Курсовая работа: Проектування дільниці по відновленню кулачків розподільчого валу автомобіля ЗІЛ–130

Плазмообразуючий газ - повітря+метан

Напруга мережі, В - 3х380 (180)

Робоча напруга, В - 140-180

Робочий струм, А - 100-250

Витрата суміші, м3/год - 3-10

ККД плазматрон - 90

Продуктивність напилювання, кг / год:

метали - 10

кераміка (Аl2О3) - 5

2.2 Вибір необхідного порошку

У більшості випадків напилювані матеріали можуть поставлятися у вигляді порошків. При напилюванні порошку можна отримати покриття навіть у разі неповного проплавлення нагрівається порошку. Напилювання дроту або прутка неможливо без повного розплавлення напилюваного матеріалу. Тому в порівнянні з порошковим напилюванням при пруткової або дротовому напилюванні утворюються частинки на початковому етапі руху мають більш високу температуру і швидкість, що забезпечує і більш високу енергію зіткнення частинок з поверхнею і підвищує міцність зчеплення покриття з основою. Однак при дротовому або прутковому напилюванні утворюються розплавлені частинки швидко охолоджуються. При порошковому ж напилюванні високотемпературна область полум'я в порівнянні з дротяним має велику протяжність, що дозволяє ефективно використовувати цю область для нагрівання що летять частинок.

Основною перевагою порошкового напилювання є низька вартість і проста технологія отримання порошків металів, сплавів і хімічних сполук, з яких неможливо виготовити дріт або пруток звичайними методами з огляду на їх високої твердості та крихкості.

Частинки порошків повинні мати сферичну або комкоподібну форму. Такі порошки мають гарну сипучості, що дозволяє досить просто регулювати і підтримувати витрата напилюваного матеріалу.

Для напилювання в основному використовують порошок з розміром частинок 40-100 мкм. При зберіганні і використанні необхідно звертати увагу на те, щоб порошки були сухими.

Напилювання покриттів з самофлюсуючих сплавів і подальше їх проплавлення дозволяє одержувати покриття без пористосі. Самофлюсуючі сплави являють собою сплави на основі нікелю, нікелю та хрому або кобальту, що містять добавки бору та кремнію.

Назва напилюваного порошку СНГН-55. Хімічний склад порошку: Ni - основа, B - 3.2-4.0, C - 0.7-1.0, Si - 3.8-4.5, Cr - 14-17, Fe ≤ 3, Mn - 1.0.Твердість одержуваного покриття 53-58 HRC. Діаметр порошинки d - 20-50 мкм.

Для відновлення кулачка розподільного валу автомобіля ЗІЛ-130 я вибрав цей порошок так він дає можливість отримати покриття, що володіє зносостійкістю, ерозійної стійкістю, корозійною стійкістю, стійкістю до окислення при високих температурах і т.д.

2.3 Необхідне обладнання, інструмент, пристрої

Установки для плазмового напилення включають такі основні елементи: інструмент для плазмового напилення (плазмотрон); джерело енергопостачання; систему газопостачання; систему водяного охолодження, систему регулювання параметрів робочого режиму, систему подачі напилюваного матеріалу (порошку чи дроту), мийна мишина, сушильний шкаф, абразивна установка, копіювально-шліфувальний станок. Крім того, вони можуть включати робочу камеру з системою вентиляції і пиловловлення, засоби механізації переміщення плазмотрона і деталі.

3. Технологічначастина

3.1 Проектування технологічного процесу відновлення

Використовуємо операції, пов'язані тільки з відновленням кулачків, тобто часткове відновлення кулачків розподільного валу ЗІЛ-130.

3.2 Розробка маршрутної технології

1.Очисна.

2.Контрольно-дефекточна.

3.Термічна.

4.Абразивно-шліфовальна.

5.Напилювальна.

6.Копіювально-шліфовальна.

7.Контрольна

1. Очисна.

Очистити вал і промити його в розчині миючого засобу МС-8 концентрації 20 г / л і температурою 75-80 0 С.

Наявність смолистих відкладень, забруднення і мастила на поверхні вала не допускаються.

Машина для очищення: SIMPLEX 120.

Розряд роботи-2. Трудомісткість-5 хв.

2. Контрольно-дефекточна.

Провести ретельний візуальний огляд. Визначити геометричні параметри валу - виміряти інструментом.

Визначити тріщини магнітним дефектоскопом МД-50.

Режими: ток намагнічування 1500 А, метод намагнічування - циркулярний, характер струму - миттєвий.

