Moy_Kursovoy_33_GOTOV_J


Міністерство освіти науки молоді та спорту України
ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кафедра ТКМ і М
Курсова робота
З курсу: «Теорія та методи напилення»
Тема: «Розробка процесу відновлення шатунної шийки колiнчатого валу автомобіля ВАЗ-2108-09 методом дозвукового плазмового напилювання»
Напрямок: 0923 Зварювання
Спеціальність: 7.092303
«Технологія та устаткування відновлення та підвищення
зносостійкості деталей машин та конструкцій і технічний сервіс автомобілів»
Виконав: студент гр.МЗ-091
Ткаленко Павло Юрійович
________________________________ (підпис)
Перевірив: к.т.н., доцент каф. ТКМіМ
Сіньковський Анатолій Степанович
_______________________________
(підпис)
Одеса 2013 ОНПУ
Содержание
TOC \o "1-2" \h \z \u 1. Задание и анализ исходных данных32. Общая часть. Назначение, описание детали43. Введение104. Технологическая часть. Выбор технологии восстановления14Плазменное напыление PAGEREF _Toc319430857 \h 23Технология холодного газодинамического напыления (хгн) PAGEREF _Toc319430858 \h 28Электродуговое напыление PAGEREF _Toc319430859 \h 31Высокочастотное индукционное напыление PAGEREF _Toc319430860 \h 34Вакуумное конденсационное напыление PAGEREF _Toc319430862 \h 37Газопламенное напыление PAGEREF _Toc319430863 \h 41Принцип процесса дозвукового плазменного напыления PAGEREF _Toc319430864 \h 465. Выбор метода напыления PAGEREF _Toc319430865 \h 526.Выбор порошкового материала567.Контроль качества поверхности.578.Подготовка порошка589.Подготовительные процессы59
10. Обработка покрытия PAGEREF _Toc319430872 \h 7711. Техника безопасности PAGEREF _Toc319430873 \h 7812. Контроль качества покрытий8113. Выводы и рекомендации9714. Список литературы98Зм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
2
КР-МЗ081.012.ПЗ
Розробив.
Ткаленко П.Ю
Перевірив.
Синьковский А.С
Н. Контр.
Затвердив
Разработка процессов восстановления коленчатого вала автомобиля ВАЗ 2108-09
Літера
Листів98
ОНПУ Кафедра ТКМиМ МЗ-091
Задание и анализ исходных данных
Разработать процесс восстановления коленчатого вала автомобиля ВАЗ-2108-09 методом дозвукового плазменного напыления.
Коленчатый вал отливается из высокопрочного специального чугуна ВЧ 50-2 ГОСТ 7293-70 и состоит из шатунных и коренных шеек, щек и противовесов. Для уменьшения деформаций при работе двигателя вал сделан пяти-опорным и с большим перекрытием коренных и шатунных шеек.
Материал Предел текучести σт, Мпа Твердость,
HRC Масса , кг Габаритные размеры, ммВЧ 50 – 2
ГОСТ 7293 - 70 420 – 440 ≈50 ≈21,3 Длина-488
Преимущества метода плазменного напыления:
• Высокая плотность покрытия с низкой пористостью (0,1%);
• Низкое содержание оксидов в напыленном слое;
• Высокие адгезионные свойства;
• Высокая температура плазмы позволяет напылять тугоплавкие материалы;
• Широкий диапазон напыляемых материалов;
• Твердость до 80 HRC;
Название напыляемого порошка СНГН-55.
Химический состав порошка: 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% . Твёрдость получаемого покрытия 53-58 HRC. Диаметр частиц порошка d - 20-50 мкм.Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
3
КР-МЗ081.012.ПЗ

Общая часть.
Назначение, описание и оценка технологичности детали.

Коленчатый вал (рис.1.1) является основной силовой деталью двигателя, которая воспринимает нагрузки газов и сил инерции и передает их через маховик на трансмиссию автомобиля в виде крутящего момента.
Рис. 1.1. Коленчатый вал.
Коленчатый вал отливается из высокопрочного специального чугуна ВЧ 50-2 ГОСТ 7293-70 и состоит из шатунных и коренных шеек, щек и противовесов. Для уменьшения деформаций при работе двигателя вал сделан пятиопорным и с большим перекрытием коренных и шатунных шеек. Высокая усталостная прочность обеспечивается плавно выполненными переходами между шейками и щеками и тщательной обработкой напряженных мест. Высокая износостойкость шеек вала достигается большим диаметром шеек, благодаря чему уменьшаются удельные нагрузки в подшипниках поверхностной закалкой шеек токами высокой частоты на глубину 2-3 мм. Диаметр коренных шеек коленчатого вала составляет 50,799-50,819 мм, диаметр шатунных шеек 47,83-47,85 мм. Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
4
КР-МЗ081.012.ПЗ
Для уменьшения нагрузки от центробежных сил на коренные подшипники и уменьшения вибрации двигателя вал снабжен противовесами, отлитыми как одно целое с ним.
Противовесы уравновешивают центробежные силы шатунной шейки, шатуна и поршня, которые возникают при работе двигателя. Для обеспечения работы двигателя без вибраций коленчатый вал динамически балансируют. При балансировке высверливают металл в противовесах. Неуравновешенный момент не должен превышать 1,5 Н·мм.
В теле вала просверлены каналы, соединяющие 1,2,4 и 5-ю коренные шейки с шатунными. По этим каналам подводится масло для смазки шатунных подшипников. Технологические выводы каналов закрыты колпачковыми стальными заглушками, которые запрессовываются и зачеканиваются в трех точках. Вход и выход масла для смазки шатунного подшипника осуществляется в двух местах через горизонтальные сквозные каналы в шейках, Что способствует более равномерному изнашиванию шеек по окружности. Диаметральный зазор между шейкой и вкладышами коренных подшипников составляет 0,026-0,073 мм.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
5
КР-МЗ081.012.ПЗ
Осевое перемещение коленчатого вала ограничено двумя упорными полукольцами. Они вставляются в гнезда блока цилиндров по обе стороны среднего коренного подшипника, причем с задней стороны ставится металлокерамическое полукольцо, а с передней стороны - сталеалюминевое. Полукольца изготавливают двух размеров нормального и увеличенного на 0,127 мм.
Цилиндрическим выступом диаметром 35,0-34,984 на фланце коленчатого вала центрируется чугунный, литой маховик. На поверхности диаметрами Ø28, Ø22 устанавливаются с помощью шпоночного соединения соответственно, зубчатый шкив привода распределительного вала, шкив привода генератора, а на поверхности Ø36 ведущая шестерня масляного насоса.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
6
КР-МЗ081.012.ПЗ
Неисправности и анализ причин эксплуатационных отказов детали.
Коленчатый вал является высоконагруженной деталью двигателя. В процессе эксплуатации двигатель машины подвержен различным нагрузкам, в том числе и неблагоприятным, это пуск двигателя в холодных условиях, не качественное смазочное масло, работа в запыленных условиях и т. д.
Вследствие этих факторов трущиеся части коленчатого вала подвергаются повышенному износу, что в свою очередь приводит к появлению на этих поверхностях надиров, сколов, микротрещин, раковин
5029208832853382645883285( рис. 1.2), которые могут привести к поломке коленчатого вала и выходу из строя всего двигателя.
Рис. 1.2. Сколы, микротрещины, раковины на шейках вала.
Основными неисправностями коленчатого вала являются износ или задиры опорных шеек из-за повреждения вкладышей или втулок, а также деформация – искривление вала из-за перегрева шеек (рис. 1.3).

Рисунок.1.3. Деформация коленчатого вала.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
7
КР-МЗ081.012.ПЗ
При деформации вала, например, из-за перегрева подшипников его геометрическая ось искривляется, и все поверхности получают биение относительно оси центров.
