Магистерский диплом (ВКР) на тему Система обеспечения качества и надёжности продукции машиностроения

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 3 СОВРЕМЕННЫЕ
СПОСОБЫ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН 5 Типы износа
и особенности эксплуатации деталей машин 5 Виды и
способы поверхностного упрочнения деталей машин 14 Определение
и физические основы упрочняющей технологии с использованием ультразвуковых
волн и плазменного напыления 16 Общие сведения и область применения
ультразвуковых колебаний. Источники ультразвука 16 Общая характеристика и условия
технологического оснащения для плазменного поверхностного упрочнения 22 Цель и
задачи исследования 28 АНАЛИЗ ПРИМЕНЕНИЯ ПЛАЗМЕННОГО УПРОЧНЕНИЯ 30 Объект
исследования 30 Способы
проведения плазменного упрочнения 30 Анализ экспериментальных
данных 33 Преимущества применения плазменного
упрочнения материала с ультразвуковыми колебаниями 37 Выводы 39 ПОВЫШЕНИЕ
КАЧЕСТВА ДЕТАЛЕЙ МАШИН ПОСЛЕ УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ПЛАЗМЕННЫМ
НАПЫЛЕНИЕМ С ОБРАБОТКОЙ УЛЬТРАЗВУКА 40 Обоснования и выбор материала и
оборудования для нанесения покрытий плазменным напылением с обработкой
ультразвуком 40 Исследование
прочности соединения напыленного покрытия, циклической прочности,
коррозионной стойкости, триботехнологических характеристик в соединении с
сопряженными деталями 44 Совершенствование
технологии упрочнения поверхностного слоя плазменным напылением с обработкой
ультразвука 53 Разработка
математической модели теплофизических параметров плазменного напыления и
оптимальных режимов плазменной обработки 59 Выводы 66 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68 СПИСОК
ЛИТЕРАТУРЫ 70

Введение:

Повышение эффективности производства и
создание конкурентоспособной продукции в условиях рыночной экономики неразрывно
связаны с разработкой принципиально новых технологий, основанных на
нетрадиционных подходах к организации рабочих процессов формообразования и
упрочнения.

В настоящее
время, детали являются неотъемлемой частью любой машины и агрегата, применяются
в таких сферах промышленности, как машиностроении, судостроении, пищевой
промышленности, автомобилестроении, сельском хозяйстве, горнодобывающей
промышленности, станкостроении, военном деле и т.д. К ним предъявляются высокие
требования по качеству поверхностей, т.к. они входят в ответственные узлы
машин, от которых зависит эксплуатационные характеристики редукторов, машин и
агрегатах, их долговечность и надежность. Так же, еще одной отличительной
характеристикой деталей, которые входят в состав редукторов, является их
нагруженное состояние, действуют значительные изгибные напряжения, напряжения
кручения.

Выбором рациональных методов
упрочнения деталей начали заниматься с появлением промышленных видов ремонта.
Значительный вклад в решение этих вопросов внесли ведущие специалисты в области
ремонта, такие как: Батищев А. Н., Бурумкулов Ф. Х., Голубев И. Г., Денисов В. А.,
Дюмин И. Е., Иванов В. И., Казарцев В. И., Колмыков В. И., Коломейченко А. В.,
Молодык Н. В., Новиков А. Н., Латыпов Р. А., Лялякин В. П., Сенин П. В.,
Серебровский В. И., Слинко Д. Б., Соловьев С. А., Шадричев В. А., Червоиванов
В. И., Ульман И. Е. и другие.

В данной магистерской работе
рассмотрим метод упрочнения деталей машин при использовании плазменного
напыления с обработкой ультразвуком. Научные разработки по модифицированию
поверхностных слоев конструкционных сталей с помощью ультразвуковой обработки
находят все новые и новые сферы применения. Исследованиям в данной области
посвящены работы В. П. Северденко, А. И. Маркова, И. И. Муханова, S. S. Pande,
В. Е. Панина, В. А. Клименова, А. В. Панина, Ю. В. Холопова, В. П. Алехина, D. E.
Brehl, M. Malaki, K. Lu и др.

Целью магистерской диссертации является
исследовании повышения долговечности деталей машин путем упрочняющей  технологии с использованием ультразвуковых
волн и плазменного напыления.

Актуальностью
данной работы является обеспечения высокого качества исследуемой детали с
использованием  современного
технологического оборудования.

Объект
исследования – элементы технологического процесса поверхностного упрочнения
деталей машин.

Предмет
исследования – закономерности между параметрами операций технологического
процесса поверхностного упрочнения деталей машин.

Заключение:

В настоящее
время, детали машин, которые применяются в таких сферах промышленности, как
машиностроении, судостроении, пищевой промышленности, автомобилестроении,
сельском хозяйстве, горнодобывающей промышленности, станкостроении, военном
деле и т.д. испытывают значительные изгибные и крутящие напряжения, они
могут работать в агрессивной среде и подвергаются механическому, абразивному и
другим видам износа. Поэтому, исследование методов повышения долговечности
таких деталей с упрочняющей технологией, в настоящее время является актуальным.