Умови: тріщини більше 5 мм не допускаються.

Розряд роботи - 4. Трудомісткість- 8,5 хв.

3.Термічна.

Помістити вал в піч при температурі 400-4500 С і витримувати протягом 30 хвилин.

Електропіч шахтна СШО 10.10/10.

Розряд роботи-1

4.Абразивно-шліфовальна.

Шліфовати під напилювання в закритій абразивній установці, забезпечивши шороховатість поверхні Ra 2 мкм.

Обладняння: абразивна установка HSP-20.

Розряд роботи - 4. Трудомісткість - 20 хв.

5.Напилювальна.

Закріпити розподілвал в спеціальний валотримач, який забезпече потрібну форму положення при напилюванні, а обертаючись – може швидко перевести плазматрон на слідуючий кулачок. Напилювати профіль кулачка.

Обладняння: напилювальна установка Топас – 40.

Розряд роботи - 3. Трудомісткість – 25 хв.

6.Копіювально-шліфовальна.

Помістити вал в копіювально-шліфувальний верстат і на протязі 18 хв. він автоматично прошліфує профілі кулачків.

Обладняння: копіювально-шліфовальний верстат ХШ3-33н.

Розряд роботи – 1.

7.Контрольна.

Провести контроль згідно технічним вимогам на видачу розподільчого валу з відновлення.

Розряд роботи - 4. Трудомісткість - 8 хв.

3.3 Підготовка порошків

Для визначення розмірів частинок часто використовують ситовий аналіз (ГОСТ 3584-73). Набір сит з розміром у світлі 0,05; 0,063; 0,1 і 0,125 мм дозволяє простим способом оцінити гранулометричний склад порошку. Існують й інші способи визначення гранулометричного складу порошків, особливо дрібнодисперсних з розміром частинок менше 40мкм.

Обов'язковою операцією при підготовці є сушка або прожарювання порошку, при цьому поліпшується його сипучість, зменшується кількість пов'язаної або адсорбованому вологи, органічних забруднень. Для сушіння порошку температура становить 120-1500 С .При більш високих температурах спостерігається інтенсивне окислення порошку. Для сушіння металевих порошків і прожарювання використовують металеві дроту з товщиною засипки 5-10 мм. Час обробки вибирають в межах 2-5 годин. Сушку та прожарювання порошків здійснюють у печах або шафах.

Готуючи порошки для напилювання, корисно перевірити їх сипкість. Для цього використовують методи, прийняті в порошковій металургії.

3.4 Підготовка поверхні

Якісна обробка поверхні виробу перед напилюванням багато в чому гарантує високу, адгезійну міцність покриттів. Поверхня виробу, що надходить на напилювання, звичайно містить різні види забруднень:

1. фізичні чи механічні забруднення. До них відносяться пил, ворсинки, абразивні частинки та ін. Забруднення хімічно не пов’язані з поверхнею.

2. органічні забруднення у вигляді адсорбованих тонких і товстих плівок - різноманітні мастила, віск, парафін.

3. забруднення, розчинені у воді: солі, кислоти, луги та ін.

4. хімічно пов’язані забруднення. До них відносять: оксидні, нітридні, сульфідні та інші сполуки.

5. газоподібні забруднення, адсорбовані поверхнею. Попередні оцінки показують існування на поверхні виробу біля 3 -5мкг/мм2 органічних забруднень, і товщина оксидної плівки 3 -З0нм.

Особливо погано впливають органічні забруднення. Суттєвий їх вплив проявляється вже при вмісті 1мкг/мм2 .

Стійкі оксидні плівки товщиною менш 0,5мк суттєво не впливають на контактну температуру. Разом з тим енергія активації оксидних плівок вища за енергію активації відповідних металів. На адгезійну міцність покриття впливають плівки товщиною більше 10 -15нм.

Підготування поверхні перед напилюванням має слідуючу мету: видалення жирових та інших видів забруднень; видалення оксидних плівок при підготовці металевих, металідних або металоїдних поверхонь.

Поряд з цим необхідно активувати напилювану поверхню, тобто вивести її зі стану термодинамічної рівноваги. Для цього необхідне розірвати зв'язки між поверхневими і сторонніми атомами твердого тіла, підвищити енергію поверхневих атомів до різня забезпечення їхньої хімічної взаємодії з напилюваними частинками. При напилюванні покриттів на активовану поверхню необхідно враховувати можливість швидкої втрати придбаних властивостей. Хімічна адсорбція атмосферних газів відновлює звільнені міжатомні зв'язки.

