На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


реферат Триботехнологии в реновации

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 26.10.2012. Сдан: 2011. Страниц: 5. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


      Введение
      Проблемы  трения, износа и смазки в машинах  изучает наука трибология. Современная наука трибология изучает трение, износ, смазку в процессе взаимодействия контактирующих поверхностей при их взаимном перемещении. Она охватывает теоретические и экспериментальные исследования физических, химических, биологических и др. явлений, связанных с трением.
      Как известно, уже со второй половины XX века надежность, экономичность и экологичность машин, приборов, аппаратов, транспортных средств и технологического оборудования начали определяться в основном не показателями прочности, а триблологическими показателями узлов и деталей, работающих с трением. В XXI веке, безусловно, роль трибологических показателей возрастет ещё больше.
      Поэтому трибологические явления должны учитываться при проектировании, изготовлении, эксплуатации и ремонте машин и механизмов. Потери средств от трения и износа в развитых государствах достигают 4…5 % национального дохода, а преодоление сопротивления трения поглощает во всем мире 20…25 % вырабатываемой за год энергии [3].
      Можно анализировать природу трения, использовать расчетные зависимости, связывающие воедино внешние характеристики процессов и свойств контактирующих тел, рассмотреть физико-механические свойства материалов контактирующих тел и смазки, определяющие их поведение в подвижных сопряжениях. Это позволяет представить отдельные части машины (и машину в целом) в виде сложной триботехнической системы, аналитически описать ее, поставить численные математические эксперименты и по их результатам оптимизировать конструкцию на стадиях проектирования и изготовления, а также при эксплуатации и ремонте [4]. Но недостаточно только разработать рациональную конструкцию узла трения и корректно выбрать материалы для изготовления элементов этой конструкции. Необходимо правильно изготовить эти детали, в случае необходимости подвергнуть их поверхностному или объемному упрочнению, нанести на них антифрикционные или износостойкие покрытия и т.д. Подобрав метод обработки поверхностей деталей узлов трения машин и механизмов, можно придать им необходимые триботехнические свойства.
 

       1. Триботехнология и трибоматериаловедение
      Триботехнология – это раздел трибологии, изучающей проблемы формообразования деталей пары трения, обработки материалов со снятием и без снятия (путем упрочнения) стружки, а также с нанесением специальных покрытий. В то же время триботехнология – это раздел технологии машиностроения (науки об изготовлении машин заданного качества в установленном количестве при наименьших затратах материала, минимальной себестоимости и с высокой производительностью труда), изучающей проблемы технологического обеспечения и повышения долговечности деталей машин.
      Первая  задача – реализация процесса создания деталей трибосопряжений (зубчатые, винтовые, цепные передачи и др.). При этом оптимизация условий фрикционного взаимодействия инструмента с обрабатываемой поверхностью путем рационального использования смазочно-охлаждающих технологических сред, назначение рациональных режимов резания и параметров геометрии инструмента позволяют управлять качеством поверхности трения, повышать износостойкость инструментов и снижать энергетические затраты.
      Вторая  задача триботехнологии – управление триботехническими характеристиками поверхностей трения – решается главным образом путем разработки специальных методов модифицирующей упрочняющей обработки. При этом модификация свойств поверхностных слоев трущихся деталей достигается модифицированием структуры или химического состава материалов. В этой области триботехнология тесно смыкается с трибоматериаловедением как по решаемым задачам повышения триботехнических характеристик трибосопряжений, так и по используемым методам исследования.
      Исследование  и разработка эффективных триботехнических материалов являются одним из основных путей решения технических проблем, связанных со снижением потерь на трение и износа в машинах.
      Процессы, протекающие на фрикционном контакте, мало изучены. В зоне трения двух деталей  трибосопряжения возникают высокие температуры, большие давления, имеются различные ингредиенты окружающей среды и смазочных материалов, т.е. материал трущегося тела, по существу, подвергается интенсивной технологической обработке, и часто его поверхностный слой по своим свойствам значительно отличается от исходного материала.
      Накопленные научные данные свидетельствуют, что процессы трения и изнашивания представляют собой совокупность последовательных переходов материала из одного состояния в другое. При одних условиях переходы определяются процессами упругой и пластической деформаций, при других осуществляются более глубокие структурные и фазовые превращения в поверхностном и подповерхностном слоях материала.
      Результаты  проведенных исследований показывают, что для обеспечения лучших показателей износостойкости так, например, при механическом изнашивании необходимо совместить три основных компонента: статическую прочность, твердость и пластичность. Сочетание именно этих характеристик обеспечивает наилучшие результаты в части повышения износостойкости конструкционных материалов.
      Можно утверждать, что в общей проблеме повышения износостойкости деталей трибосопряжения роль трибоматериаловедения исключительно велика; в любой конкретной задаче повышения показателей долговечности (ресурса, срока службы) составных частей машин две трети объема возможных мер всегда будут приходится на выбор конструкционных материалов. Но не стоит забывать и об обработки поверхности.
      Повышение экономически целесообразной долговечности  изделий возможно за счет повышения износостойкости материалов. Решение этой актуальной технической задачи базируется на результатах глубоких исследований и научных знаний. В этой связи большое значение приобретают работы в области трибоматериаловедения (металлы и их сплавы, полимеры, композиционные материалы), трибофизики (физико-химия процессов трения и изнашивания) и триботехнологии (модификация структур и упрочнения). Они помогут раскрыть новые способы снижения потерь мощности на трение и повышения износостойкости деталей функционального назначения. В решении этих задач важнейшая роль в настоящем и будущем принадлежит различным методам модификаций поверхностных слоев, упрочняющим технологиям, разработке материалов с новыми триботехническими свойствами[1]. 

