поверхностей / Е. К. Казенас и др. //Тезисы 1-ой Международной конференции «Функциональные нано-материалы и высокочистые вещества». 2008.С. 152.
  87. Справочник по конструкционным материалам: Справочник / Б.Н.
  88. Арзамасов и др. // Под ред. Б. Н. Арзамасова, Т-В. Соловьевой.- М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005. 640 с.
  89. К., Фудзимори X., Хасимото К. Аморфные металлы / Под ред. Ц. Масумото (Пер. с японского).- М.: Металлургия, 1987. 328 с.
  90. B.C., Брыков H.H. Влияние типа кристаллической решётки и дисперсности структурных составляющих сплавов на сопротивляемость разрушению при абразивном изнашивании // Физика, химия, механика материалов. 1967. Т.З. № 4. С. 432−435.
  91. А.И. САПР технологических процессов: Учебник для студ. высш. учеб.заведений.- М.: Издательский центр «Академия», 2007. 272с.
  92. Р.З., Демонтович В. Б. Растворение карбида Сг3 С2 в железной матрице // Порошковая металлургия. 1981. № 10. С. 26−30.
  93. УТВЕРЖДАЮ" Главный инженер ОАО «КТЗ» / С. Д. 'У. «/ 20 г. 1. АКТвнедрения технологии дуговой наплавки поверхностного слоя с заданным комплексом свойств, обеспечивающей стойкость к гидроабразивному износу.
  94. Технология дуговой наплавки поверхностного слоя с заданным комплексом свойств разработана А. Г. Орликом в соавторстве с МГТУ им Н. Э. Баумана.
  95. Технология дуговой наплавки поверхностного слоя с заданным комплексом свойств, обеспечивающей стойкость к гидроабразивному износу, позволяет механизировать процесс наплавки и обеспечивает увеличение ресурса работы изделия.
  96. Главный сварщик /) J L Г. Ю. Карабахинг t J -1, -j ¦"¦» /1. Л -х' к£ L ¦ с, / '
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!