В результате этого увеличиваются зазоры в подшипниках и нагрузки, в то время как условия смазки ухудшаются.
Естественный износ шеек наблюдается при больших пробегах автомобиля и всегда достаточно мал – обычно не более 0,05-0,08 мм. Овальность шеек редко превышает здесь 0,02-0,03 мм. При этом поверхность шеек становится негладкой, имеет многочисленные круговые риски, царапины. Поэтому даже в случае правильной геометрии вал с такими шейками не может быть установлен без ремонта.
Износ шеек после разрушения подшипников достигает от 0,5 до 3 мм. Овальность шеек при этом составляет примерно половину износа. Износ, как правило, имеет односторонний характер, что может существенно затруднить последующий ремонт. При ремонте вала должны быть выполнены следующие условия:
восстановлен (до исходного) рабочий зазор в соединениях с ответной деталью;
восстановлено взаимное расположение рабочих и вспомогательных поверхностей;
восстановлено качество рабочих поверхностей.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
8
КР-МЗ081.012.ПЗ
Пренебрежение хотя бы одним из указанных условий ведет к ускоренному износу и выходу из строя как самого вала, так и ответных деталей.
Искривление оси опорных рабочих поверхностей вала увеличивает нагрузки на опоры и износ подшипников. Из-за несносности рабочих и вспомогательных поверхностей ускоряется износ элементов привода вала (цепи, ремни, натяжители), а также нарушается герметичность уплотнений вала. Низкое качество отремонтированной поверхности – большая шероховатость и пониженная твердость, ускоряют износ вала и сопряженных с ним деталей.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
9
КР-МЗ081.012.ПЗ
Основные требования, предъявляемые к технологии восстановления детали.
1. Шатунные шейки должны иметь диаметр – Ø47,83-0,02 мм,коренные – Ø50,8- 0,02 мм.
2. Овальность и конусность шеек коленчатого вала не должныпревышать 0,005 мм.
3. Чистота поверхности шеек должна соответствовать 5 квалитету
Ra 0,2 мкм.
4. Длина шатунной шейки должна быть в пределах 35,0-35,2 мм.
5. Радиусы галтелей коренных и шатунных шеек должны быть в пределах 1,8-2,0 мм.
6. При вращении вала, установленного в призмы на крайние коренные шейки, биение не должно превышать:
а) - коренных шеек и посадочной поверхности под ведущую шестерню масляного насоса - 0,03 мм.
б) - посадочной поверхности под шкивы и поверхностей, сопрягающихся с сальниками - 0,05 мм.
в) - посадочной поверхности под маховик - 0,04 мм.
7. Смещение осей шатунных шеек от плоскости, проходящей через оси шатунных и коренных шеек должно быть в пределах ±0,35 мм.
8. Трещины в любом месте коленчатого вала не допускаются.
9. На поверхностях, сопрягаемых с рабочими кромками сальников, не допускаются царапины, забоины и риски.
10. Твердость шеек должна быть по HRC 50…55.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
10
КР-МЗ081.012.ПЗ
Введение
Создание парка автомобилей потребовало организации их ремонта для поддержания работоспособного состояния.
На сегодняшний день эффективное использование автомобилей при всем разнообразии их конструкций и условий эксплуатации зависит от выбора соответствующей стратегии ремонта, системы правил, однозначно определяющих выбор решение о месте, времени выполнения ремонтных работ и их содержании за весь период эксплуатации автомобиля до списания. Главной задачей при выборе стратегии является восстановление работоспособности автомобиля до уровня, обеспечивающего его использование с заданными параметрами в течение очередного межремонтного цикла с наименьшими удельными затратами.
Функции авторемонтного производства заключаются в экономически обоснованном устранении неисправностей и восстановлении ресурса автомобилей. Ремонтное производство обладает существенными отличиями от машиностроения, что определяет необходимость изучения его специфичных процессов, в том числе процессов восстановления свойств автомобилей, утраченных во время длительной эксплуатации.
Восстановление поврежденных и изношенных деталей является важным резервом экономии трудовых и материальных ресурсов. Но прежде чем коснуться практики по восстановлению, дадим ему определение.
Теория восстановления – наука, объектом изучения которой служит широкий спектр явлений и закономерностей, связанных с одновременно протекающими процессами старения, разрушения разнообразных технических систем. Возникает вопрос, как эта теория касается автомобиля.
Ответом может служить следующее определение. Теория восстановления автомобилей – теория, содержательная часть и методы которой используются в целях совершенствования практики и повышения эффективности ремонта (восстановления свойств, восстановления работоспособности) машин и длительно используемых автомобилей.
В последние годы все чаще поднимается вопрос о том, как лучше производить ремонт автомобилей. Ремонтировать путем замены изношенной детали на новую или же восстанавливать старую.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
11
КР-МЗ081.012.ПЗ
Детали автомобилей, сложные изделие, которые требует строгого соблюдения технологии при изготовлении. Поэтому окончательная цена готовой детали составляет несколько тысяч рублей. Так стоит ли выбрасывать столь дорогое и сложное изделие, если его срок службы можно продлить?
Нам было предложено на базе автотранспортного предприятия спроектировать участок по восстановлению коленчатых валов, предложить наиболее рациональный метод его восстановления и показать, что это выгодно.
Существует множество технологий восстановления коленчатых валов. Это, методы напыления покрытия, наплавки, гальванические методы восстановления, вибродуговые, газопламенные и другие. У каждого способа есть свои достоинства и недостатки. Поэтому при выборе технологии мы должны учитывать не только достоинства метода, но и возможности предприятия для введения этого метода в производство.
Возвращаясь к практическому применению восстановления, опираясь на литературные источники [2,3], видно, что стоимость восстановления деталей значительно ниже стоимости их изготовления. Так, например, при производстве автомобильных деталей расходы на материалы и изготовление заготовок (отливок, паковок, штамповок) составляет 70…75 % их стоимости, а при восстановлении деталей эти затраты составляют 6…8%, так как заготовкой является сама деталь и при этом обрабатываются только те поверхности, которые имеют дефекты [1]. Затраты на восстановление деталей в зависимости от их конструктивных особенностей и степени изношенности составляют 10…50% стоимости новых деталей [1].
При этом чем сложнее деталь (в нашем случае коленчатый вал) и, следовательно, чем дороже она в изготовлении тем ниже относительные затраты на ее восстановление.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
12
КР-МЗ081.012.ПЗ
Восстановление деталей является крупным резервом обеспечения автомобильной техники запасными частями, расходы на которые в настоящее время составляют 40…60% себестоимости капитального ремонта автомобилей. Расширение номенклатуры восстановления деталей позволяет уменьшить потребности в производстве запасных частей.
Повышение надежности отремонтированных автомобилей (агрегатов) зависит от качества восстановления деталей. В настоящее время авторемонтное производство располагает всеми современными способами восстановления, обеспечивающими послеремонтные ресурсы деталей на уровне, близком к ресурсам новых.
Целью дипломного проекта, является – показать техническую и экономическую целесообразность организации специализированных производственных подразделений по восстановлению деталей автомобилей в условиях автотранспортного предприятия на примере технологии восстановления коленчатого вала двигателя автомобиля ВАЗ-2108,09.
Задачи работы:
разборка маршрутов восстановления.
выбор способов восстановления деталей.
подбор необходимого оборудования и обоснование рациональных режимов работы на нем.
нормирование операций восстановления деталей.Наименование и марка материала детали, ее состав и свойства.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
13
КР-МЗ081.012.ПЗ
Коленчатый вал двигателя автомобилей ВАЗ 2108,09 отливается из высокопрочного специального чугуна ВЧ 50-2 ГОСТ 7293-70.
