- •Ивановский государственный энергетический университет
- •Лекция 1
- •1. Физические основы деформационного упрочнения металлов
- •1.1 Параметры состояние поверхностного слоя деталей машин
- •Субструктура
- •Задание 1.1
- •2.2 Образование и размножений дислокаций
- •Задание 2.1
- •3.2. Физические основы разрушения металлов
- •Задание 3.1
- •4.2.2 Водородное охрупчивание
- •4.2.3 Отличия водородного изнашивания от водородного охрупчивания
- •4.2.4 Методы уменьшения и предупреждения водородного изнашивания
- •4.3 Абразивное изнашивание
- •4.4 Окислительное изнашивание
- •4.5 Изнашивание вследствие пластической деформации
- •4.6 Изнашивание вследствие диспергирования
- •4.7 Изнашивание в результате выкрашивания вновь образуемых структур
- •4.8 Коррозия
- •4.9 Кавитационное изнашивание
- •4.9.1 Гидродинамическое изнашивание
- •4.9.2 Вибрационная кавитация
- •4.10 Эрозионное изнашивание
- •4.11 Схватывание и заедание поверхностей при трении
- •4.12 Изнашивание при фреттинг- коррозии
- •4.13 Трещинообразование на поверхности трения
- •4.13.1 Усталостное изнашивание
- •4.13.2 Трещинообразование термического происхождения
- •4.14 Избирательный перенос при трении
- •4.14.1 Использование избирательного переноса в узлах машин
- •Задание 4.1
- •5.2 Классификация методов отделочно-упрочняющей обработки деталей машин
- •5.2.1 Упрочнение с созданием пленки на поверхности
- •5.2.2 Упрочнение с изменением химического состава поверхностного слоя металла
- •6.2. Расчет глубины деформационного упрочнения поверхностного слоя
- •6.2.1 Расчет приближенного значения накопленной деформации поверхностного слоя
- •Задание 6.1
- •Задание 6.2
- •Лекция 7
- •7. Алмазное выглаживание
- •7.1 Силы, возникающие при алмазном выглаживании
- •7.2 Трение и смазка
- •7.3 Инструменты для выглаживания
- •7.4 Вибровыглаживание
- •Задание 7.1
- •8.2 Азотирование
- •8.3 Термодиффузионное хромирование
- •8.4 Силицирование
- •8.5 Оксидирование
- •8.6 Фосфатирование
- •8.7 Сульфидирование
- •8.8 Гальванические покрытия поверхностей деталей машин
- •8.8.1 Электрическое хромирование
- •8.8.2 Железнение
- •8.9 Электромеханический способ упрочнения детали
- •Задание 8.1
- •9.1 Лазерное упрочнение
- •9.1.1 Лазерная наплавка
- •9.1.2 Лазерное оборудование
- •9.2 Электронно-лучевая обработка
- •9.2.1 Электронно-пучковое оборудование
- •9.3 Методы детонационного и плазменного нанесения покрытий
- •9.3.1 Оборудование для детонационного нанесения покрытия
- •9.3.2 Плазменное поверхностное упрочнение деталей
- •9.3.3 Оборудование для плазменного упрочнения деталей
- •Техническая характеристика установки мпу-4:
- •9.3.4 Технологические варианты плазменного упрочнения деталей
- •Задание 9.1
- •10.2 Ионное распыление
- •10.3 Магнетронное распыление
- •10.4 Ионное осаждение покрытий
- •10.5 Ионно-диффузионное насыщение
- •10.6 Ионное легирование (имплантация)
- •Задание 10.1
- •Задание 10.2
- •Лекция 11
- •11. Магнитное упрочнение деталей машин
- •11.1 Методы магнитной обработки
- •11.2 Сущность магнитной обработки
- •Задание 11.1
- •12.1.1 Выбор материалов для трущихся деталей
- •12.1.2 Выбор материалов при конструировании узлов трения
- •12.1.3 Числовые критерии работоспособности материалов в парах трения
- •12.1.4 Правила сочетания материалов
- •12.1.5 Пористость материала
- •12.1.6 Расположение материалов пар трения по твердости
- •12.1.7 Замена в узлах машин трения скольжения трение качения
- •12.1.8 Учет температурных деформаций детали
- •12.1.9 Способы установки узлов, уменьшающие дополнительные нагружения при монтаже и в эксплуатации
- •12.1.10 Защита рабочих поверхностей пар трения от загрязнения
- •12.2 Методы повышения износостойкости деталей и узлов трения машин в эксплуатации
- •12.2.1 Изменение свойств смазочного материала при эксплуатации
- •12.2.2 Отложения на деталях и в смазочной системе
- •12.2.3 Пенообразование
- •12.2.4 Обкатка машин
- •Задание 12.1
- •Ответ 5.1
- •Ответ 7.3
- •Ответ 11.2
- •Ответ 12.1
- •Ответ 12.2
Ответ 5.1
Все известные методы упрочнения подразделяются на 6 основных классов:
упрочнение с образованием пленки на поверхности;
с изменением химического состава поверхностного слоя;
с изменением структуры поверхностного слоя;
с изменением энергетического запаса поверхностного слоя;
с изменением микрогеометрии поверхности и наклепом;
с изменением структуры по всему объему материала.