Активація напилюваної поверхні значно підсилюється при утворенні в поверхневому шарі структурних дефектів. При цьому не тільки зростає енергія атомів, але і збільшується швидкість їхньої дифузії в процесі хімічної взаємодії.

Підготовку поверхні треба проводити з таким розрахунки, щоб поряд з очищенням здійснювався і процес її активації. Вибір способу підготовки залежить від матеріалу напилюваного виробу і його конструкції Необхідно враховувати у виробі наявність тонкостінних елементів, У цьому випадку активні зрушені деформації в поверхневих шарах приведуть до викривлення геометрії виробу.

Знежирення напилюваних виробів

Знежирення має на меті видалення різного роду жирових забруднень. Разом з попереднім і наступним промиваннями видаляється більшість різних забруднень, хімічно не зв'язаних з поверхнею виробу. Знежиренню піддають практично всі напилюванні вироби. Обробку ведуть у ваннах чи застосовують місцеве знежирення, за допомогою протирання дрантям чи бавовняними серветками.

Рекомендуються багато складів ванн і режимів обробки. Зокрема:

1)35 -40г/л тринатрійфосфату;

2) 40 -45г/л кальцинованої соди.

Температура ванни 75 -85°С; час знежирення 20 -25хв. Потім промивають гарячою І холодною проточною водою з наступним сушінням стисненим повітрям, підігрітим до температури 50°С.

Широке поширення одержало знежирення у ваннах з органічними розчинниками, наприклад, "Ломбид - 315" та ін. Для місцевого знежирення застосовують більш сильні розчинники: бензин, уайт - спірит, ацетон тощо.

Очищення напилюваних поверхонь від хімічних сполук

Застосовують різні способи очищення: абразивне - струминне; травлення; впливом ультразвуку; тліючими і дуговими розрядами; НВЧ- полем та

1) Абразивно - струминне очищення. Належить до найбільш розповсюдженого методу підготовки поверхні при газотермічних способах напилення. Обробку поверхні проводять струменем стиснутого повітря з абразивними частинками в захисних камерах. Процес здійснюють як виучку, так і механізовано. Як абразивні частинки використовують електрокорунд, карбід кремнію, дріб чавуну (ДЧК) і сталеву (ДСК) та ін. Стиснене повітря має бути добре очищене. Розмір абразивних частинок складає 0,3 -1,5мм. Тиск повітря вибирають у межах 0,4 -0,7МІІа; дистанцію обробки - у межах 0,08 –0,15м; кут зустрічі 60 -90°; витрата абразивних частинок 300 —500кг/год. Контроль поверхні здійснюють по еталонних зразках. На адгезійну міцність особливо впливає марка дробу і розмір частинок.

Вилежування після обробки має бути мінімальним. Час релаксації для кожного матеріалу різний. Тому в ряді виробничих інструкцій термін вилежування складає не більм 2 -5год.

Абразивно -струменева обробка вносить істотні зміни в поверхневі шари напилюваної деталі. Відбувається насичення їх структурними дефектами. Поверхня набуває аномальних фізико - хімічних властивостей. При цьому різко зростає швидкість дифузії поверхневих атомів і їхня енергія.

2) Травлення, хімічне й електричне полірування. При цих способах підготовки розкриваються енергетичне стабільні елементи поверхні у вигляді терас, граней та ін. Додаткові порушення кристалічних ґраток незначні чи взагалі відсутні. Усе це не сприяє активації поверхні при її очищенні.

Склади ванн і режими вибирають виходячи з властивостей матеріалу напилюваного виробу, Ці способи в основному застосовують при підготовці виробів малого розміру та наявності тонкостінних елементів.

3) Очищення поверхні електричними газовими розрядами. Особливо широко таке очищення застосовують при вакуумних конденсаційних методах напилення. У більшості установок цього типу передбачені пристрої для попереднього очищення поверхні напилювання тліючим високовольтним розрядом.

В останній час отримують велике розповсюдження способи плазмового напилювання з герметичних камерах при нормальному і зниженому тиску плазмоутворюючого газу. Завдяки цьому з'являється можливість остаточного очищення поверхні виробів газовими електричними розрядами. Очищення тліючим розрядом проводять при невисокому розрідженні (100 - 0,1 Па) із застосуванням важких бомбардуючих іонів аргону. Прискорені іони здатні зміщати атоми в кристалічних ґратках чи вибивати їх. Для цього потрібна енергія іонів, що перевищує граничні значення. Величина її залежить від теплофізичних властивостей матеріалу виробу, що очищується:

ЕПа>Н,

де ЕП -порогова енергія бомбардуючих іонів; а -коефіцієнт, що визначає максимальну енергію, яку іон може передати атому; Н -теплота возгонки матеріалу.