В таблице 1.1 приведены механические свойства материала детали, а в таблице 1.2 – его химический состав
Материал Предел текучести σт, МПа Твердость,
HRC Масса , кг Габаритные размеры, ммВЧ 50 – 2
ГОСТ 7293 - 70 420 - 440 ≈50 ≈21,3 Длина-488
Таблица 1.1
Обозначение Диаметр коренной шейки Диаметр шатунной шейки Материал и его химический состав
КР-МЗ081.012 50,8 – 0.02 47,83 – 0.02 Чугун высокопрочный ВЧ 50 – 2
ГОСТ 7293 – 70
C 3.30…3.60%
Si 2.00…2.25%
Mn 1.15…1.30%
S 0.002% max P 0.10% max
Cr 0.15…0.25%
Mg 0.01…0.05%
Таблица 1.2
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
14
КР-МЗ081.012.ПЗ
Технологическая часть.
Выбор технологии ремонта.
Технологическое проектирование является основным звеном технологической подготовки производства (ЕСТПП), согласно которой предусмотрено три вида технологических процессов: единичный; типовой; групповой.
Ремонт по техническому состоянию может выполняться как на АТП, так и на централизованном специализированном производстве.
В нашем случае первый вариант наиболее приемлем, так как технологические операции восстановления определяются для каждого агрегата отдельно, то есть ремонт выполняется в условиях серийного производства по однотипной технологии.
Однотипный технологический процесс разрабатывается для ремонта изделий одного наименования, типоразмера и исполнения независимо от типа производства.
Методика проектирования однотипных технологических процессов определяется конкретными условиями и разработана для условий неавтоматизированного проектирования и включает ряд задач. Задачи проектирования решаются на основе расчетов, выполняемых неавтоматизированно или с использованием ЭВМ. Также задачу проектирования технологического процесса решают и технические характеристики изделия – его дефекты, габаритные размеры, конфигурация и показатели точности.
В ремонтном производстве распространены следующие формы организации технологических процессов восстановления деталей:
подефектная технология – технологический процесс разрабатывается на каждый дефект;
маршрутная технология – технологический процесс разрабатывается на комплекс дефектов определенного сочетания, возникающих на деталях данного наименования;
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
15
КР-МЗ081.012.ПЗ
групповая технология – технологический процесс разрабатывается на группу однотипных деталей определенного класса.
Технологический процесс восстановления деталей – это процесс, содержащий целенаправленные действия по изменению определенного состояния детали с целью восстановления его эксплуатационных свойств.
Опираясь на все вышесказанное можно сделать вывод, что для нашего, типа производства, подходит групповая технология. При такой технологии возможно использование групповых приспособлений и настройка оборудования для восстановления групп деталей.
Все это сокращает номенклатуру и количество необходимой оснастки снижает трудовые затраты за счет сокращения вспомогательных и подготовительно-заключительного времени по каждой из групп деталей.
Основные этапы технологического процесса восстановления детали.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
16
КР-МЗ081.012.ПЗ
Основные этапы разработки технологического процесса восстановления коленчатого вала двигателя и задачи, решаемые на каждом этапе указанны в таблице 2.1.
Таблица 2.1
Этапы технологии восстановления детали Задачи, решаемые на этапе технологических процессов
Дефектация Выявление дефектов, которые подлежат устранению.
Выбор способов устранения дефектов Выбор способов устранения дефектов на основе конструктивно-технологических характеристик детали; показателей физико-механических свойств; технико-экономических показателей способов восстановления детали.
Выбор технологических баз Выбор поверхностей базирования.
Оценка точности и надежности базирования.
Составление технологического маршрута восстановления детали Определение последовательности операций и их рациональное построение.
Определение оборудования по операциям.
Выбор структуры операции.
Установление рациональной последовательности переходов по операции.
Выбор оборудования и технологической оснастки Выбор оборудования, обеспечивающего оптимальную производительность при условии обеспечения требуемого качества.
Выбор конструкции оснастки.
Установление принадлежности выбранной конструкции к стандартным системам оснастки.
Расчет режимов восстановления и механической обработки Установление исходных данных, необходимых для расчетов,расчет припусков на обработку и межоперационных припусков.
Установление исходных данных, необходимых для расчетов оптимальных режимов обработки, и их расчет.
Нормирование операций технологического процесса Установление исходных данных, необходимых для расчетов норм времени, и их расчет.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
17
КР-МЗ081.012.ПЗ

Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
18
КР-МЗ081.012.ПЗ
Дефектация детали.
Дефектация коленчатого вала проводится с целью определения его технического состояния, определения методов и средств ремонта, и включает:
измерение диаметров и овальности шеек (наибольший и наименьший размеры);
измерение биения поверхностей (направление и величина);
измерение размеров вспомогательных поверхностей (хвостовик и т.д.).
21678901990725Перед дефектацией вал должен быть вымыт и просушен. Измерение диаметров шеек и хвостовика производятся микрометром. Опорные шейки измеряют в одной (произвольной) плоскости, за исключением визуально наблюдаемого одностороннего износа. В этом случае измеряют минимальные и максимальные размеры шеек, а также определяют направление износа (рис.2.1).
Рис. 2.1. Схема измерений шейки вала:
1 – в плоскости действия основной нагрузки I-I и перпендикулярно к ней II-I;
2 – для уточнения величины и направления износа могут потребоваться измерения в промежуточных плоскостях 1-1 и 2-2.
Измерить деформацию вала можно двумя способами на призмах и в центрах. При измерении деформации на призмах вал крайними шейками опирается на призмы, установленные на проверочной плите, а с помощью магнитной стойки с индикатором измеряется биение других шеек и поверхностей.
Также можно производить проверку в токарном станке, используя центры с углом 600, изготовленные из мягкого материала. Поверхность центра должна быть достаточно гладкой, но иметь спиральную канавку небольшой ширины (около 0,5 мм) и глубины (0,1-0,2 мм) с шагом 5-7 мм. Один из центров зажимается в патрон шпинделя, а другой – в патрон установленный в задней бабке станка. Вал зажимается центрами без люфтов, но так, чтобы его можно было вращать рукой.
Сначала проверяется правильность установки вала, т.е. биение рабочих или вспомогательных поверхностей рядом с центрами. Для этого на стол станка устанавливается магнитная стойка с индикатором, ножка которого упирается в проверяемую поверхность. Далее, вращая вал рукой, определяется биение. Оно не должно превышать 0,02-0,03 мм.
Если биение больше, необходимо поправить центровые фаски на валу, иначе деформация вала будет определена с ошибкой.
После того, как на краях вала биение проверено, необходимо проверить биение рабочих поверхностей, расположенных ближе к середине вала. Если биение больше 0,07-0,09 мм, вал следует править.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
19
КР-МЗ081.012.ПЗ
При деформации вала его ось, проходящая ранее через центры опорных шеек, изгибается. При этом искривляются и получают взаимное биение и другие поверхности – хвостовик, поверхности под сальник и т.д.
center1291590Наибольшее влияние на работоспособность вала и его подшипников оказывает взаимное биение опорных шеек. Чем больше биение, тем выше нагрузки на подшипники скольжения и их износ и тем меньше их ресурс.
Рис.2.2. Влияние биения опорных шеек вала на ресурс подшипников.
Так, при биении шеек свыше 0,12-0,15 мм ресурс подшипников вала обычно не превышает 1000-2000 км пробега автомобиля (рис.2.2).
