ДИПЛОМ (Колёсные мастерские станции Алдан с разработкой участка электроискрового легирования шеек осей), страница 7
Описание файла
Файл "ДИПЛОМ" внутри архива находится в следующих папках: Колёсные мастерские станции Алдан с разработкой участка электроискрового легирования шеек осей, Семенов Дьулустан Алексеевич. Документ из архива "Колёсные мастерские станции Алдан с разработкой участка электроискрового легирования шеек осей", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "дипломы и вкр" из 8 семестр, которые можно найти в файловом архиве ДВГУПС. Не смотря на прямую связь этого архива с ДВГУПС, его также можно найти и в других разделах. .
Онлайн просмотр документа "ДИПЛОМ"
Текст 7 страницы из документа "ДИПЛОМ"
Рисунок 3.2 – Схема поверхностного слоя детали
В поверхностном слое можно выделить следующие основные зоны (рисунок 3.2):
1. адсорбированных из окружающей среды молекул и атомов
органических и неорганических веществ. Толщина слоя 1 0,001 мкм;
2. продуктов химического взаимодействия металла с окружающей
средой (обычно оксидов). Толщина слоя 10 1 мкм;
3. граничная толщиной несколько межатомных расстояний, имеющая
иную, чем в объеме, кристаллическую и электронную структуру;
4. с измененными параметрами по сравнению с основным металлом;
5. со структурой, фазовым и химическим составом, который возникает при изготовлении детали и изменяется в процессе эксплуатации.
Толщина и состояние указанных слоев поверхностного слоя могут
изменяться в зависимости от состава материала, метода обработки, условий эксплуатации. Оценка этого состояния осуществляется методами химического, физического и механического анализа. Многообразие параметров состояния поверхностного слоя и методов их оценки не позволяет выделить единственный параметр, определяющий качество поверхностного слоя. На практике состояние поверхностного слоя оценивается набором единичных или комплексных свойств, которые оценивают качество поверхностного слоя.
Эти параметры характеризуют:
• геометрические параметры неровностей поверхности;
• физическое состояние;
• химический состав;
• механическое состояние.
Геометрические параметры неровностей поверхности оцениваются
параметрами шероховатости, регулярных микрорельефов, волнистости.
Шероховатость поверхности – это совокупность неровностей с
относительно малыми шагами. Примерное отношение высоты неровностей к шагу менее 50.
Волнистость поверхности – это совокупность неровностей, имеющих шаг
больший, чем базовая длина, используемая для измерения шероховатости. Отношение высоты к шагу более 50 и менее 1000.
Волнистость в России не стандартизирована, поэтому для ее оценки используют параметры шероховатости.
Регулярные микрорельефы – это неровности, которые, в отличие от шероховатости и волнистости, одинаковы по форме, размерам и взаиморасположению.
Регулярный микрорельеф получают обработкой резанием или поверхностным пластическим деформированием роликами, шариками, алмазами.
Физическое состояние поверхностного слоя деталей в технологии упрочнения наиболее часто характеризуется параметрами структуры и фазового состава.
