диплом (1220312), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

5.2 Бабитовый слой

Баббит – это сплав олова и свинца. Используется в производстве подшипников. Идеально подходит для заливки стенок внутреннего стального вала подшипника, по которому происходит трение при вращении. Благодаря заливке баббитом при трении подшипника происходит меньший износ детали, так как этот материал обладает таким свойством, как низкая температура плавления, за счет чего происходит лучшее притирание, меньший износ детали. Подшипники работают при средних и высоких нагрузках. За счет применения баббита увеличивается срок службы подшипника. Во время работы в подшипнике образуются микроканалы, в которые попадает смазочный материал, что положительно сказывается на износостойкости детали. От толщины баббитового слоя зависит, как долго подшипник будет работать, чем тоньше слой–тем дольше срок эксплуатации подшипника. Баббит изобрели в США. Использовался он изначально в производстве паровых машин. Сегодня баббит приобрел более широкий круг применения. В некоторых видах баббита содержатся и другие добавки: кальций, медь, сурьма, цинк, мышьяк, кадмий, никель и другие [приложение Б].

Краткие обозначения баббитов: Б16, Б88, Б83С и т.д. Эти сокращения используют профессионалы в производстве баббитов, чтобы обозначить наличие тех или иных сплавов, их процентное соотношение. Например, баббит Б88 содержит в своем составе кадмий и никель.

Баббиты на основе олова используют, когда необходима лучшая износостойкость к трению, при больших скоростях вращения. Там, где необходима средняя нагрузка. К плюсам олова можно отнести сопротивляемость к коррозийным процессам. Используют их в малооборотистых двигателях. Недостатком, пожалуй, является стоимость конечной продукции. Баббиты на основе свинца лучше переносят нагрев детали. Высокие температурные режимы им не страшны. Так же стоимость свинца ниже в отличие от олова. Но такие баббиты больше подвержены коррозии. Чаще всего их используют в дизельных двигателях автомобилей, тракторов. Свинец в сочетании с кальцием так же является одной из разновидностей баббитов. Это наиболее дешевый продукт. Используют этот сплав в железнодорожном транспорте в подшипниках для подвижного состава. К недостаткам можно отнести легкую окисляемость, а к плюсам–наибольшую плотность среди всех баббитов на основе свинца.

Все баббиты соответствуют определенным стандартам. У каждого сплава свой ГОСТ [приложение Б].

5.3 Способы восстановления бабитового слоя колесно-моторного блока

Изобретение применяется на железнодорожном транспорте и относится к способу восстановления моторно-осевых подшипников локомотивов. Способ восстановления моторно-осевого подшипника, состоящего из корпуса и внутреннего баббитового слоя, заключается в том, что перед лужением поверхность подшипника очищают от прежнего баббитного слоя. Очищают от нагара и других посторонних частиц подшипник и покрывают подшипник флюсом. А поверхности, которые не подлежат заливки и лужению, покрывают краской, после чего приступают к лужению. Проверяют качество луженой поверхности и затем заливают баббитом. После чего приступают к механической обработке, заключающейся в растачивании внутренней поверхности подшипника под диаметр шейки оси колесной пары. Причем дополнительно на этапе механической обработки внутри подшипника после его расточки изготавливают кольцевые канавки по краям подшипника на определенном расстоянии от торцов, и определенной ширины и глубины, позволяющие при износе шейки оси колесной пары образовывать лабиринтное уплотнение. Величины размеров канавок зависят от типа подшипника [приложение Б].

Технический результат: снижение расхода смазочных материалов при работе подшипника; повышение несущей способности масляного клина вкладыша; снижение износа подшипника, повышение его ресурса; снижение вероятности попадания смазки в кожуха зубчатой передачи тяговых двигателей; снижение вероятности попадания пыли и влаги в подшипник; уменьшение трудоемкости при обслуживании букс. Данная информация отражена в приложении Б.