В процессе дефектации деталей применяются следующие методы контроля: органолептический осмотр (внешнее состояние детали, наличие деформации, трещин, задиров, сколов и т. д.); инструментальный осмотр при помощи приспособлений и приборов (выявление скрытых дефектов деталей при помощи средств неразрушающего контроля); бесшкальных мер (калибры и уровни) и микрометрических инструментов (линейки, штангенинструменты, микрометры). Контролю в процессе дефектации подвергаются только те элементы детали, которые в процессе эксплуатации повреждаются или изнашиваются.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
20
КР-МЗ081.012.ПЗ
В ходе проведения дефектовки было установлено, что восстанавливаемый коленчатый вал двигателя автомобиля ВАЗ 2108,09 имеет износ поверхности шатунных шеек.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
21
КР-МЗ081.012.ПЗ
Выбор способа восстановления дефектов чугунных коленчатых валов.
Преимущества метода нанесения покрытий напылением:
Напылением можно наносить различные покрытия на изделия из самых разнообразных материалов. Так, например, металлы можно наносит на стекло, фарфор, органические материалы (дерево, ткань, бумага) и т.д.Равномерное покрытие можно напылить как на большую площадь, так и на ограниченные участки больших изделий, тогда как нанесение покрытий погружением в расплав, электролитическое осаждение, диффузионное насыщение и другие методы могут быть использованы в основном для деталей, размеры которых не превышают рабочих объемов используемых для этих целей ванн или нагревательных устройств. Напыление является наиболее удобным и высокоэкономичным методом в случаях, когда необходим нанести покрытие на часть большого изделия.
Напыление является наиболее эффективным способом в случаях, когда необходим значительно увеличить размеры детали (восстановление и ремонт изношенных деталей). Этим методом можно нанести слои толщиной в несколько миллиметров.
Оборудование, на котором производят напыление, является сравнительно простым и легким и его можно достаточно быстро перемещать. Например, для газопламенного напыления достаточно иметь компрессор, который можно также использовать для предварительной обработки поверхности (пескоструйной, дробеструйной) основы, горелку для напыления и баллоны с газом. Если же имеется источник электроэнергии, напыление можно производить электрическими методами.
Возможно нанесение покрытий из различных материалов - чистых металлов и сплавов на основе металлоидных и металлических соединений, оксидов, органических веществ и ряда вторых материалов, в том числе и в различных сочетаниях.
Основа, на которую проводится напыление,мало деформируется, тогда как при вторых методах нанесения покрытий необходим нагреть к высокой температуры всю деталь или большую ее часть, что часто приводит к ее деформированию.
Напыление можно использовать для изготовления деталей различной формы. В этом случае напыление производят на поверхность оправки, которую после окончания процесса удаляют: остается оболочка из напыленного материала.
Технологический процесс напыления обеспечивает высокую производительность нанесения покрытия, которая колеблется для различных процессов от 1 до 20 кг/ч распыленного материала, и характеризуется относительно небольшой трудоемкостью.
Недостатки:
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
22
КР-МЗ081.012.ПЗ
При нанесении покрытий на небольшие детали процесс напыления является мало эффективным из-за больших потерь напыляемого материала и, следовательно, неэкономичным. В таких случаях покрытия лучше наносит вторыми способами.
Для предварительной подготовки поверхности основы перед напылением широко применяют песко- и дробеструйную обработку кварцевым песком, корундом, стальной крошкой и вторыми материалами, которые загрязняют рабочий участок и ухудшают условия работы операторов, обслуживающих установку.
В процессе напыления частицы напыляемого материала могут разлетаться, а также образовывать различные соединения с воздухом, что вредно для здоровья работающих. Поэтому на участке напыления нужны мощные вентиляционные установки.Плазменное напыление
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
23
КР-МЗ081.012.ПЗ
Плазменную струю широко используют в качестве источника нагрева и распыления при напылении покрытий. Обладая высокой скоростью истечения и температурой, она обеспечивает возможность напыления практически любых материалов. Плазменную струю получают различными способами. В одних случаях используются дуговой прогрев газа; в других – высокочастотный индуктивный. Известны случаи получения плазменной струи лазерным нагревом.
При плазменном напылении возможна как радиальная, так и осевая подача распыляемого материала в виде порошка, или проволоки (стержней). Используются различные виды плазменной струи: турбулентные, ламинарные, дозвуковые и сверхзвуковые.
Для плазменного напыления могут быть использованы многие газы и их смеси. Наиболее общими требованиями, предъявляемыми к плазмообразующим газам являются высокие значения теплообменных критериев; инертность к элементам плазменного распылителя; невысокая стоимость и не дефицитность. В ряде случаев плазмообразующий газ должен быть инертным по отношению к распыляемому материалу; иметь высокие значения температуры или энтальпии.
Наиболее широко для получения плазмы применяют различные виды электрических разрядов в газах, в том числе и дуговой.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
24
КР-МЗ081.012.ПЗ
При ионизации и диссоциации водорода, азота, а также при ионизации аргона происходит поглощение энергии. При охлаждении диссоциированного и ионизированного высокотемпературного газа происходит обратный процесс, при котором электроны объединяются с ионами и из атомов образуются молекулы. Эти процессы сопровождаются выделением энергий ионизации и диссоциации.
Плазма служит источником энергии не только для нагрева, плавления и распыления наносимою материала она сообщает ему и определенный запас кинетической энергии в виде скорости движения напыляемых частиц.
В настоящее время в промышленности для получения плазмы используют два типа горелок: плазменно-дуговые и плазменно-струйные.

Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 1
В плазменно-дуговой горелке (рис.1) электрическая дуга горит между анодом, которым является обрабатываемый материал и катодом, изготовленным из вольфрама или вольфрамового сплава, содержащего приблизительно 2 % тория. Дугу стабилизирует закрученный поток рабочего газа, истекающий из сопла горелки.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
25
КР-МЗ081.012.ПЗ

Рисунок 2
В плазменно-струйной горелке (рис.2) дуга образуется между вольфрамовым катодом и анодом, которым является медное, охлаждаемое водой сопло. Дуга нагревает до высокой температуры рабочий газ, подаваемый с закруткой в камеру горелки, который вытекает из сопла в виде плазменной струи. Подача рабочего газа с интенсивной закруткой в камеру горелки оказывает стабилизирующее действие на процесс горения дуги и повышает её температуру.
Помимо указанных типов плазменных горелок существуют еще плазменные горелки промежуточного типа. В этом случае дуга образуется между катодом, внутренней поверхностью сопла – анода горелки – и обрабатываемой деталью. Такие горелки со сложной дугой используют для наплавки и сварки.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
26
КР-МЗ081.012.ПЗ
Плазменные горелки позволяют легко получить плазменную струю, средняя температура которой на выходе из сопла составляет несколько тысяч градусов. Такая температура является достаточной для расплавления любых веществ, существующих в твердом виде. При напылении на поверхность детали расплавление и термическая деформация основы нежелательны. Поэтому обычно для напыления применяют плазменно-струйные горелки. Для напыления обычно используют порошок с частицами размером 40-100 мкм.
Для плазменного напыления оптимальные дистанции в зависимости от режима работы плазмотрона составляет 50- 250 мм, производительность процесса от 2-8 кг/ч для плазмотронов мощностью 20-60 кВт до 50-80 кг/ч для плазмотронов мощностью 150-200 кВт.
Мощность плазменных горелок обычно составляет 20-40 кВт, при этом, как правило, 40% мощности теряется на охлаждение горелки. Поэтому мощность горелки, непосредственно расходуемая на напыление, не превышает 24 кВт.
Скорость находиться в широких пределах (100- 300 м/с). Для формирования покрытий из расплавленных частиц их скорость не должна превышать 200- 300 м/с.