 

      2. Повышение качества поверхностного слоя
      Как говорилось выше, для достижения совместимости материалов элементов конструкции узлов трения машин и механизмов, обеспечивающих их работоспособность и надежность, нужно разработать рациональную конструкцию узла трения, корректно выбрать материалы для изготовления элементов этой конструкции. Так же необходимо правильно изготовить эти детали, ибо процессы трения и изнашивания во многом определяются геометрическими и физико-механическими характеристиками поверхностных слоев трибосопряжения, которые формируются при выполнении цикла технологических операций. На рисунке 1 дана схема повышения пути качества поверхностного слоя деталей трибосопряжений различными способами [1].
      Повышение качества несущего слоя возможно в  результате:
      ? снижения или регуляризации высотных параметров шероховатости, увеличения опорной длины профиля поверхности механическими и электрофизическими методами: алмазно-абразивной обработкой и ее разновидностями; электрохимическим полированием; выглаживанием и обкатыванием; сатинированием в процессе обработки вращающимися металлическими щетками;
      ? формирования пленки или слоя из высокопрочного, износо- или коррозионно-стойкого материала на подложке из материала-основы;
      ? изменения химического состава  поверхностного слоя основного материала вследствие его насыщения атомами материала-упрочнителя – поверхностным легированием;
      ? деформационного упрочнения воздействием на поверхностный слой основного  материала концентрированными потоками энергии или обработкой поверхностным пластическим деформированием;
      ? термического упрочнения в результате локального термического воздействия на поверхностный слой основного материала;
      ? комбинированием перечисленных методов (рисунок 2) [1]. 

      

      Рисунок 1 – Способы повышения качества поверхностного слоя 
 

      

      Рисунок 2 – Повышение качества поверхностного слоя комбинированной упрочняющей обработкой 
 
 
 

