Разработка технологии плазменного напыления рабочей фаски клапана (1231341), страница 6

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

Текст из файла (страница 6)

Ремонт деталей полимерными материалами (пластмассами) прост, экономичен и надежен. Ими можно наращивать поверхности для создания натяга в соединении или износостойкого покрытия, заделывать трещины и пробоины, склеивать детали, выравнивать поверхности, герметизировать соединения, надежно закрывать поры в любых деталях, даже в труднодоступных местах. Клеевые составы и пластмассы в ряде случаев успешно заменяют сварку и пайку, хромирование и осталивание, а иногда являются единственно возможными средствами восстановления.

Клей ГЭН-150В – это сополимер смолы ВДУ и нитрильного каучука СКН - 40; его изготовляют в виде вальцованных листов (шкурок) толщиной 2 – 4 мм. Раствор клея приготовляют следующим образом: мелко нарезанные кусочки сухого клея помещают в стеклянную посуду с притертой пробкой, заливают смесью ацетона с бензолом (или одним ацетоном) в пропорции 1 к 5 и выдерживают 8 – 10 ч. После этого бутыль с содержимым периодически взбалтывают в течение 2 – 3 ч, а затем раствор отстаивают 30 мин и профильтровывают через металлическую сетку (100 – 500 отверстий на 1 см²).

Раствор клея не должен содержать нерастворимых частиц, а при выливании на стекло он должен давать ровную однородную пленку. Пленка этого клея имеет высокую адгезию (сцепление с поверхностью) к металлу, обладает хорошей эластичностью и прочностью на растяжение, выдерживает высокие удельные давления, значительные ударные нагрузки, маслостойкая. После ее нанесения поверхности деталей не требуют обработки и, кроме того, не подвергаются фреттинг – коррозии. Клей ГЭН-150В является хорошим диэлектриком. Этот клеевой раствор применяется как для наращивания, так и для склеивания деталей. Высокая водооталкиваемость, эластичность, вибростойкость и маслостойкость придают пленке хорошие герметизирующие свойства, поэтому клей широко применяется для уплотнения различных полостей, для пропитки уплотнительных прокладок. Наиболее целесообразная толщина наращиваемого слоя составляет не более 0,21 мм [6].

Для нормальной работы клапанов необходимо соблюдение диаметрального зазора между штоком нового клапана и новой направляющей втулкой для выпускных клапанов 0,19–0,26 мм. Эти же нормы установлены для заводского ремонта. Принимая во внимание износ направляющей втулки и клапана, разрешается при выпуске из деповского ремонта предельный зазор для выпускных клапанов до 0,46 мм. Зазор определяется измерением индикаторным нутромером внутреннего диаметра направляющей втулки на всей длине, кроме нижней части, на расстоянии 40 мм от нижнего торца (рисунок 1.1) и измерением диаметра клапана микрометром. Новые направляющие втулки, поставленные в крышку с натягом 0,15 мм, проверяют на соосность отверстия и посадочного места седла клапана при помощи калибра, вставляемого в отверстие направляющей втулки. Если калибр не садится, седло рейберуют.

2.5 Контроль расположения клапанов относительно крышки цилиндра и методы устранения дефектов

Во-первых, не следует торопиться «разлучать» клапаны с их гнездами в крышке. Если заметных на глаз изъянов на притирочных фасках тарелки клапана нет, то большой ошибкой будет устранение мелких повреждений станочной обработкой рабочих конусов деталей, так как снятие верхнего наклепанного слоя заметно сокращает срок службы клапана и крышки.

Во - вторых, до притирки клапанов к седлам нужно измерить:

а) приспособлением (рисунок 2.4) толщину «h» тарелки клапана;

б) микрометрическим глубиномером – утопание каждого клапана относительно поверхности «А» крышки (рисунок 1.1). В результате обработки крышки и клапанов меняется их взаимное расположение по высоте крышки относительно цилиндровой гильзы и привода клапанов. Поэтому для сохранения необходимой величины степени сжатия и технических условий сборки привода, а также обеспечения прочности утопание клапана в крышке ограничивается, например, для двигателей типа Д49 – до 7 мм (деповской ремонт), соответственно всех четырех клапанов – до 28 мм;

в) масштабной линейкой – выступание эталонного клапана над крышкой, для этого используют эталонный клапан, величина выхода стержня которого над цилиндровой крышкой должна быть для впускного не более 139,5 мм (деповской ремонт) и выпускного – 235,5 мм. Измеренные величины сравнивают с допускаемыми, приведенными на рисунке 2.1.

Важным является размер утопания клапана. Если он более допустимого, то понижается степень сжатия цилиндра, что ухудшает процесс сгорания топлива в цилиндре. Уменьшают этот размер постановкой клапана с тарелкой большей толщины. Если это не дает желаемого результата, то протачивают крышку по поверхности «А» на станке. При этом по условиям прочности нельзя допускать, чтобы высота крышки была менее указанной на рисунке 1.1. Притирочный след на рабочих конусах тарелки клапана и седла крышки должен быть непрерывным по окружности и шириной не менее 2 мм. Предпочтительнее, чтобы притирочный след располагался ближе к внешнему диаметру деталей, а не к внутреннему, так как при этом сбиваются случайно попавшиеся частицы нагара, и обеспечивается быстрая и плотная посадка.