Напыление плазменной струёй имеет следующие особенности: высокая температура плазменной струи позволяет сравнительно просто производить напыление тугоплавких материалов. Температуру струи можно менять в широком диапазоне, подбирая диаметр сопла и режимы работы распылителя. Это позволяет производить напыление различных материалов (металлов, керамики и органических веществ). Так как в качестве рабочего газа используется инертный газ, то в напыляемом Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
27
КР-МЗ081.012.ПЗ
покрытии сравнительно не много окислов. В случае необходимости напыление можно производить в емкости, заполненной инертным газом.
Для практических целей в качестве рабочего газа рекомендуют использовать смесь азота с 5-10% водорода. Такой газ практически не взаимодействует с напыляемыми материалами. Однако есть материалы, которые вступают в нежелательные реакции с азотом. В таких случаях можно воспользоваться смесью аргона с водородом.
Преимущества и недостатки
Покрытия обладают высокой плотностью и хорошим сцеплением с основой. Однако этот метод имеет сравнительно низкую производительность, сопровождается шумом и сильным ультрафиолетовым излучением, высокой стоимостью оборудования и затратами на эксплуатацию.
Технология холодного газодинамического напыления (хгн)Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
28
КР-МЗ081.012.ПЗ
Технология холодного газодинамического напыления предназначена для нанесения порошковых покрытий из металлов (Al, Zn, Cu, Fe, Ti, Ni, Co и др.), сплавов (бронза, латунь, нерж. сталь и др.), смесей порошков, в том числе с неметаллами, полимерами и т.д. на изделия из металлов и диэлектриков, включая керамику и стекло, а также компактирования новых материалов. Нанесение покрытий осуществляется высокоскоростным потоком «холодных» частиц порошка, ускоряемых сверхзвуковой струей газа при температуре, существенно меньшей температуры плавления материала частиц. Следствием этого является отсутствие газовыделения (парообразования) и окислительных процессов, что обеспечивает высокие антикоррозионные и электропроводящие свойства покрытий. В частности, разработаны:
• технология нанесения токопроводящих защитных покрытий на алюминиевые кабельные наконечники (КН), позволяющая заменить выпускаемые медные и снятые с производства комбинированные КН на наконечники новой конструкции;
• мобильная установка ХГН для нанесения в ручном режиме покрытий различного назначения.

Рисунок 3
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
29
КР-МЗ081.012.ПЗ
Внешний вид пульта управления мобильной установки ХГН
Области применения
Металлургия, машиностроение, авиастроение, автомобиле- и приборостроение и т.д. для нанесения антикоррозионных (на трубы, профильный, листовой и фасонный прокат, конструкции и изделия и т.д.), упрочняющих, фрикционных и т.п. покрытий. Электротехнические соединительные изделия применяются в системах электроснабжения объектов промышленности, энергетики, транспорта и т.д.
Преимущества и недостатки
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
30
КР-МЗ081.012.ПЗ

Относительно низкотемпературный процесс напыления из порошка в твердом (нерасплавленном) состоянии и связанное с этим высокое качество (отсутствие сквозных пор, минимальное содержание окислов и т.д.). Низкие энергозатраты по сравнению с термическими методами напыления. Возможность использования мелкодисперсных (≤ 50 мкм) фракций порошков. Предлагаемая технология производства кабельных наконечников приводит к экономии цветных металлов в 50 раз по сравнению с аналогами (комбинированные медноалюминиевые КН). Данная технология не имеет аналогов в Украине и за рубежом. Мобильная установка ХГН позволяет, в том числе, наносить покрытия на конструкции любых размеров и сложной формы.
Электродуговое напыление
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
31
КР-МЗ081.012.ПЗ
Метод электродуговой металлизации применяется при создании коррозионностойких покрытий на различных строительных сооружениях. Электродуговыми аппаратами можно наносить покрытия только из металлов, изготовляемых в виде проволок. Эллектрометаллизатор может работать как на постоянном, так и на переменном токе. При использовании переменного тока дуга горит неустойчиво и сопровождается большим шумом. При постоянном токе характер работы является устойчивым, напыленный материал имеет мелкозернистую структуру, производительность напыления высокая. Поэтому в настоящее время используют в основном последний метод. Стабилизация горения дуги обеспечивается подведением высокочастотного напряжения. Для напыления используют проволоку диаметром 0,8;1,0;1,6;2,0 мм.
Проволока-электроды напыляемого материала подаются по направляющим горелки, к которым подведено напряжение. При низком напряжении, непревышающем 15 В, между концами электродов возникают только вспышки. При напряжении 18-25 В образуется дуга, которая носит неустойчивый, прерывистый характер. При больших значениях Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
32
КР-МЗ081.012.ПЗ
напряжения, дуга становится непрерывной и устойчивой. Хорошие результаты горения дуги получаются в том случае, когда дуговой промежуток является небольшим и составляет примерно 0,8 мм.
В электрометаллизаторе угол между электродами обычно составляет 35-60 градусов. При углах, превышающих 60 градусов, процесс становится чувствительным к изменению условий напыления и нестабильным .При правильно отрегулированном режиме напыления конец анода принимает вытянутую форму, образуя капли расплава. Катод при образовании капель имеет сжатую форму.
При напылении расстояние от электрометаллизатора до покрываемой поверхности обычно составляет 100-200 мм.
Преимуществом способа является высокая производительность процесса и возможность значительного сокращения затрат времени на напыление. Производительность может достигать до 50 кг/ч.Наиболее важными параметрами режима работы электродугового распылителя является мощность дуги и расход распыляющего газа.
Процесс распыления целесообразно вести при минимальных значениях удельной энергии, затрачиваемой на плавление, перегрев и испарение металлического материала.
Работы ведутся при самых различных параметрах. Используют мощности от 5 до 20 кВт, напряжение 18-35 В а силу тока берут равной 80-600 А.
Эксплуатационные затраты электрометаллизатора довольно небольшие. При использовании в качестве электродов проволок из двух различных металлов можно получить покрытие из их сплава. Недостатком данного метода является перегрев и окисление напыляемого материала. Металл насыщен кислородом и азотом, содержит различные оксиды. А большое выделение теплоты, выделяющейся при горении дуги, способствует к выгоранию легирующих элементов. Поэтому необходимо применять проволоку, где содержалось бы большое количество легирующих элементов.
Преимущества и недостатки
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
33
КР-МЗ081.012.ПЗ
Наиболее широкое применение электродуговая металлизация получила при создании коррозионностойких покрытий на различных строительных сооружениях. Для этих целей, в основном, напыляются покрытия из Al и Zn. В качестве износостойких покрытий напыляют различные стали, бронзы. Перспективны композиционные материалы, например, из стали и меди, меди и олова и другие.
Недостатком данного метода является перегрев и окисление напыляемого материала. Металл насыщен кислородом и азотом, содержит различные оксиды. А большое выделение теплоты, выделяющейся при горении дуги, способствует к выгоранию легирующих элементов. Поэтому необходимо применять проволоку, где содержалось бы большое количество легирующих элементов.
Можно проводить напыление порошковой проволокой. Качество покрытий может быть особенно высоким при ведении процесса в камере с общей защитой и распылении металла инертными газами. В этом отношении перспективно ведение процесса в низком вакууме.
Высокочастотное индукционное напылениеВысокочастотное индукционное напыление впервые начали применять в СССР. Высокочастотные аппараты весьма перспективны и особенно целесообразны для применения в стационарных условиях работы на механизированных установках, поточных линиях и других массовых работах, выполняемых в закрытых помещениях цехов.Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
34
КР-МЗ081.012.ПЗ
Аппараты пригодны только для нанесения металлических покрытий из проволоки или прутков, расплавляемых за счёт индукционного нагрева токами высокой частоты.