      Каждый  способ упрочняющей обработки обеспечивает индивидуальный диапазон значений параметров качества поверхностного слоя для разных трибосопряжений.
      Методы  нанесения покрытий необходимо разделять  по толщине покрытия: толстые; тонкие твердые и мягкие покрытия. Большую часть покрытий можно отнести к тонким, для них характерна толщина модифицированного слоя от нескольких нанометров до десятка микрометров.
      При всех способах нанесения твердых  покрытий в модифицированном слое формируются растягивающие остаточные напряжения до 1100 МПа, имеет место резкая граница между покрытием и основным металлом, что способствует концентрации напряжений.
      Даже  при очень плотном контакте покрытия и основы в переходном слое имеются участки с ослабленными связями, являющимися по сути микротрещинами, способность к распространению которых растет с увеличением толщины покрытия. При работе в условиях усталости и контактной выносливости наблюдается разрушение упрочняющих покрытий отслаиванием. Отмечено влияние на контактно-усталостную прочность глубины упрочнения и градиента изменения микротвердости. Толстые покрытия легко отслаиваются даже при небольших деформациях. Кроме того все толстые покрытия требуют последующей механической обработки из-за ухудшения шероховатости поверхности и снижения точности размеров. Следовательно, упрочнение тяжелонагруженных деталей машин твердыми толстыми и тонкими покрытиями нецелесообразно. Отсюда следует, что нанесение твердых покрытий эффективно только с целью повышения износостойкости. Также, несмотря на большие перспективы повышения долговечности нанесением тонких мягких покрытий на сопрягаемые поверхности деталей машин можно решить лишь проблему повышения износостойкости, но не усталостной прочности или контактной выносливости.
      Для выявления рациональных областей применения различных способов упрочнения необходимо знать также характер влияния параметров качества поверхностного слоя на то или иное эксплуатационное свойство.
      Микрогеометрия  поверхностей трения оказывает большое влияние на работоспособность трибосопряжения – чем меньше значения параметра шероховатости поверхностей трения, тем больше вероятность реализации гидродинамического режима смазки. С другой стороны, при граничной смазке слишком гладкие поверхности могут привести к повышенному молекулярно-механическому изнашиванию – адгезии, схватыванию и даже задиру. В процессе приработки происходит постепенный переход к установившейся равновесной (эксплуатационной) шероховатости.
      Несущая способность поверхностей, имеющих одинаковые высотные характеристики шероховатости и объемную твердость, но обработанных различными методами, разная.
      Форма и направление штрихов обработки (вдоль или поперек направления трения) также оказывает определенное влияние на трибологический процесс. Так, при граничной смазке и малой высоте неровностей предпочтительней является поверхность со следами обработки, перпендикулярными направлению движения, а при большой шероховатости наименьший износ дают поверхности, на которых следы обработки параллельны движению. Хорошие результаты износостойкости наблюдаются тогда, когда у трущихся поверхностей деталей трибосопряжения направление штрихов обработки взаимно перпендикулярны.
      Эти эффекты связаны, с одной стороны, с уровнем непрерывности контакта при трении, а с другой – с наличием микрорезервуаров, позволяющих удерживать в зоне трения дополнительные объемы смазочного материала и облегчающих условия трения при жестком  режиме. Существуют специальные методы нанесения на трущиеся поверхности регулярного рельефа, т.е. образования микронеровностей, отличающихся большими радиусами впадин, чем полученные при обработке резанием. Например, частично регулярный рельеф можно произвести сатинированием в процессе обработки вращающимися металлическими щетками или методами виброобкатывания, алмазного выглаживания и др. вариантами поверхностного пластического деформирования.
 