Для більшості матеріалів Н=1,4 -1,8еВ/атом.Доля енергії, що передається електронами ядру визначається із виразу

∆Е=(4Еm)/M, де

Е -кінетична енергія електронів; m, М -маси електронів і атомного ядра.

Обробка поверхні прискореними іонами не тільки очищуй поверхню, але й значною мірою її активує. У поверхневих шарах з'являються вакансії і дислокації. Для очищення тліючими розрядами використовують режими процесу: Ір=30 -60мА; Up=l,5 -3,ОкВ; час очищення 5 -25с. Поряд із тліючими для очищення поверхні можуть бути використані і дугові розряди. І в цьому випадку на поверхні спостерігаються ерозійні процеси. Дослідження і практика показують, що для очищення поверхні найбільш доцільно використовувати дуговий розряд в імпульсному режимі горіння. Цим значною мірою попереджується перегрів оброблюваного виробу і поліпшується якість підготовки. Орієнтовно режими дугового очищення імпульсними розрядами складають: Ір=10 –З0А; Up=15 -20B; t=10 -15с.

Піскострумна обробкa

Поверхню напилюваного виробу піддають піскоструминній обробці. Така підготовка:

-по-перше, очищує поверхню і виводить її зі стану термодинамічної рівноваги із середовищем, звільнюючи міжатомні зв'язки поверхневих атомів, тобто хімічно активує підкладку, але активність підкладки швидко падає через хімічну адсорбцію газів з атмосфери й окислювання.

-по-друге, піскоструминна обробка робить поверхню підкладки шорсткуватою, що збільшує контактну температуру під напилюваними частинками на виступах шорсткості і відповідно підвищує сумарну площу ділянок приварювання.

-по-третє, шорсткувата поверхня має велику площу порівняно з гладкою, що також сприяє збільшенню міцності зчеплення.

Для підвищення абразивної міцності покриття напилювану поверхню піддають абразивне-струминній обробці. При нанесенні покриття на робочі поверхні шипів хрестовини карданного валу, що підвертається корозії, в якості абразиву можна використати крошку білого чавуну Д4К1 або Д4К1,5, також можна рекомендувати електрокорунд зерністю З0 -100мкм ТУ=036-297-76 абразивну обробку треба проводити не раніше ніж за 4 години до напилення. Також можна застосувати піскоструминну обробку для даного виробу.

3.5 Механічна обробка деталі

Напилені покриття мають підвищену шорсткість поверхні і деяку нерівномірність по товщині. Тому більшість виробів з напиленими покриттями піддають остаточній механічній обробці. При цьому мають на меті таке: придання виробу остаточних розмірів і доведення поверхні покриття до необхідного класу чистоти. Механічна обробка напилених покриттів є відповідальною і важкою операцією, оскільки внаслідок неправильного її проведення покриття може прийти в непридатність. Тому при виборі методу напилення, матеріалу покриття і технології необхідно враховувати характер подальшої механічної обробки. Висота нерівностей напиленої поверхні в основному визначається зернистістю напилюваного порошку: дрібний порошок дає менш шорсткувату поверхню, великий -більш грубу.

Основними видами механічної обробки напилених покриттів є різання, шліфування, фрезерування і полірування.

Обробку різанням можна проводити для металевих покриттів, що мають високу міцність зчеплення і достатню товщину. Це можуть бути як м'які, так і тверді покриття. Обробку таких матеріалів можна вести різцями з швидкорізальної сталі, твердосплавними, а також мінералокерамічними і з надтвердих матеріалів (ельбор, гексаніт, алмаз). Однак при точінні тонких покриттів (приблизно 0,3 -0,5мм) може статися їхнє розтріскування, відшаровування і руйнування. Швидкість різання вибирають експериментальне для різних покриттів, і вона становить 15 - 100м/хв при подачі 0,05 -0,15мм/об.

Тверді і зносостійкі напилені покриття, в тому числі композиційні, звичайне обробляють шліфуванням. Можна проводити як мокре, так і сухе шліфування напилених виробів.

Отримане покриття на випускному клапані будемо обробляти на шліфувальному верстаті.