25343-2246
Рисунок 4
1-вставка, концентрирующее электромагнитное поле
2-индуктор
3-напыляемая проволока
4-подающие ролики
5-направляющая вставка
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
35
КР-МЗ081.012.ПЗ
Помещённый в индуктор стержень (напыляемая проволока) нагревается и расплавляется вихревыми токами, возникающими под действием переменного магнитного поля, образующегося при прохождении высокочастотного тока по катушке (рис. 4) Расплавленный металл распыляется струей сжатого воздуха и наносится на обрабатываемую поверхность. При напылении металлов, активно взаимодействующих с кислородом, вместо сжатого воздуха используются инертные газы. Процесс напыления проводится в камере с инертной атмосферой.
Для плавления металла используют индукционный нагрев токами высокой частоты. Особенностью этого источника является поверхностное плавление металла на небольшую глубину, составляющую десятые доли миллиметра. Глубина проникновения тем меньше, чем больше частота тока, электропроводность металла и его магнитная проницаемость.
Конструктивные параметры распылителя оказывают большое влияние на эффективность процесса (особенно форма и размеры индуктора и концентратора, их взаимное расположение). Диаметр сопла и его длина, а также форма аналогичны электродуговым металлизационным распылителям. Подача к нему сжатого газа осуществляется по периферийным каналам. Индуктор и концентратор охлаждаются водой. При этом теряется значительная часть подведенной энергии. Тепловой КПД распылителя находится в пределе 0,24 - 0,4.
К основным параметрам режима работы при ВЧМ относят мощность высокочастотного генератора, его частоту и давление распыляющего газа. Для получения достаточно высокого энергетического КПД распыления следует подбирать частоту тока в соответствии с диаметром распыляемой проволоки. Так, для стальной проволоки (dп = 5-6 мм) необходима частота около 70*103 Гц. С уменьшением dп требуемая частота резко возрастает. При dп = 3 мм она уже составляет 200*103 Гц.
Увеличение давления распыляющего газа уменьшает средний размер частиц и увеличивает их скорость.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
36
КР-МЗ081.012.ПЗ
Параметры распыляемого материала выбирают в следующих пределах: dп = 3-6 мм, длина отрезков 3-5 м, скорость подачи 0,4 - 1,3м/мин. Необходима высокая степень соосности проволоки и соплового концентратора. Дистанцию напыления выбирают в пределах 50-150 мм. Концентрация потока напыляемых частиц достигает 106 частиц/см2*с.
ВЧМ имеет ограниченное применение, обусловленное значительно более сложным оборудованием и условиями эксплуатации. Метод пригоден для напыления ограниченной номенклатуры материалов, главным образом, сталей. При использовании инертных газов для напыления металлов в покрытиях образуется небольшое количество окислов. Выгорание элементов сплавов, напыляемых данным методом, незначительно, а прочность покрытия с основой высокая.
Аппараты стабильны в работе, образуют хорошо сформированную струю распылённого металла, менее шумны и не выделяют вредного для зрения яркого света.
Однако производительность при этом виде напыления невысокая.
Вакуумное конденсационное напыление
Основными методами вакуумного напыления являются нанесение покрытий методом термического испарения, нанесение покрытий взрывным распылением материала, нанесение покрытий ионным распылением.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
37
КР-МЗ081.012.ПЗ
Покрытия при вакуумном конденсационном напылении формируются из потока частиц, находящихся в атомарном, молекулярном или ионизированном состоянии. Поток частиц получают распылением материала посредством воздействия на него различными энергетическими источниками: методом термического испарения, взрывного испарения – распыление, и ионное распыление твердого материала.
Процесс проводят в жестких герметичных камерах при давлении 13,3-133*103 Па. Благодаря этому обеспечивается необходимая длина свободного пробега напыляемых частиц и защита процесса от взаимодействия с атмосферными газами. Движущей силой переноса частиц в направлении к поверхности напыления является разность в парциальных давлениях паровой фазы.Наиболее высокие давления пара, достигающие 133 Па и более наблюдаются вблизи поверхности распыления.
Процесс состоит из трех стадий:
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
38
КР-МЗ081.012.ПЗ
Переход конденсированной фазы (твердой или жидкой) в газообразную ;Формирование потока и перенос напыляемых частиц на поверхность напыления;
Конденсация паров на поверхности напыления - формирование покрытия.
Для получения качественных покрытий необходимо гибкое управление этими процессами, посредством создания оптимальных режимов их протекания.
Первая стадия процесса должна обеспечивать наряду с регулируемой скоростью и площадью распыления отсутствие в потоке конденсированной фазы в виде жидких или твердых частиц. Во второй стадии необходимо стремиться к формированию потока с максимальной степенью ионизации паровой фазы. Благодаря этому создаются условия для повышения энергии напыляемых частиц и управление потоками.
Наиболее перспективны способы вакуумного конденсационного напыления с ионизацией потока напыляемых частиц, стимулированные плазмой.
К изделиям, напыляемых данным методом, предъявляются следующие основные требования: размеры напыляемых изделий должны соответствовать техническому уровню создания современных установок; материал напыляемого изделия должен иметь невысокое давление насыщенных паров при температуре процесса; возможность нагрева поверхности напыления для повышения адгезионной прочности покрытий.
Вакуумное конденсационное напыление покрытий широко применяют в различных областях техники.
107230-144600.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
39
КР-МЗ081.012.ПЗ

Рисунок 5
Схема этого вида напыления показана на рис. 5
1-базовая плита;
2-камера;
3-распыляемый материал;
4-подведение энергии для распыления материала;
5-поток напыляемых частиц;
6- заслонка;
7-напыляемое изделие;
8-покрытие;
9-нате-катель рабочего газа;
10-экран
Преимущества и недостатки
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
40
КР-МЗ081.012.ПЗ
Преимущества заключаются в высоких физико-механических свойствах покрытий, возможности получения покрытий из синтезированных соединений (карбидов, нитридов, оксидов...); нанесение тонких и равномерных покрытий; использование для напыления широкого класса неорганических материалов. Технологические процессы, связанные с вакуумным конденсационным напылением не загрязняют окружающую среду и не нарушают экологию. В этом отношении они выгодно отличаются от химических и электролитических методов нанесения тонких покрытий.
К недостаткам относят невысокую производительность процесса (скорость конденсации около 1 мкм/мин), повышенную сложность технологии и оборудования, низкие показатели энергетических коэффициентов распыления и напыления
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
41
КР-МЗ081.012.ПЗ
Газопламенное напылениеГазопламенным называют процесс получения покрытий из различных материалов, основанный на нагреве материала до жидкого состояния и его распылении с помощью газовой струи.
Этот вид наплавки применяется наряду с электродуговыми методами наплавки. Но по сравнению с последними газопламенная наплавка имеет более низкую Производительность. Положительным качеством этой наплавки является то, что она позволяет гибко и независимо регулировать нагрев основного и присадочного металла. Применяется газопламенная наплавка в основном Для наплавки латуни, черных металлов и твердых сплавов на сталь и чугун.
Начнем с описания процесса наплавки латуни. Данный способ позволяет применять наряду с ацетиленом также такие газы-заменители, как бутан, пропан, природный газ. Мощность применяемого пламени горелки (номер наконечника) определяют по следующей схеме:
Толщина наплавляемого слоя (в мм) Диаметр прутка (в мм) Номер наконечника
3-4 4-6 4
5-6 8-10 5
6-7 10-12 6
Самые лучшие результаты можно получить при применении специальных наплавочных латуней, в которых уменьшено содержание кремния. Конкретно это марка ЛК 62-02, или же латунь легированная никелем — ЛНК 56-03-6.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
42
КР-МЗ081.012.ПЗ
При наплавке латуни на сталь и чугун обязательно применение флюса. Лучше всего зарекомендовал себя газообразный флюс БМ-1, который подается непосредственно в пламя. Этот процесс получил наименование газофлюсовой наплавки. При наплавке простых латуней могут использоваться те же флюсы, которые применяются и при сварке латуней. Чтобы получить эффект дополнительного флюсования, используется флюс паста № 3. Этот флюс вводится вручную.