В таблице 3.6 представлены способы упрочнения стальных деталей
Таблица 3.6 – Способы упрочнения стальных деталей
| № | Способ упрочнения | Определение | Толщина слоя |
| 1 | Алмазное выглаживание | При алмазном выглаживании обработка поверхностным пластическим деформированием проводится в условиях трения скольжения (с малым коэффициентом трения), а при обкатке роликами и шарами – трения качения. Рабочим инструментом служат простые по конструкции державки с наконечниками из естественных и искусственных алмазов в виде полусферы, цилиндра или конуса. Выглаживают детали жестким или нежестким (подпружиненным) инструментом. | 0,001 мм |
| 2 | Метод статического поверхностного деформирования | Характерным признаком этих методов является стабильность формы и размеров в стационарной фазе процесса. Наряду с этими методами в машиностроении существует большое число методов поверхностного пластического деформирования, основанных на динамическом (ударном) воздействии инструмента на поверхность детали. В этих процессах инструмент внедряется в поверхностный слой детали перпендикулярно профилю поверхности или под некоторым углом к ней. Многочисленные удары, наносимые инструментом по детали по заданной программе или хаотично, оставляют на ней большое число локальных пластических отпечатков, которые в результате покрывают (с перекрытием или без него) всю поверхность. Размеры очага деформации зависят от материала детали, размеров и формы инструмента и от энергии удара по поверхности. К методам ударного поверхностного пластического деформирования относятся чеканка, обработка дробью, виброударная, ультразвуковая, центробежно-ударная обработка и др. | 0,18 мм |
Продолжение таблицы 3.6
| № | Способ упрочнения | Определение | Толщина слоя |
| 3 | Лазерное упрочнение | Основой процесса лазерного упрочнения является быстрый нагрев до высокой температуры (температуры плавления) поверхностного слоя металла с последующим быстрым охлаждением путем отвода тепла в основной объем металла, который остается практически холодным. | 0,1 мм |
| 4 | Электронно-лучевая обработка | Здесь обработка поверхности производится мощным электронным пучком в вакуумной среде. Лазерное упрочнение применяется для обработки коленчатых валов двигателей, гильз цилиндров, зубчатых колес, деталей химического, нефтяного и бурового оборудования. | от 0,1 мкм |
| 5 | Электроискровое легирование | Электроискровое легирование металлических поверхностей основано на явлении электрической эрозии материалов при искровом разряде в газовой среде (преимущественно на воздухе), полярного переноса продуктов эрозии на катод (деталь), на поверхности которого формируется слой измененной структуры и состава. На поверхности катода под действием значительных тепловых нагрузок происходит микрометаллургические процессы, перемешивание материала катода и анода, при взаимодействии с компонентами газовой среды, что способствует образованию высокой адгезии между основной и формируемой слоем. | от 15 до 60 мкм |
| 6 | Плазменное поверхностное упрочнение | Одной из наиболее перспективных обработок является плазменная технология, интенсивно разрабатываемая как в нашей стране, так и за рубежом. Использование низкотемпературной плазмы эффективно не только для переплава металлов и сплавов; напыления износостойких, жаропрочных и коррозионностойких покрытий резки и сварки различных материалов, но и для поверхностного упрочнения различных изделий. Сущность его заключается в термических фазовых и структурных превращениях, происходящих при быстром концентрированном нагреве рабочей поверхности детали плазменной струей (дугой) и теплоотводе в материал детали | от 0,1 до 0,180 мкм |
Продолжение таблицы 3.6
| № | Способ упрочнения | Определение | Толщина слоя |
| 7 | Вакуумное ионно-плазменное упрочнение | Среди методов нанесения защитных покрытий, основанных на воздействии на поверхность детали потоков частиц и квантов с высокой энергией, большое внимание уделяется вакуумным ионно-плазменным методам. Характерной их чертой является прямое преобразование электрической энергии в энергию технологического воздействия, основанное на структурно-фазовых превращениях в осажденном на поверхности конденсате или в самом поверхностном слое детали, помещенной в вакуумную камеру. | 500-1000 нм |