      3. Некоторые методы нанесения износостойких покрытий и упрочнения поверхности трения
      3.1 Обработка деталей поверхностным  пластическим деформированием
      Среди всего многообразия методов упрочнения высокой эффективностью и простотой реализации отличаются деформационные методы – обработка поверхностным пластическим деформирование. Эти методы позволяют полнее реализовать потенциальные свойства как углеродистых, так и высокопрочных сталей, создают реальные возможности их применения для деталей с конструктивными и технологическими концентраторами напряжений.
      При ППД: отсутствуют термические дефекты  и шаржирование обрабатываемой поверхности абразивом; обеспечивается минимальная шероховатость поверхности с благоприятной формой микронеровностей и большой долей опорной площади; создаются сжимающие остаточные напряжения, плавно и стабильно повышается микротвердость поверхностного слоя по глубине 1...3 мм. Повышение микротвердости поверхностного слоя может достигать 150%. При обеспечении требуемой шероховатости основное влияние ППД на несущую способность деталей проявляется через наклеп и остаточные напряжения.
      ППД – одно из наиболее применяемых и изученных направлений в технологии и в триботехнологии машиностроения. Повышение прочности конструкций (поверхностей) пластическим деформированием проводится для участков материала, наиболее нагруженных в рабочем состоянии. Выбор метода деформационного упрочнения зависит от марки обрабатываемого материала, требований к свойствам поверхностного слоя, формы и размеров деталей и эксплуатационных условий.
      Рассмотрим  некоторые из них:
      Дробеструйная обработка упрочнение микрошариками (дробью). Данный метод нашел достаточно широкое применение в отдельных отраслях промышленности, например в авиадвигателестроении, в случаях упрочнения тонкостенных деталей, маложестких деталей сложной формы, с тонкими кромками, глубокими пазами, малыми радиусами переходов и др.
      Дробеструйная обработка выполняется в пневмо-, гидро- и пневмогидродробеструйных установках. В основе процесса лежит пластическое деформирование поверхностного слоя под действием кинетической энергии потока дроби (стальными шариками).
      Дробеструйная обработка способствует повышению  усталостной прочности за счет устранения концентраторов напряжения: места прилегающие к отверстию при его формировании, радиусы переходов, канавки, галтели, поднутрения, заусенцы и др.
      Упрочнение  раскатыванием. По принципу исполнения, технологическим режимам и характеру используемого инструмента тора, определяющего возможность применения раскатывания, является диаметр отверстия. Как правило, он должен быть не менее 30 мм.
      Раскатывание  производят на токарных, расточных или сверлильных станках; частота вращения шпинделя колеблется в пределах 100...400 мин-1; подача 0,1...0,3 мм/об, число проходов 1-2, СОТС ? масло индустриальное И-12А, И-20А, натяг 0,01...0,15 мм (разность диаметров инструмента и отверстия до обработки).
      Применение  раскатывания целесообразно во всех видах производств; это обусловлено тем, что упрочнение детали, достижение требуемой точности и класса чистоты осуществляется при меньших затратах, чем при других видах обработки. Раскатывание роликами и шариками успешно применяют при обработке корпусных деталей агрегатов, гидро- и пневмоцилиндров двигателей, плунжерных пар и других деталей.
      Способ  дорнования применяют в случае малых диаметров, когда раскатывание применить невозможно: через отверстие протягивают инструмент в виде шара или дорна. Диаметр инструмента несколько больше диаметра детали. Основным параметром, определяющим процесс обработки, является натяг. Величины натяга зависят от материала и конструкции детали, величины требуемого упрочнения, конструкции инструмента.
      Пример  дорна и его геометрические характеристики показаны на рисунке 3 [2].
      