Сама наплавка ведется левым способом непрерывно или участками с обязательным перекрытием предыдущего участка на 15—20 мм.
При наплавке прямолинейных швов допускается наклон наплавляемой поверхности под углом 8—15° к горизонту для увеличения высоты наплавляемого слоя. При наплавке кольцевых швов угол наклона поверхности не должен превышать 40° к горизонту.
Температура пламени газовой горелки не превышает 2850° С, поэтому газопламенным напылением нельзя получать покрытия из наиболее тугоплавких металлов.
Можно также применять пропан, бутан, водород, метилацетиленпропан.
Назначение установки нанесение порошковых материалов с температурой плавления до 2273...2473 К. Необходимо в этом случае использовать кислородно-ацетиленовую смесь. В пламя, которое образуется при сжигании ацетилена в кислороде, подаётся через ниппель 3 газопорошковая смесь. Как транспортирующий газ используется кислород.
В нижней части рукоятки расположены два вентиля 5 со штуцерами для подачи соответственно кислорода и ацетилена.
В корпусе распылителя расположен инжектор 6 для получения горючей смеси газов. Система сопел 1, 11, 12 построена с расчётом Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
43
КР-МЗ081.012.ПЗ
возможности применения насыщенной горючей смеси. Поворотом сжимающего сопла 1 вокруг своей оси можно регулировать подачу кислорода. В газовом сопле 11 сделаны отверстия, через которые поступает кислород в пустоту, которая образована внешней поверхностью подачи порошка и внутренней поверхностью факела пламени. К ниппелю 3 присоединён шланг, через который к распылителю поступает смесь транспортирующего газа и порошка.

Рисунок 8
На рис.8 показан газопламенный распылитель.
сопло
гайка
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
44
КР-МЗ081.012.ПЗ
ниппель4,7-уплотнитель5-вентиль6-инжектор8-гайка
9-корпус головки
10-разсекатель
11-сопло газовое
12- сопло порошковое
Для ручного и механизированного процесса нанесения функциональных покрытий из тугоплавких порошков широкой номенклатуры используется установка УГПУ. Установка рассчитана на использовании смесей ацетилен-кислород и пропан-бутан-кислород.
При работе на ацетилен-кислородных смесях можно наносить покрытия из материалов, с температурой плавления до 2050° С. При работе на смеси пропан-бутан-кислород, можно наносить покрытия из порошков с температурой плавления до 1500° С.
Установка состоит из пульта управления, двух порошковых дозаторов, распылителя, кислородного, ацетиленового и пропанового редукторов.
Преимущества и недостатки
Преимуществами газопламенного метода напыления являются: небольшое окисление металла, мелкий его распыл, достаточно высокая прочность покрытия. При этом необходимо также учитывать сравнительно невысокую Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
45
КР-МЗ081.012.ПЗ
производительность процесса (2-4 кг/ч). Технология газопламенного напыления довольно проста, а стоимость оборудования и затраты на эксплуатацию низкие; высокие значения коэффициента использования материала (КИМ) при проволочном распылении.
К конструктивным параметрам, оказывающим наибольшее влияние на эффективность процесса относят: диаметр газового сопла, диаметр отверстий по периферии сопла, угол наклона оси отверстий к оси распылителя. Характер истечения струи и ее теплофизические свойства в значительной мере зависят от размеров и профилирования обжимающего сопла. Обычно конструктивные параметры газопламенного распылителя рассчитывают или выбирают экспериментально.
Принцип процесса дозвукового плазменного напыления
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
46
КР-МЗ081.012.ПЗ
Остановимся на некоторых характерных чертах плазменного напыления с использованием сверхзвуковых струй, поскольку этот метод является наиболее передовым и имеет ряд существенных преимуществ. Добавление метана или пропан-бутана в воздух, использование газовоздушной смеси в качестве плазмо образующего газа, делает высокотемпературный участок плазменной струи, в котором происходит нагрев и ускорение частиц порошка, более протяженным, а профиль температур и скоростей более заполненным. Это играет решающую роль в улучшении качества покрытий и повышения производительности процесса напыления. Характер траектории частиц порошка при боковом вдув в снося плазменную струю зависит от градиента скорости в ней. Высокая скоростная и температурная неравномерность по сечению порошкового потока в плазме струи при подаче под срез сопла плазмотрона обусловлено свойствами плазменной струи. Траектория полета частиц определяется множеством факторов. Профиль скоростей и температур Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
47
КР-МЗ081.012.ПЗ
для плазмы продуктов сгорания характеризуется меньшей неоднородностью, поэтому порошковый поток глубже проникает в струю, происходит более равномерный нагрев всех частиц, независимо от траектории их полета. В плазме продуктов сгорания (независимо от траектории полета, размеров и формы частиц) аэродинамический и тепловое воздействие на нее более равномерно.Высокая теплоотдача в частиц порошка и лучшие разгонные свойства плазмы продуктов сгорания по сравнению с воздушной или азотной требуют корректировки времени пребывания частиц порошка в высокотемпературной зоне, оптимальный нагрев обеспечивается при более высоких скоростях. Для этого необходимо увеличивать расход газа или уменьшать диаметр сопла. Повышенная скорость частиц и равномерное их прогрев по всему сечению обеспечивают повышение плотности и прочности сцепления покрытия с основанием. Профиль скоростей и температур частиц в поперечном сечении пятна напыления в момент контакта с основанием характеризуется меньшей неоднородностью по сравнению с напылением в инертных газах. Поэтому при относительном перемещении плазматрона и детали на поверхность последней всегда попадают частицы с высоким энергетическим уровнем.
Благодаря этому периферийные частицы, участвующие в формировании покрытия, не так ухудшают качество, что способствует более благоприятному распределению прочности сцепления и пористости покрытия по пятну напыления.В плазме продуктов сгорания периферийные частицы достигают основания с более высоким энергетическим уровнем. Это особенно важно при формировании первого осаждения моно слоя покрытия, ответственного за адгезионную прочность сцепления. Улучшаются также интегральные показатели качества покрытий.Изучено влияние различных факторов (расходов порошка условий напыления; износа электродов) при сверхзвуковом газовоздушной Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
48
КР-МЗ081.012.ПЗ
плазменном напылении порошков с существенно разными теплофизическими свойствами: алюминиевого сплава и оксида алюминия - на качество покрытий.
Преимущества технологии напыления: 1. Возможность нанесения покрытий на изделия, изготовленные практически из любого материала. 2. Возможность напыления различных материалов с помощью одного и того же оборудования. 3. Отсутствие ограничений по размеру обрабатываемых изделий. Покрытие можно напилить как на большую площадь, так и на ограниченные участки больших изделий. 4. Возможность применения для увеличения размеров детали (восстановление и ремонт изношенных деталей машин). 5.Относительная простота конструкции оборудования для напыления, его малая масса, несложность эксплуатации оборудования для напыления, возможность быстро и легко перемещаться. 6. Возможность широкого выбора материалов для напыления. 7. Небольшая деформация изделий под влиянием напыления. Многие способы поверхностной обработки изделия требуют нагрева до высокой температуры всего изделия или значительной его части, что часто становится причиной его деформации. 8. Возможность использования напыления для изготовления деталей машин различной формы. 9.Простота технологических операций напыления, относительно небольшая трудоемкость, высокая производительность нанесения покрытия. 10.Не требуется специальной дорогостоящей обработки (очистки) продуктов, загрязняющих окружающую среду, в отличие от средств очистки и нейтрализации при гальванических видах обработки изделий.Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
49
КР-МЗ081.012.ПЗ
Напыление имеет отличительные особенности, знание которых необходимо для правильного выбора технологии нанесения покрытий для каждого конкретного случая. Для выбора оптимального способа нанесения покрытия необходимо учитывать форму и размеры изделий, требования, предъявляемые к точности нанесения покрытия, его эксплуатационными свойствами, расходы на основное и вспомогательное оборудование, сварочные материалы и газы, на предыдущую окончательную обработку покрытий, условия труда и другие факторы производственного и социального характера.

