Крылова4 Юршев - сборник ЛР-29.12.18 (2). Лазерные и плазменные упрочняющие технологии
 Скачать 6.14 Mb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Оренбургский государственный университет» Кафедра материаловедения и технологии материалов С. Е. Крылова, В. И. Юршев ЛАЗЕРНЫЕ И ПЛАЗМЕННЫЕ УПРОЧНЯЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Оренбургский государственный университет» в качестве методических указаний для студентов, обучающихся по программам высшего образования по направлению подготовки 15.03.01 Машиностроение, Оборудование и технология повышения износостойкости деталей машин и аппаратов, 22.03.01 Материаловедение и технологии материалов .  Оренбург 2018 УДК 620.22 (076.5) ББК 30.3 я 7 К85 Рецензент – профессор, доктор технических наук А.И. Сердюк К85 Крылова, С.Е. Лазерные и плазменные упрочняющие технологии: методические указания / С. Е. Крылова; Оренбургский гос. ун–т. – Оренбург: ОГУ, 2018. – 85с. В методических указаниях представлены сведения о современных инструментальных материалах, мировых тенденциях их совершенствования методом нанесения покрытий. Проведены систематизация и классификация методов нанесения покрытий и модификации поверхностного слоя инструмента из различных материалов. Раскрыты физические основы и технологические особенности методов. Приведены примеры их практической реализации, а также данные о влиянии различных методов на работоспособность инструментов широкой номенклатуры. Методические указания предназначены для изучения теоретических основ и выполнения лабораторных и самостоятельных работ по курсам «Лазерные и плазменные технологии в машиностроении» и «Методы нанесения специальных покрытий» при подготовке студентов по направлениям подготовки 15.03.01. Машиностроение, Оборудование и технология повышения износостойкости деталей машин и аппаратов, 22.03.01 Материаловедение и технологии материалов. Методические указания подготовлены в рамках реализации проектов по развитию системы подготовки кадров для оборонно-промышленного комплекса («Новые кадры ОПК–2018»). УДК 620.22 (076.5) ББК 30.3 я 7  © Крылова С. Е., Юршев В.И.,2018 Содержание Отечественный и зарубежный опыт показывает, что качество, точность, производительность и себестоимость изготовления машиностроительных изделий сильно зависит от свойств применяемого режущего инструмента. Даже при использовании самого прогрессивного станочного оборудования при несоответствующем качестве режущего инструмента невозможно достичь высоких технико-экономических показателей процесса механической обработки. 6 Режущий инструмент является особым объектом технологии механической обработки. Разнообразные условия его эксплуатации вызывают множество видов повреждений и отказов технологической системы, а скорости изнашивания инструмента значительно выше, чем скорости изнашивания деталей и узлов станков. Поэтому работоспособность технологической системы в целом, в первую очередь, зависит именно от качества применяемого инструмента. 6 Поскольку создание нового материала – чрезвычайно дорогостоящий процесс, порой растягивающийся на десятилетия, сегодня во всем мире очень активно развивается направление, связанное с улучшением свойств поверхностных слоев режущий инструментов, изготовленных из традиционных материалов. 6 Практическая реализация описанного подхода достигается различными методами поверхностей упрочняющей обработки, в частности нанесением покрытий (химическими, физическими и другими способами) и модификацией свойств поверхности и поверхностного слоя инструмента (химико-термической, деформационной обработкой и другими способами). Их применение позволяет существенно увеличить ресурс работы (стойкость) металлообрабатывающего инструмента и комплексно реализовать современные направления совершенствования металлообрабатывающего производства: повышение производительности обработки, точности и качества обрабатываемых деталей и др. 6 В данных методических указаниях был систематизирован обширный теоретический и экспериментальный материал, касающийся различных методов нанесения покрытий, поверхностной модификации режущего инструмента и их практического применения. 7 В предлагаемых методических указаниях рассмотрены физические и технологические основы современных методов нанесения покрытий, поверхностного легирования, термической, деформационной и комбинированной обработки, исследовано их влияние на физико-механические свойства поверхностного слоя и эксплуатационные показатели режущего инструмента; отражены другие важные вопросы. 7 1 Лабораторная работа № 1 Подготовка поверхности деталей перед нанесением покрытий 8 1.1 Цель работы 8 1.2 Общие сведения 8 1.3 Механическая очистка 9 1.4 Химическая и электрохимическая очистка 12 1.5 Ультразвуковая очистка 13 1.6 Ионно-плазменная очистка 18 1.7 Порядок выполнения работы 22 1.8 Контрольные вопросы 23 1.9 Содержание отчета 23 2 Лабораторная работа № 2 Методы определения толщины покрытий 24 2.1 Цель работы 24 2.2 Общие сведения 24 2.3 Неразрушающие методы 24 2.3.2 Методы, основанные на измерении поглощения 26 2.3.3 Рентгенофлуоресцентный метод 27 2.4 Магнитные методы 28 2.4.1 Методы, основанные на измерении силы притяжения. 