При шліфуванні покриття використовуватимемо охолоджування (мокре шліфування). Для того, щоб після шліфування отримати хорошу поверхню, виключити утворення тріщин і викришувань, необхідно правильно вибрати круг і режим шліфування,

Після закінчення шліфування поверхня покриття, отриманого газополуменевим напилюванням, повинна мати матовий блиск і містити дрібні пори. Дужі блискуча поверхня, на якій відсутні пори, вказує на неправильне шліфування та ймовірне її засалювання.

Для шліфування покриття, отриманого напилюванням порошкової суміші СНГН-55 з послідуючим оплавленням, можна використати круги з карбіду кремнію зеленого (64С) на бакелітовій або керамічній зв'язці (наприклад, 64С25СМ16К). Допустимо шліфування абразивними кругами з сілого (24А) І хромистого (34А) електрокорундів. Швидкість шліфувального круга вибирають в межах 15 -40м/с при глибині різання до 0,015 -С,030мм.

Необхідно також враховувати, що при шліфуванні напилених покриттів цими кругами вони швидко засалюються, тому їх необхідно частіше правити.

Шліфування повинно проводитися з подачею охолоджувальної рідини. Найкращим варіантом охолоджувача є вода з добавкою 5% емульсора Э -2 при витраті 0,6 -0,85м/хв.

Іноді з метою підвищення економічності процесу, використовують комбіновану технологію, при якій чорнове шліфування проводять алмазними кругами, а чистове - кругами з карбіду кремнію.

3.6 Контроль якості поверхні

Контроль якості продукції є необхідним елементом технології, що забезпечує її надійність в умовах промислового виробництва. При виробництві напилених виробів проводять контроль параметрів процесу та кінцевий контроль покриттів.

Правильно обрані параметри процесу і підтримка їх стабільними при повному циклі напилювання виробу в значній мірі гарантують отримання заданих властивостей. У зв'язку з цим головну увагу при напилюванні виробів потрібно уділяти контролю параметрів режиму напилювання.

Остаточний контроль напилених виробів складається з наступних операцій: визначення товщини покриття; зовнішній огляд напиленого виробу; вияв прихованих дефектів; оцінка адгезійної міцності.

Існуючі методи контролю якості плазмових покриттів розподіляються на не руйнуючі та руйнуючі.

До числа не руйнуючих відносяться контроль зовнішнього виду; вимір товщини; шорсткості поверхні покриття; визначення зносостійкості методом дряпання, скрізної пористості на основі з залізних, мідних, або нікелевих сплавів, а також деякі засоби оцінки міцності зчеплення.

Визначення пористості покриттів

Однією з важливих характеристик напилених покриттів є пористість. З одного боку, це - непрямий показник умов напилювання, пористість також може служити параметром оптимізації процесу напилювання, а з Іншого боку - зона безпосередньо впливає на ефективність захисних властивостей покриття, його теплопровідність, механічні та інші характеристики.

Загальноприйнятою методикою визначення пористості є методика гідростатичного зважування (ГОСТ 18898-73). Знизити помилку цієї методики можна, використовуючи модифікований метод гідростатичного зважування. Метод дозволяє виявити загальну пористість у відділених від підкладки покриттях. Відкриту пористість визначають вимірюванням проникності покриттів, відділених від підкладки. Проникність характери- зується швидкістю проходження газу через шар відповідного розміру при певній різниці тиску на сторонах зразка. Застосовується також метод просочення водою зразків - свідків у вакуумі.

Пористість напилених покриттів можна також визначати металографічним методом, тобто шляховим виготовленням і розгляду мікро шліфів під мікроскопом.

Визначення товщини покриття

Товщину покриття визначають вимірювальними інструментами, ваговими засобами, спеціальними товщиномірами та іншими прийомами.

При вимірюванні товщини покриття вимірювальними інструментами необхідне знання початкових розмірів напилюваного виробу. Зазвичай товщину покриття на деталях простої форми і невеликих розмірів вимірюють штангенциркулями. Після механічної обробки, як правило, для визначення товщини покриттів використовують мікроміри. При вимірюванні товщини покриттів на складних поверхнях невеликих виробів використовують вагові методи. Для цього повинна бути відома початкова маса виробу і розміри напилюваної поверхні. Ваговий метод дозволяє визначати середню товщину покриття. Найбільш простим є визначення товщини покриттів спеціальними приладами—товщиномірами. Як правило, такі прилади настроюють на один або декілька видів матеріалів покриттів. Товщиноміри не використовують у випадках, коли потрібна висока точність вимірювання. Погрішність вимірювання цих приладів складає в середньому 10%. Для точних вимірювань необхідно використати штангенциркулі і мікроміри.

Страницы: 1, 2, 3, 4