3 ПЛАЗМЕННОЕ НАПЫЛЕНИЕ РАБОЧЕЙ ФАСКИ ВЫПУСКНОГО КЛАПАНА Д49

3.1 Плазмотрон и его характеристики

Центральным условием всех плазменных установок различного назначения является плазменная плазмотрон, котрый обеспечивает возбуждение и стабилизацию горения плазменной струи. Плазмотроны отличаются технологическими возможностями и насыщенностью техническими решениями. Факторы, которые влияющие на особенности конструкции плазмотронов, можно представить в виде схемы на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Схема факторов влияющих на конструкцию плазмотрона

В общем виде, основными элементами дуговых плазмотронов являются: электрод, камера для плазмообразования, сопло, которое формируюет сжатую дугу или плазменную струю, изолятор, разделяющий электродный узел от плазмообразующего сопла, вспомогательные системы, обеспечивающие подачу плазмообразующего, фокусирующего и защитного газов, а также охлаждающей жидкости. При разработке плазмотронов должны учитываться целый ряд особенностей, таких как мощность (или максимальный ток), надежность плазмотрона, срок службы отдельных элементов, способы токоподвода, способы возбуждения сжатой дуги, воспроизводимость и управляемость параметрами плазменной струи.

Общими требованиями при конструировании плазмотронов являются:

- достаточная мощность и широкий диапазон регулирования сварочных параметров;

- создание оптимальных характеристик сжатой дуги и обеспечение их постоянства в процессе работы;

- обеспечение многократного, стабильного возбуждения сжатой дуги (плазменной струи);

- надежность и значительный ресурс работы отдельных элементов плазмотрона;

- простота конструкции, обслуживания и эксплуатации;

- минимальные габариты и масса, обеспечивающие возможность доступа к труднодоступным местам изделия в различных пространственных положениях;

- универсальность, легкость перенастройки;

- экономичность изготовления, минимальная материалоемкость, экономия дорогостоящих материалов;

- возможность восстановления плазмотронов при отработке ими ресурса или аварийном выходе из строя в условиях предприятий потребителей и ряд других.

3.1.1 Плазмотрон, применённый в дипломном проекте и его классификация

Рисунок 3.2 – модель плазмотрона используемого в дипломном проекте

При разработке технологии ремонта рабочей фаски был использован плазмотрон независимого действия. Данная характеристика плазмотрона выбрана не случайно. При использовании концентратов экспериментах, не получилось воспользоваться другими видами получения плазменной струи, поскольку большинство концентратов являются не токопроводящими и заземление детали в этих случаях не происходит. На рисунке 3.2 показана схема плазмотрона. Взяв за основы плазмотрон прямого действия, мы изменили его конструктивные особенности. Изменения заключаются в следующем:

- подвели контур охлаждения к катоду держателю;

- заменили изначальный электрод из гафния, на вольфрамовый;

- использовали нейтральный газ, как Аргон.

В работе проводили эксперименты по наплавке пяти концентратов, содержащих различные легирующие элементы, данные по эксперимента приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Эксперементальные данные по наплавке концентратов плазмой

№ образа	Порошок (флюс)	Ток, А	Твердость по шкале НRC
1	Датолит	130	55,8
2	Рутиловий	130	26,8
3	Титаномагнетит	130	33,9
4	Бадделеит	130	35,2
5	Шеелит	130	40,35

Проведенные эксперементы доказали, что применение данной технологии не только способно внедрять легирующие элименты в поверхностные слои металла, налавлять, но и закаливать эти самые слои, оставляя при этом нижние слои более пластичными. Примененная технология к нашим деталям показала, что наиболее эфективно будет она в сочитании с новыми деталями, которые оброботают заранее перед эксплуатацией. Все это способствует улучшению качества поверхностного слоя рабочей фаски клапана, снижению износта от трения клапана и седла, а также увеличению межремонтного пробега с 1,5 раза,

Плазменное напыление композиционных порошковых материалов, состоящих из твердой тугоплавкой основы и легкоплавкой связки, является перспективным методом нанесения покрытий. Эксплуатационные свойства таких покрытий зависят от физико-механических свойств порошковых материалов, температурных и газодинамических параметров плазмы и подготовки по­верхности под напыление.

Метод плазменных наплавки и напыления композиционных порошко­вых материалов применяют для создания упрочняющих покрытий на трущихся поверхностях деталей типа поршневых колец, втулок цилиндров и шеек колен­чатых валов, двигателей внутреннего сгорания, плунжерных пар насосов, на­правляющих колонок и втулок штампов и прочее. В таблице 3.2-3.5 приведены режимы плазменной наплавки металлов и режимы плазменного напыления соответственно нитридов и карбидов, оксидов и боридов, чистых металлов и неметаллов.

Также к описанным методам можно подключить еще один способ напыления, при котором легирующие вещества начнут восстанавливаться из концентратов дешевых порошков (датолит, рутиловый концентрат, титаномагнетит и т.д.).