28 2.4.2 Метод, основанный на измерении магнитной индукции. 29 2.5 Электрические методы 29 2.5.1 Методы измерения электропроводности 30 , (2.1) 30 2.5.2 Емкостной метод 31 2.6 Разрушающие методы 32 2.6.1 Металлографический метод 32 2.6.2 Метод измерения индикатором часового типа 33 2.6.3 Электрохимические методы 33 2.7 Порядок выполнения работы 34 2.9 Содержание отчета 34 3 Лабораторная работа № 3 Очистка поверхности и травление в плазме тлеющего разряда. Назначение и работа вакуумного поста ВУП-4 36 3.1 Цель работы 36 3.2 Общие сведения 36 3.2.1 Назначение, конструкция и работа вакуумного поста ВУП-4 36 3.2.2. Нагрев образцов в вакууме и травление плазмой тлеющего разряда на приборе ВУП-4 40 3.3 Порядок выполнения работы 42 3.4 Технологический процесс нанесения покрытий TiCN на режущий инструмент из твёрдых сплавов 43 3.6 Контрольные вопросы 46 3.7 Содержание отчета 47 4 Лабораторная работа № 4 Получение вакуума. Устройство и работа вакуумно-дуговой установки ННВ - для нанесения тонкопленочных покрытий 48 4.1 Цель работы 48 4.2 Общие сведения 48 4.3 Основные параметры вакуумных насосов 51 4.4 Эксплуатация и обслуживание 57 4.5 Двухротрные насосы 59 4.6 Устройство и работа вакуумно-дуговой установки для нанесения тонкопленочных покрытий 60 4.6 Контрольные вопросы 69 4.7Содержание отчета 70 5 Лабораторная работа № 5 Технологические процессы нанесения износостойких покрытий, определение состава и структуры покрытий 71 5.1 Цель работы 71 5.2 Общие сведения 71 5.2.1 Износостойкие покрытия и их роль в инструментальном производстве 71 5.2.2 Технологические способы получения износостойких покрытий 72 5.3 Материалы, использующиеся в качестве покрытий, и требования, предъявляемые к ним 78 5.4 Контрольные вопросы 86 86 5.5 Содержание отчета 87 6 Лабораторная работа № 6 Лазерная сварка. Общая информация 88 6.1 Цель работы 88 6.2 Общие сведения 88 6.3 Установка для лазерной сварки и наплавки МУЛ-1, технические возможности 92 Рисунок 6.1 – Модульная установка для лазерной сварки и наплавки МУЛ-1 93 Рисунок 6.2 – Вид отдельного рабочего места установки МУЛ-1 97 Рисунок 6.3 – Вид настольной установки оптического модуля 98 6.3.4 Компоненты лазерной техники 105 6.5 Контрольные вопросы 114 6.6 Содержание отчета 114 7 Лабораторная работа № 7 Технология и оборудование плазменной обработки (Мультиплаз-2500) 115 7.1 Цель работы 115 125 Список использованных источников 137 Отечественный и зарубежный опыт показывает, что качество, точность, производительность и себестоимость изготовления машиностроительных изделий сильно зависит от свойств применяемого режущего инструмента. Даже при использовании самого прогрессивного станочного оборудования при несоответствующем качестве режущего инструмента невозможно достичь высоких технико-экономических показателей процесса механической обработки. Режущий инструмент является особым объектом технологии механической обработки. Разнообразные условия его эксплуатации вызывают множество видов повреждений и отказов технологической системы, а скорости изнашивания инструмента значительно выше, чем скорости изнашивания деталей и узлов станков. Поэтому работоспособность технологической системы в целом, в первую очередь, зависит именно от качества применяемого инструмента. Поскольку создание нового материала – чрезвычайно дорогостоящий процесс, порой растягивающийся на десятилетия, сегодня во всем мире очень активно развивается направление, связанное с улучшением свойств поверхностных слоев режущий инструментов, изготовленных из традиционных материалов. Практическая реализация описанного подхода достигается различными методами поверхностей упрочняющей обработки, в частности нанесением покрытий (химическими, физическими и другими способами) и модификацией свойств поверхности и поверхностного слоя инструмента (химико-термической, деформационной обработкой и другими способами). Их применение позволяет существенно увеличить ресурс работы (стойкость) металлообрабатывающего инструмента и комплексно реализовать современные направления совершенствования металлообрабатывающего производства: повышение производительности обработки, точности и качества обрабатываемых деталей и др. В данных методических указаниях был систематизирован обширный теоретический и экспериментальный материал, касающийся различных методов нанесения покрытий, поверхностной модификации режущего инструмента и их практического применения. В предлагаемых методических указаниях рассмотрены физические и технологические основы современных методов нанесения покрытий, поверхностного легирования, термической, деформационной и комбинированной обработки, исследовано их влияние на физико-механические свойства поверхностного слоя и эксплуатационные показатели режущего инструмента; отражены другие важные вопросы. |