      Рисунок 3 – Комбинированные режуще-деформирующие дорны 
 

      3.2 Напыление износостойких покрытий
      В настоящее время технологии напыления  доведены до достаточно высокого технического уровня. В качестве напыляемого материала могут использоваться практически все материалы, существующие в твердом виде, которые в процессе напыления не испаряются и практически не изменяют свои физико-химические свойства.
      Напыляемые материалы применяют в виде проволоки, прутков и порошка. Проволоку и прутки применяют при газовом, дуговом и электроимпульсном напылении; порошки – при плазменном, газоплазменном, детонационном напылении.
      Напыление состоит в образовании покрытия путем динамического осаждения на основном материале расплавленных или оплавленных капель или частиц напыляемого материала, образующего при нагреве порошка, расплавленной проволоки или прутка различными источниками нагрева. Разнообразие способов напыления обеспечивает получение покрытий, значительно отличающихся по своим свойствам. На процессы напыления оказывают влияние следующие факторы: метод и технология напыления; скорость и температура напыляемого материала; размеры и форма частиц напыляемого порошка, диаметр проволоки или прутка; плотность, удельная теплоемкость, теплопроводность напыляемых материалов, степень их расплавления; химические реакции между частицами напыляемых материалов и окружающей среды, их химическая активность по отношению к материалу основы и др.
      Любой способ напыления предполагает движение нагретых до жидкого состояния частиц в газовой струе от среза сопла горелки до поверхности основного материала.
      В зависимости от источника тепловой энергии, используемой для нанесения покрытия, различают две технологические разновидности напыления:
      - источником тепловой энергии  служит смесь горючего газа  и кислорода;
      - источником тепловой энергии  служит электрический ток.
      К 1-й группе относятся газопламенное  и детонационное напыление, ко 2-й – электродуговое, высокочастотное и плазменное напыления.
      Газопламенное (газотермическое) – нанесение покрытия в виде мелких частиц расплавленного металла, керамики, пластмассы и др. струей газа из специальной горелки. Напыление применяют для повышения износостойкости деталей металлорежущих станков: направляющих станин, валов, различных конструкций; деталей автомобильных двигателей, например, чугунных коленчатых валов. Толщина покрытия до 3 мкм, твердость поверхности выше твердости исходного материала, пористость около 15%.
      Основными достоинствами нанесения покрытия газопламенным методом являются: высокая производительность процесса (до 10 кг/ч); низкая стоимость и портативность используемого оборудования. Недостаток – поверхностный слой не выдерживает ударных нагрузок и разрушается при объемной деформации детали.
      Плазменное  напыление применяют в химическом и нефтяном машиностроении для защиты поверхностей трения (узлы специальной арматуры, гильзы, плунжеры насосов и др.) от гидроабразивного, эрозионного, эрозионно-абразивного и коррозионного изнашивания.
      Плазменное нанесение покрытий из тугоплавких порошковых материалов осуществляется плазменной струей с помощью специальной горелки – плазмотрона. Прочность сцепления покрытия 40...50 МПА, твердость 34…67 НRCэ, износостойкость при работе со смазочным материалом в 1,5...2 раза выше исходного материала.
      Детонационное напыление – нанесение покрытия (металла, керамики и др.) за счет выбрасывания его из открытого сопла специальной установки.
      Схема детонационного напыления показана на рисунке 4 [1]
      

    1-сопло для подачи кислорода; 2- водоохлаждаемый ствол; 3- камера сгорания; 4- сопло для подачи ацетилена; 5- основной материал(подложка); 6- сопло для подачи в камеры сгорания карбида вольфрама с азотом; 7- покрытие 

      Рисунок 4 – Схема детонационного напыления 

      В камеру водоохлаждаемого ствола установки  диаметром подается кислород и ацетилен в строго определенных количествах; ствол направляется на обрабатываемую деталь (а). Затем через специальное отверстие в камере азотом подается порошок напыляемого материала, например карбид вольфрама с добавлением небольшого количества металла, оксид алюминия и т. п. (б). Газовую смесь, в которой во взвешенном состоянии находится напыляемый, порошок, поджигают электрической искрой (в). В результате взрыва смеси происходит выделение теплоты и образуется ударная волна, которая разогревает и разгоняет частицы порошка в направлении к поверхности изделия (г).
      Азот  и горючий газ выходят из ствола установки сразу же после взрыва, затем ствол продувается азотом для удаления продуктов горения. Процесс отрегулирован таким образом, что точно повторяется с частотой 3–4 цикла в секунду. За один цикл напыления получают покрытие толщиной ~6 мкм. Напыление осуществляют до получения покрытия заданной толщины (0,25...0,3 мм). 