5.4 Физико-химические основы формирования плазменных и

порошковых покрытий

При плазменном напылении покрытий с помощью плазмотрона создается высокоскоростной плазменный поток, например из инертного газа, имеющий скорость 2000 м/с, а температуру≈104 К и более. Частицы напыляемого материала, попадая в такой поток плазмы, быстро расплавляются, ускоряются и с большой скоростью, достигающей примерно 200–250 м/с, оседают на подложку в виде тонко измельченных частиц, образуя плотное, механически прочное покрытие. Однако следует иметь в виду, что по ряду причин (например, из-за неравномерного распределения температуры плазменного факела, различного размера напыляемых частиц и т.д.) покрытие формируется из следующих частиц:

–полностью расплавленных;

–оплавленных только по внешней поверхности и имеющих твердую сердцевину;

–твердых и жидких;

–полностью расплавленных, твердых и оплавленных только по поверхности [6].

При формировании покрытия частицы соударяются с подложкой, деформируются и сцепляются с неровностями поверхности и между собой, а затем быстро затвердевают. При напылении покрытий протекает широкий комплекс физико-химических и металлургических процессов.

Частицы, разогретые до жидкопластичного состояния, при соударении с подложкой быстро растекаются и образуют тонкий слой. Если в процессе взаимодействия на подложке имеются выступы, углубления, трещины и т.д., то расплавленный материал заполняет эти углубления, на выступах возможно рассекание образующихся слоев и т.д. Поэтому покрытие имеет слоистую чешуйчатую форму (рисунок 5.1) [6].

Рисунок 5.1 – Типовая структура покрытия: 1–подложка, 2–покрытие, 3–границы между слоями, 4–границы между частицами, 5–границы между покрытием и подложкой, 6–межфазные границы, 7–межзеренные границы.

Схематически, процесс плазменного напыления и основные функциональные узлы установки приведены на рисунке.5.2. В электродуговом генераторе низкотемпературной плазмы (плазмотроне) происходит нагрев, диссоциация и ионизация плазмообразующего газа в результате его взаимодействия с электрической дугой [6].

Напыляемый материал подается в высокотемпературную струю через отверстие в сопле анода или в область за анодом и, ускоряясь вместе с потоком плазмообразующего газа, наносится на поверхность обрабатываемой детали.

Установка работает от первичной системы электропитания переменного тока и содержит источник постоянного тока, систему охлаждения и теплонагруженных элементов конструкции плазмотрона, источника питания газового разряда, оснастки и других элементов.

Система охлаждения может быть как разомкнутой (охлаждающая вода поступает на внешний слив), так и замкнутой с теплообменником. Плазмообразующий и транспортирующий газ поступает от специального источника высокого давления через распределитель в плазмотрон, порошковый питатель и в камеру. Высокоскоростной двухфазный поток, состоящий из смеси плазмообразующего газа и порошка, при воздействии на обрабатываемую деталь образует покрытие. Деталее перемещается с помощью соответствующей электромеханической системы [6].

Рисунок 5.2 – Схема процесса плазменного напыления: 1–порошковые питатели, 2–вентили, 3–плазмотрон, 4–анод, 5–напыляемая деталь, 6–рабочая камера, 7–газоразрядная плазма, 8–электрод для активации поверхности при напылении, 9–базовая плита, 10–механизм перемещения электрода очистки и пайки, 11–механизм вращения детали, 12–механизм перемещения плазмотрона, 13–система регенерации газа, 14–фильтр, 15–система откачки.

Поскольку плазменное покрытие формируется из отдельных расплавленных или находящихся в жидкопластическом состоянии не взаимодействующих между собой частиц, имеющих высокую скорость, то оно представляет собой слоистую чешуйчатую структуру (естественно при соответствующем режиме напыления). На рисунке 5.3. приведены микрошлифы напыленных покрытий из титана, альсифера, вольфрама. На рисунке хорошо видна слоистая чешуйчатая (пластинчатая) структура покрытий. Это подтверждает тот факт, что высококачественные покрытия формируются из частиц, находящихся в высокопластичном состоянии [6].

Рисунок 5.3 – Микрошлифы напыленных покрытий: а–титан; б–альсифер: в–вольфрам.