Ответ 5.2
а) получение материалов и заготовки заданных свойств;
б) изготовление детали требуемой формы и надлежащей точности;
в) упрочнение рабочих поверхностей деталей;
г) их сборка в агрегаты, испытание узлов и машин.
Ответ 6.1
Поверхностное пластическое деформирование:
повышает плотность дислокаций в упрочненном слое;
измельчает исходную структуру;
повышает величину твердости поверхности;
уменьшает величину шероховатости;
повышает износостойкость деталей;
возрастает сопротивление схватыванию;
увеличивается придел выносливости.
Ответ 6.2
ППД - это обработка деталей давлением (без снятия стружки), при которой пластически деформируется только их поверхностный слой. ППД осуществляется инструментом, деформирующие элементы (ДЭ) которого (шарики, ролики или тела иной конфигурации) взаимодействуют с обрабатываемой поверхностью по схемам качения, скольжения или внедрения.
Ответ 7.1
высокой твердостью;
низкий коэффициент трения;
высокая степень чистоты;
высокой теплопроводностью.
Ответ 7.2
Образующийся в результате алмазного выглаживания микрорельеф поверхности обуславливается следующими факторами:
кинематикой процесса (направлением взаимного перемещения инструмента и обрабатываемой детали);
величиной исходной шероховатости;
формой и размером рабочей части алмаза;
величиной внедрения алмаза в обрабатываемую поверхность;
пластическим течением материала, обуславливающим появление вторичной шероховатости;
шероховатостью рабочей части алмаза;
величиной упругого восстановления поверхности после выглаживания;
вибрациями системы СПИД.
Ответ 7.3
Преимущества перед выглаживанием:
остаточные напряжения больше в 1,3-1,7 раз;
длина канала увеличивается в 1,5-2 раза;
повышение износостойкости детали в 1,5 раза;
возможность изготовления любого микрорельефа для контактирующих тел;
возможность удержания масляной пленки в каналах при трении.
Ответ 8.1
Цементация- процесс насыщения углеродом поверхностного слоя деталей из малоуглеродистой (до 0,3% С) стали в целях придания ему большей твердости при достаточно вязкой сердцевине детали.
Ответ 8.2
Азотирование – процесс насыщения азотом поверхностного слоя деталей, изловленных из черных металлов.
Ответ 8.3
Оксидирование – процесс искусственного образования оксидной пленки на поверхности металла. Оксидирование применяется в машиностроении, морском судостроении, оптико- механической промышленности и др. для получения защитно-декоративного покрытия изделий из черных металлов, алюминия, меди, магния, цинка и их сплавов, а также для получения тонких электроизоляционных слоев.
Ответ 9.1
Существует три группы методов упрочнения поверхностей деталей машин концентрированными потоками энергии:
лазерная и электронно-лучевая обработка;
плазменное и детонационное напыление;
вакуумная ионно-плазменная обработка.
Ответ 9.2
К плазматронам предъявляются следующие требования:
мощность;
высокая энергетическая эффективность;
стабильность параметров плазменного потока;
большая длительность непрерывной работы;
надежность конструкции;
простота обслуживания;
возможность использования различных плазмообразующих газов.
Ответ 9.3
Имеются следующие варианты плазменного поверхностного упрочнения:
упрочнение без оплавления поверхности детали;
упрочнение с оплавлением поверхности детали;
упрочнение с зазором между упрочненными зернами;
упрочнение с перекрытием упрочненных зон;
химико-термическая плазменная обработка;
Ответ 10.1
Современные вакуумные ионно-плазменные методы упрочнения (модифицирование) поверхностей деталей машин включают следующие этапы:
генерацию (образование) корпускулярного потока вещества;
его активизацию, ускорение и фокусировку;
конденсацию и внедрение в поверхность деталей (подложек).
Ответ 10.2
Сублимация – переход твердого вещества в газообразное состояние минуя жидкую фазу.
Ответ 11.1
Методы обработки постоянным магнитным полем:
обработка одним импульсом с последующим размагничиванием через 824 часа;
обработка направленной (локальной) концентрацией магнитного потока на заготовку;
обработка без последующего размагничивания;
динамическая обработка, когда деталь в поле постоянной напряженности вращается с некоторым ускорением часты вращения (150с.) в течение 15 секунд;
обработка при свободном перемещении заготовки в полости индуктора;
обработка детали при свободном перемещении в непосредственной близости от полости индуктора.