      3.3 Плакирование
      Плакирование  – метод нанесения покрытий за счет механических и термомеханического воздействия на два или более соединяемых материалов. Чаще всего плакирование распространяется на металлы и их сплавы. Плакирование реализуется за счет взрыва, прокатывания, экструзии. Так получают би- и триметаллы в виде ленты, листа, полос, проволоки, труб и других изделий простой геометрической формы и таким же образом наносят различные защитные, антифрикционные покрытия на детали машин.
      Соединению в слоистые композиционные материалы могут быть подвергнуты различные металлы и сплавы. Так, например, стали можно плакировать Zn, Mg, Al, Ni, Ta, Ag, Nb, Cu и сплавами меди.
      Метод создания толстослойных покрытий применяется  при изготовлении деталей или при восстановлении их формы после изнашивания. При этом толщина слоя может составлять несколько миллиметров. Плакирование также используется при изготовлении элементов скользящих электрических контактов в целях экономии дорогостоящих материалов с высокими показателями электропроводности, чаще серебра.
      Толстослойные покрытия часто наносятся методом  прокатки. Сцепление слоев осуществляется за счет диффузии, стимулируемое высокой температурой. Применяется также диффузионная и контактная сварка, наплавка, припаивание и другие способы. Часто наносятся слои из порошковых металлов и керамики. Слои спекаются в конвейерных печах и прокатываются вместе с основным металлом в горячем состоянии.
      Суспензии (смеси порошков с летучими жидкостями с добавлением клеящего вещества) могут наносится по способу шликерного литья. Затем детали просушиваются. На поверхности образуется слой ровной толщины, удерживаемый клеем.
      Детали  помещаются в печь, клей выгорает, а  наносимый материал (порошок или смеси из порошков) припекается к основе. Образуется пористое твердое покрытие, которое затем может пропитываться необходимым по функциональному назначению материалом, например фторопластом, эпиламами. 

      3.4 Лазерное упрочнение
      Этот  метод включает термическую обработку, поверхностное легирование, плакирование и аморфизацию с помощью лазерного луча. В отличие от большинства других методов лазерное упрочнение отличается высокой степенью локальности. При этом твердость поверхности, обработанной лучом лазера на 15…20% выше по сравнению с твердостью при обычной термообработке. Лазерная обработка позволяет упрочнять поверхности любой конфигурации [3].
      Термическая обработка лучом лазера основана на мгновенном нагреве микрообъема металла до температур, при котором возникают фазовые превращения, сопровождающиеся очень высокими скоростями охлаждения. В поверхностном слое обрабатываемого металла при этом формируется закалочная зона высокой твердости и износостойкости.
      Лазерному легированию поверхности детали предшествует подготовительная операция. На обрабатываемую поверхность наносят легирующий материал: накатыванием фольги, электролитическим осаждением, плазменным напылением, электроискровым легированием и др.
      Лазерное  плакирование заключается в расплавлении лазерным лучом предварительно нанесенного на поверхность детали материала, который растекаясь по ней и быстро кристаллизуется. Предварительное нанесение металлических материалов осуществляется газотермическим напылением. Окончательная обработка лучом лазера позволяет получать износостойкие слои, в которых содержание основного металла не превышает 5%. Этим способом наносят износостойкие слои сплавов на рабочие поверхности зубчатых колес, валов, кулачков, поршневых колец, клапанов и т.п.
      Лазерное  упрочнение поверхностей деталей применяют  в автомобилестроении, дорожно-строительном и сельскохозяйственном машиностроении и других отраслях. Лазерному упрочнению подвергают валки прокатных станов и блюмингов, штампов и др. Показатели долговечности лемехов плугов, ножей, дисковых культиваторов и деталей почвообрабатывающих машин при их лазерном легировании повысились в 2 и более раза.
 

       Заключение
      Невозможно  затронуть все многообразие технологических  приемов создания износостойких  покрытий на поверхности деталей, работающих в условиях трения. За пределами  рассмотрения остались такие процессы, как эмалирование, гуммирование, нанесение полимерных покрытий и ряд других.
      Практически ежегодно появляются новые технологические  разновидности ранее известных способов нанесения износостойких покрытий, совершенствуя состав электролитов для нанесения гальванических покрытий, используя новые источники энергии и прогрессивного высокоавтоматизированное оборудование для диффузионного насыщения, разрабатываются новые схемы наплавки и напыления и т.д.
      Главная проблема создания износостойких покрытий при изготовлении и восстановлении деталей состоит в том, что до настоящего времени при конструировании и ремонте машин и механизмов не выработана четкая позиция по предпочтительному использованию того или иного метода для упрочнения конкретных узлов.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.