Введение к работе
Актуальность проблемы В процессе эксплуатации детали машин и механизмов подвергаются различным видам изнашивания В зависимости от характера воздействия рабочие поверхности деталей должны обладать комплексом свойств, обеспечивающих надежную и долговечную работу При упрочнении и восстановлении деталей широко используются методы плазменной наплавки и напыления, а также ионно-плазменные методы ХТО.
Недостатками ионно-плазменных методов ХТО является наличие вакуума в технологической камере, что повышает сложность и стоимость технологического оборудования, а также не позволяет использовать установки непрерывного действия и обрабатывать длинномерные изделия К недостаткам плазменного способа нанесения покрытий следует отнести низкие адгезионные свойства, которые определяются степенью сцепляемо-сти покрытия с поверхностью изделия
Поэтому поиск новых решений при разработке оборудования для ХТО изделий и нанесения покрытий представляет не только научный, но и практический интерес В работе предложены новые методы и технологии, имеющие высокую эффективность при малых капитальных затратах. Такими методами являются использование дугового разряда при атмосферном давлении с обратной полярностью тока для ведения ХТО и нанесения покрытий при импульсной форме разряда В настоящее время данные методы имеют ограниченное применение, что объясняется отсутствием или недостаточностью информации по электрофизическим и тепловым характеристикам импульсного разряда
Цель диссертационной работы - разработка новых высокоэффективных методов ХТО и нанесения покрытий на основе импульсного дугового разряда атмосферного давления;
4 - разработка нового электрооборудования для проведения технологических процессов в импульсном дуговом разряде; В соответствии с этими целями в диссертационной работе решены следующие научно-технические задачи
Анализ импульсных технологических процессов химико-термической обработки и нанесения покрытий.
Исследование температурных полей при импульсном разряде на поверхности обрабатываемого изделия для проведения химико-термической обработки и нанесения покрытий
Исследование электрофизических свойств импульсного плазменного разряда
Разработка новых технологий химико-термической обработки
Разработка электрооборудования для проведения данных технологических операций
Методы исследования Для решения поставленных задач использовались различные методы математического и компьютерного моделирования и анализа электрических и теплофизических свойств электрического разряда и диффузионного внедрения активных частиц в поверхностный слой деталей (в том числе с использованием аналоговых моделей и программ на ПЭВМ в диалоговом режиме вида MatfaCAD и др ) Сочетание методов позволило обеспечить выполнение всего круга поставленных задач Результаты математического моделирования сопоставлены с результатами, полученными на физических моделях, и обработаны с использованием метода планирования эксперимента
Достоверность научных результатов обеспечена корректным использованием принятых допущений в теории электрического разряда, массо- и теплопереноса, а также цифровыми и физическими моделями и подтвер-
5 ждена результатами использования процессов ХТО на опытно-промышленном оборудовании.
Научная новизна работы заключается в следующем
Впервые теоретически обоснован механизм формирования диффузионных слоев при импульсной обработке в электрическом разряде атмосферного давления, исследованы электрофизические свойства технологического импульсного разряда
Выявлен и теоретически обоснован механизм нанесения покрытий на стальные детали в дуговом разряде с образованием диффузионного слоя, определены условия устойчивости дугового разряда при обратной полярности тока и использовании дежурной дуги при наплавке и напылении
Разработаны новые технологические процессы ХТО деталей в электрическом разряде при атмосферном давлении, позволяющие получать высокие механические и технологические характеристики наносимых покрытий и диффузионных слоев
Практическая ценность.
Разработаны и внедрены новые технологии по упрочнению рабочих поверхностей
Разработано электрооборудование для нанесения упрочняющих покрытий на пробивочные и вырубные пуансоны и матрицы
Разработана инженерная методика расчета импульсного квазистационарного дугового разряда
Увеличена стойкость пробивочных и вырубных пуансонов и матриц на 45-50%.
Увеличен коэффициент использования листоштамповочных автоматов с 0,82 до 0,91 вследствие уменьшения потерь времени на замену инструмента
Снижена себестоимость выпускаемых изделий на 12-15%
Апробация работы. Полностью работа докладывалась на ученом совете в ноябре 2006 и в феврале 2007 на заседании кафедры ФЭМАЭК МЭИ (ТУ) а так же на следующих научных конференциях
Одиннадцатая Международная научно-техническая конференции студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электроника и энергетика" Москва, 2005г
Тринадцатая Международная научно-техническая конференции студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электроника и энергетика" Москва, 2007г
Всероссийская научная конференция молодых ученых "Наука Технологи Инновации". Новосибирск, 2005г
По теме диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, четырех основных глав, заключения, выполнена на 168 страницах, содержит 81 рисунок, 18 таблиц и перечень литературы из 118 наименований на 9 страницах