В целом на формирование высококачественных покрытий с требуемыми свойствами, кроме прочих технологических факторов, значительное влияние оказывает среда, в которой осуществляется процесс напыления–защитная, окислительная, восстановительная и т.д. Так, например, при напылении металлов на атмосфере в струе аргона в покрытии имеется значительное количество окислов, гидридов, нитридов, газовых включений и т.д. В случае же напыления в защитной среде или в динамическом вакууме покрытие имеет более тонкую структуру, в нем практически отсутствуют оксиды, гидриды и другие посторонние химические соединения [6].

1. ОБОРУДОВАНИЕ ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ

ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Практическое использование низкотемпературной плазменной струи для осуществления процессов очистки, отжига, пайки, напыления, модификации поверхности в машиностроении и в ряде других отраслей промышленности требует создания специализированного оборудования с широкими технологическими возможностями. Кроме того, в настоящее время наряду с традиционными требованиями повышения надежности оборудования и его производительности выдвигаются также требования обеспечения долговременной стабильности процесса, воспроизводимости свойств напыляемых покрытий, простоты регулирования свойств покрытий с широким использованием при выполнении технологических процессов средств вычислительной техники [6].

6.1 Структурная схема оборудования плазменного напыления

Структурная схема комплекса оборудования и оптимизации технологии плазменного напыления представлена на рисунке 6.1. По давлению в рабочей камере все установки можно разделить на три группы: атмосферное давление (≈105 Па), с пониженным давлением(≈103 Па) и динамическим вакуумом

(1–10 Па).

Рисунок 6.1. - Структурная схема комплекса оборудования и оптимизации технологии плазменного напыления порошковых материалов.

В настоящее время важной тенденцией в развитии оборудования плазменной обработки материалов является создание роботизированных комплексов оборудования с проведением процессов в контролируемой атмосфере. Это позволяет существенно улучшить свойства изготовленных покрытий: увеличить их плотность, снизить концентрацию примесей и т.п., значительно повысить производительность труда, что является особенно важным в условиях острой нехватки рабочей силы [6].

Эффективность плазмонапыленных покрытий в значительной степени определяется процессами плазмообразования в дуговом разряде, транспортированием, смешиванием и нагревом порошка в потоке плазмы, тепловым и динамическим воздействием частиц порошка с потоком плазмы и обрабатываемой поверхностью.

Комплекс оборудования плазменной обработки состоит из следующих основных модулей-систем:

1) комплекса оборудования (модулей) для подготовки поверхности подложки и напыляемого порошка [6];

2) установки для напыления, в которую входят блок управления и контроля, источник питания, плазмотрон с холодильной установкой, порошковый питатель, система сухой очистки воздуха и пылеуловитель мокрой очистки, манипулятор плазмотрона и обрабатываемой детали, звукоизолирующая камера;

3) комплекс оборудования и аппаратуры для последующей обработки напыленного покрытия (газотермическая обработка, механическая и электрофизическая обработка и т.д.).

Установка плазменного напыления И4.083.0038

Создаваемое в последнее время плазменное оборудование состоит из унифицированных блоков (модулей): блок электропитания (БЭП); блок подачи порошков (БПП); блок плазмотрона (БП); блок зажигания (БЗ): блок газового питания (БГП); блок (система) контроля и управления (БКУ); блок автономного охлаждения (БАО) и др [6].

Типовая установка плазменного напыления должна обеспечивать функциональную последовательность технологических операций при нанесении покрытия, причем изменение режима работы или гибкая перестройка технологического процесса должны осуществляться одним или несколькими независимыми блоками-модулями. В целом, блочно-модульная компоновка плазменного оборудования является оптимальной, поскольку она облегчает создание, производство и эксплуатацию.

Структура функциональной связи блочно-модульной системы такова, что основные для системы управления воздействия исходят из центрального БУ. Прием переданных по связям управляющих сигналов происходит в управляющих модулях других блоков. Структура управляющих модулей определяется задачами конкретного блока. Так, управляющие модули БЭП и БАО выполняют в основном запорно-регулирующие и блокирующие действия и являются модулями нижнего уровня [6].

Характеристики

Список файлов ВКР