В
ходе выполнения магистерской работы получены следующие результаты:

1.
Проведен анализ современного состояния развития
научно-технических достижений по проектированию и изготовление оснащению для
плазменной обработки, что позволило установить основные требования.  Факторы, которые определяют работоспособность
плазмотронов: мощность, высокая энергетическая эффективность, стабильность
параметров плазменного потока, большая продолжительность непрерывной работы,
надежность конструкции, простота обслуживание, возможность использование
различных плазмообразующих газов. На основании этого определены основные
показатели эксплуатационных свойств, которые необходимо обеспечить при создании
новых моделей плазмотронов: мощность, КПД, способ, зажигания дуги. Наиболее
перспективной конструкцией плазмотрона для поверхностного укрепления
инструмента является плазмотрон непрямого действия с секционной межэлектронной
вставкой. При использовании ультразвуковой обработки при нанесении плазменного
покрытия увеличивается
поверхностная прочность, т.к. ультразвуковое воздействие вызывает деформации в
кристаллической решетке.

2. Исследован материал, оборудование и оснащение для
нанесения покрытий плазменным напылением с обработкой ультразвуком. Разработан
технологический процесс применения плазменного напыления с ультразвуковой
обработкой. Определены режимы обработки, толщина слоя в зависимости от
материала, принципиальная схема напыления. Проведены исследования по прочности соединения
напыленного покрытия, циклической прочности, коррозионной стойкости,
триботехнологических характеристик в соединении с сопряженными деталями.
Напыление с одновременным ультразвуковым воздействием приводит к формированию
плотного, гомогенного покрытия с модифицированной на всех масштабных уровнях
структурой и высокой микротвердостью. Пористость покрытия снижается на 40 %,
микротвердость увеличивается на 18 % и твердости – на 30 %. Плазменные
покрытия, напыленные с ультразвуковой обработкой, демонстрируют высокие
характеристики износостойкости в условиях фреттинг-коррозии, а так же повышает
адегиозные свойства поверхности, коррозионную стойкость, а так же улучшает
триботехнические показатели. Разработана математическая
модель теплофизических параметров плазменного напыления и оптимальных режимов
плазменной обработки.

3. При экспериментальных исследованиях выявили, что снижается объем пор.
Значение средней пористости покрытия становится равной 4-6 об. %. В покрытие
отсутствуют недеформированные частицы. Объемное соотношение классифицированных
в предыдущей главе типов частиц практически не меняется. Исследования
усталостной прочности показали, что предел выносливости у образцов с плазменным
напылением с УЗО на 80%  выше под
воздействием изгибающих напряжений и вибрации.

Фрагмент текста работы:

1. СОВРЕМЕННЫЕ СПОСОБЫ ПОВЕРХНОСТНОГО

УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
МАШИН 1.1 Типы износа и особенности эксплуатации
деталей машин В настоящее
время вопросы увеличения износостойкости деталей машин имеют большую
актуальность, т.к. данный фактор напрямую влияет на срок службы машин и агрегатов.
Вопросам решения процессов изнашивания деталей машин
посвящено много работ авторов, таких как Крагельский И. В., М. И. Добрычин, В. С.
Камбалов, Б. М. Геллер, Л. М. Гельфанд, Э. Г. Годынский, В. В. Гончаров, Ю. А.
Вайсман, Д. Г. Ишунькин, Т. В. Ковалевой, В. П. Кондрахин, И. С. Крашкин, А. Д.
Лебедев, В. Г. Лукиенко, Ф. З. Масович, С. И. Носенко, С. С, Рязанцев, К. И.,
Гуляев, Б. А. Черный, И. Л. Рязанцева и др., в которых раскрывается процесс
изнашивания и его закономерности деталей машин в разных областях промышленности
и сред эксплуатации.

Износ может
быть вызван относительным движением между двумя поверхностями, которые
находятся в тесном контакте, вызывая деформацию или удаление материала; это
называется механическим износом. Износ также может быть вызван другими
источниками, такими как агрессивные или химически активные вещества или
кавитация.

Большинство типов
промышленного оборудования будет сталкиваться с несколькими видами факторов
износа, часто с несколькими факторами одновременно, и это влияет оборудование,
требует значительного простоя для ремонта. Во многих случаях, например, с менее
износостойкими деталями, такими как ремни, с регулируемой скоростью, простои
вызваны тем, что детали требуют полной замены. Анализ частиц износа — хороший метод
определения типа износа и возможных источников частиц износа, например
шестерни, шкивы, подшипники и т. д.

К основным
причинам промышленного износа, можно отнести:

1. Трение

Износ вызван
за счет трения из-за энергии, создаваемой постоянным движением между двумя
соседними поверхностями. Обычно это проявляется в виде линейных канавок,
образованных возвратно-поступательным контактом, и, хотя это одна из наименее
разрушительных причин в этом списке, она все же может вызвать значительные
повреждения, если ее не остановить.