| 8 | Ионно-диффузионное насыщение | Система ионного насыщения представляет собой вакуумную камеру, в электрическом плане реализующую двухэлектродную схему: катод-электрод с деталями; второй электрод (анод) – заземленный корпус вакуумной камеры. Для проведения процесса ионами насыщения в вакуумную камеру подается легирующий материал (элемент или химическое соединение) в газообразном (парообразном) состоянии, а к деталям прикладывается отрицательный потенциал 300 1000 В. Поверхность детали бомбардируется положительными ионами легирующего элемента из газоразрядной плазмы, что позволяет значительно сократить длительность процесса насыщения поверхности. | до 2 мм |
| 9 | Ионное легирование (имплантация) | При имплантации тонкий поверхностный слой насыщается элементом, потоком ионов которого поверхность обрабатывается (бомбардируется). Имплантированный элемент может входить в кристаллическую решетку основы в виде твердого тела или образовывать мелкокристаллические выделения химических соединений с компонентами материала основы. Кроме того, при внедрении иона в кристаллическую решетку инициируется смещение атомов, приводящих к образованию большого количества дефектов кристаллической решетки. Толщина этого слоя, насыщенного дефектами и вследствие этого упрочненного, во много раз превышает глубину проникновения ионов. | менее 0,1 мкм |
Продолжение таблицы 3.6
| № | Способ упрочнения | Определение | Толщина слоя |
| 10 | Упрочнение деталей наплавкой | Сущность процесса наплавки состоит в том, что из источников нагрева присадочный металл расплавляется и переносится на наплавляемую поверхность. При этом расплавляется металл поверхностного слоя основного металла и вместе с расплавленным присадочным металлом образует слой наплавленного металла. | до 1,5 мм |
| 11 | Поверхностная закалка стали | Назначение поверхностной закалки стали – повышение твердости, износостойкости и предела выносливости обрабатываемых изделий. При этом сердцевина остается вязкой, и изделие воспринимает ударные нагрузки. Наибольшее распространение получил метод поверхностной закалки при нагреве токами высокой частоты (ТВЧ). При нагреве ТВЧ используется явление индукции и поверхностного распределения индуцированного тока в детали. Деталь устанавливается в индуктор (соленоид), представляющий один или несколько витков пустотелой водоохлаждаемой медной трубки. При пропускании через индуктор переменного тока высокой частоты создается магнитное поле, вызывающее появление в обрабатываемом изделии индуцированного тока той же частоты, но обратного направления. | от 1 до 10 мм |
| 12 | Диффузионное насыщение | 1.Борирование – насыщение поверхности металлов и сплавов бором с целью повышения твердости, износостойкости, коррозионной стойкости. Борированию подвергают стали перлитного, ферритного и аустенитного классов, тугоплавкие металлы и никелевые сплавы. 2. Силицирование. В результате диффузионного насыщения поверхности кремнием (силицирования) повышается коррозионная стойкость, жаростойкость, твердость и износостойкость металлов и сплавов. При силицировании железа и стали на поверхности образуется α-фаза (твердый раствор кремния в α-железе). 3. Хромирование – насыщение поверхности изделий хромом. Диффузионному хромированию подвергают чугуны, стали различных классов, сплавы на основе никеля, молибдена, вольфрама, нобия, кобальта и металлокерамические материалы. | от 10 до 250 мкм 0,1 мм от 2 до 2,5 мм |
Окончание таблицы 3.6
| № | Способ упрочнения | Определение | Толщина слоя |
| 4. Алитирование – процесс диффузионного насыщения поверхности изделий алюминием с целью повышения жаростойкости, коррозионной и эрозионной стойкости. При алитировании железа и сталей наблюдается плавное падение концентрации алюминия по толщине слоя. В зависимости от метода и режима насыщения она может доходить до 58% (по массе) на поверхности и соответствовать образованию фазового слоя FeAl 3 . В результате алитирования сталь приобретает высокую окалийность (до 850 – 900 о С), так как в процессе нагрева поверхности алитированных изделий образуется плотная пленка оксида алюминия (Al 2 O 3 ), предохраняющая металл от окисления. | от 20 до 1000 мкм |
Вывод: Из всех перечисленных методов, метод электроискрового легирования имеет следующие преимущества:
1. Возможность нанесения на обрабатываемых поверхностях любых токопроводящих материалов в том числе тугоплавких соединений твердых сплавов и сверхтвердых материалов;
2. высокая прочность сцепления основного прикрепленного материала;
3. высокая твердость, износостойкость, жаростойкость упрочненных материалов;
4. низкая стоимость оборудования;
5. невысокая квалификация рабочих кадров;