Обозначения: N_n - полная мощность плазмотрона; Iд – ток дуги; Сп, Ст и См - расходы соответственно плазмо - образующего и транспортирующего газов, материала (порошка); d - размер частиц порошка; l - дистанция напыления.

Взяв за основу инертную аргон мы сможем провести восстановительную реакцию для данных порошковых концентратов, добавляя при этом оксид алюминия.

Таблица 3.2 Рекомендуемые режимы плазменной наплавки металлов

Размер изделия, мм		Сила тока, А			Расход газа, л/ч		Амплитуда колебаний, мм	Частота колебаний, мин-1
Толщина	Диаметр	Электрод - изделие	Электрод - присадочная проволока		Плазмо- образующего	Защитного
Прямая полярность
5-8	-	-	140-170		150-160	1000-1100	10-40	30-50
10-20	-	-	160-180		160-170	1100-1200
22-40	-	-	190-210		160-180			30-40
50-100	-	40-80	200-210		170-180	1200
-	30-40	-	140-150		150	1000-1100	10-30	40-50
-	50-70	-	160-190		150-160	1000-1200		35-50
-	80-100	-	190-210		160-170			-
-	100-200	0-60	210-240		160-170	1200	10-40	30-40
-	200-500	60-90	230-250		170
Обратная полярность
8-20	-	100-140		90-150	160-180	800-900	10-60	20-40
22-40	-	140-180		140-170		900-1000
50-100	-	180-220		170-220
-	50-100	100-200		90-150	180-200	800-900	10-30	20-30
-	100-200	140-220		140-200		900-1000		25-40
-	200-500	180-200		160-200

Таблица 3.3 – Режимы плазменного напыления оксидов и боридов

Напыляемый материал	Nn, кВт	Iд, А	Сп				Ст					См			d, мкм		l,см
			Ar	Nr		Ar			Nr
			г/с
AI2O3	13,5	450	1,01		0,43			0,38		0,21			-		44		9,5
Al2O3-SiO2	14	400	1,42					0,32							44
CCI2O3	12	502	0,81					0,27							63
MgO	22,5	750	0,81					0,24							44
TiO2	20,2	750	0,47					0,27							44
V2O3	15,4	550	0,81					0,27							62
Cr2O3	18,7	220													20-50
ZnO2	19,2 20	600	1,35		-			0,32		-			0,17		44		10
			0,77					0,06							43-72
UO2	23	310	0,77		0,6			0,03		0,21			0,5		43-72		10
BeO	30		0,90					0,21							20-65		7,5
M02B5	21,22	400	0,81					0,35							40-80		10
CrB2	11,2														63
TiB2	14,8	550	0,81		0,64			0,27		-			0,11		44		8,8
	20,6	260													10-40
ZrB2	17,5	650	0,74		0,64			0,3		-			0,13		62		9,0
	20,3	260													10-32
NbB2	20,8	260	-		0,64			-		-			0,11		10-53		9
TaB2	20,3	260	-		0,63			-		-			0,25		10-53		9

Таблица 3.4 - Режимы плазменного напыления чистых металлов и неметалов

Напыляемый материал	Nn, кВт	Iд, А	Сп		Ст		d, мкм	l,см
			Ar	Nr	Ar	Nr
			г/с
В	21,8	750	0,81	-	0,35	-	44	-
Al	4,37	176	0,68	0,43	0,19	0,25	74	8
	22,4	280					30-60
Cr	15	500	1,21	0,54	0,24	0,21	63	10
	16,5-18	300	0,4				30-46
FeC0	8,4	300	0,85	-	0,22 0,27	-	44	-
	11,6	400					63
Ni	18,2	650	0,81	0,53 - 0,6	0,38	0,21	63	12
	16-18	200					30-120
Cu	16	500	1,35	0,56	0,27	0,21	44	13
	17,6	220					40-60
Zn	6,4	200	1,48	-	0,24	-	63	-
M0	13	450	0,81	0,57	0,27	0,21	63	13
	21-25	265					30-46
Ta	16	550	0,81	-	0,27	-	63	-
W	14,9	550	0,81	0,58	0,24	0,13	44	8
		300					30-46
Au	7	250	0,81	-	0,32	-	63	-

Таблица 3.5 – Режим плазменного напыления нитритов и карбидов

Напыляемый материал	Nn, кВт	Iд, А	Cп		Cт		См	d, мкм	l,см
			Ar	Nr	Ar	Nr
			г/с
TiN	22,4	260	-	0,64	-	0,1	0,13	15-55	7
	14,5	500	1,05	-	0,3	-	-	44	-
ZnN	24	300	-	0,64	-	0,1	0,16	10-55	7,5
B4C	21	725	0,81	-	0,49	-	-	66	-
Cr3C2	7,24	250	1,01		0,3
TaC	19,6	754	0,67		0,22			46
TiC	19,6	724						66
WC	13,1	525	0,81		0,19
	12,5	500		-	0,24
ZrC	19,6	725		-	0,24

Рисунок 3.3 – Виды плазмообразующих сред

Характеристики

Список файлов ВКР