Конструктивная схема установки для плазменного напыления.
Она включает блок электропитания 1, пульт управления 2, модуль 3 подачи горючего газа, блок 4 подачи порошка, унифицированный плазмотрон 5, комплект 6 кабелей и шлангов, кабель 7 подключения к полуавтомату.
Установка оснащена плазмотроном для нанесения керамических и металлических порошков с частицами размером 40-120 мкм. Плазмообразующим газом служит смесь сжатого воздуха с пропаном или природным газом. Наибольшая производительность установки составляет 10 кг/ч керамического и 25 кг/ч. металлического порошков. Мощность плазмотрона не больше 60 кВт. Рабочее напряжение и ток соответственно 170-180 В и 100-300 А.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
50
КР-МЗ081.012.ПЗ
НПП «ТОПАС» предлагает гаму установок, построенных на блочно модульному принципе, которые используют доступную и дешевую смесь природного газа с воздухом в качестве рабочего газа. Установка плазменного напыления «ТОПАС-60» с плазмотроном мощностью 60 кВт, раздельной (или общей по желанию заказчика) подачей газа предназначенная для эксплуатации в составе автоматизированных и механизированных комплексов.
Техническая характеристика установки «ТОПАС-60»:
Плазмообразующий газ Воздух + метан (пропан-бутан)
Напряжения питания, В3х380 (300)
Рабочее напряжение, В170-180
Сила тока, А 100-300
КПД плазмотрона, % 70
Продуктивность напыления, кг/ч.
Металлы 25
Керамика 10
В таком случае в плазмотроне достигается следующее:   1. Стабилизация длины дуги что на уровне выше самостабилизирующейся.   2. Расширение диапазона регулирования среднемассовои энтальпии в плазменной струе.   3. Снижение пульсаций (регулярных и нерегулярных) параметров дуги и, соответственно, плазменной струи.   4. Уменьшение крупномасштабной турбулентности в плазменном струи, соответственно рассеяния напыляемых частиц.  5. Воспроизводимость всех параметров плазменной струи (скорость и энтальпия, их пульсационные и усредненные значения, профили поперек Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
51
КР-МЗ081.012.ПЗ
струи и распределения вдоль) в течение заданного гарантированного времени работы чистку плазмотрона.   6. Очень важное требование для всех промышленных плазмотронов - это простота, удобство обслуживания, надежность и ремонтопригодность.    При оптимизации геометрии дуговой канала плазмотрона учтены новые физические эффекты, связанные с: перекачкой неравновесной избыточной колебательной энергии молекулярных газов плазмы продуктов сгорания в ультразвук и его интенсивным поглощением ниже по потоку. Это достигается за счет создания двух зон (прикатодном и прианодна) с сильной колебательной неравновесной в тепловом слое дуги.Благодаря такой трансформации энергии плазмы интенсифицируются дробления крупномасштабной турбулентности и переход к диффузной привязки дуги на аноде. В конечном счете это приводит к тому, что:- В плазмотроне с рекуперативным охлаждением МЭО имеет местожесткая пространственная стабилизация дуги и ее опорных пятен, к.п.д.повышается и достигает 80-90%;- Длина начального участка плазменной струи увеличивается на 2-3 калибра за счет снижения рассеиваемой мощности в погранслое при выделении в открытую атмосферу и неравновесных релаксационных процессов в скачках уплотнения;- Профили температур и скоростей в струе становятся более заполненными. Плазмотрон с рекуперативным охлаждением МЭО работает на до-и сверхзвуковом режимах выделения плазменной струи в диапазоне чисел Маха на срезе сопла 0,3-1,3 и среднемассовои температуре торможения (4-7) * 10 К.  Установка может комплектоваться плазмотронами в различных исполнениях, ручной и машинной, напыления наружных и внутренних поверхностей.Выбор метода восстановления
Вывод:
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
52
КР-МЗ081.012.ПЗ
Таким образом, из всех перечисленных выше способов восстановления шеек чугунных коленчатых валов видно, что наилучшие результаты дает способ дозвукового плазменного напыления.
Преимущества метода плазменного напыления:
• Высокая плотность покрытия с низкой пористостью (0,1%);
• Низкое содержание оксидов в напыленном слое;
• Высокие адгезионные свойства;
• Высокая температура плазмы позволяет напылять тугоплавкие материалы;
• Широкий диапазон напыляемых материалов;
• Твердость до 60 HRC;
Выбор Газа
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
53
КР-МЗ081.012.ПЗ
Традиционно для плазменного напыления используют аргон и смесь аргона с водородом, водород или гелий и другие газы. Дороговизна и дефицитность инертных плазмообразующих газов обусловили трудности практической реализации и суживали географию использования процессов плазменного напыления в целом. Это обстоятельство являлось одним из основных факторов успешного развития в прежнем СССР процессу плазменного напыления с использованием как плазмообразующих газов смеси воздуха с горючим углеводородным газом (метаном, пропан-бутаном). Экономичность и техническая целесообразность употребления газовоздушных смесей особенно оказывается с увеличением мощности плазмотрона и переходом к сверхзвуковым скоростям, когда оптимальные режимы смещаются в область больших расходов плазмообразующего газа и снижается время контакта частей с окружающей атмосферой. В современной технологии плазменного напыления используют смесь воздуха и пропану, и пропанбутана. Использование установок дозвукового плазменного напыления целесообразно во всех случаях, когда возникает необходимость в высокой производительности и высококачественных покрытиях. Исключение высокочистых инертных газов делает этот процесс экономическим и доступным.
Пропорции и расчет.
С3Н8 + 72 О2 → 3СО + 4Н2О;
На 1 моль С3Н8 необходимо 3,5 молей О2;
В воздухе ≈ 20% кислорода;
На 1 моль С3Н8 необходимо (3,5х5) молей воздуха;
18,5моля -100%1моль -х% ⟹ х= 10018,5≈5,4%Для плазменного напыления используем смеси воздуха (94,6%) с метаном (5,4%).
Выбор порошкового материалаІзм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
54
КР-МЗ081.012.ПЗ
В большинстве случаев напыляемые материалы могут поставляться в виде порошков. При напылении порошка можно получить покрытие даже в случае неполного проплавления нагревается порошка. Напыление проволоки или прутка невозможно без полного расплавления напыляемого материала. Поэтому по сравнению с порошковым напылением при прутковой или проволочном напылении образуются частицы на начальном этапе движения имеют более высокую температуру и скорость, что обеспечивает и более высокую энергию столкновения частиц с поверхностью и повышает прочность сцепления покрытия с основанием. Однако при проводном или пруткового напылении образуются расплавленные частицы быстро охлаждаются. При порошковом же напылении высокотемпературная область пламени по сравнению с проводным имеет большую протяженность, что позволяет эффективно использовать эту область для нагрева летящих частиц.
Основным преимуществом порошкового напыления является низкая стоимость и простая технология получения порошков металлов, сплавов и химических соединений, из которых невозможно изготовить проволоку или пруток обычными методами ввиду их высокой твердости и хрупкости.
Частицы порошков должны иметь сферическую или комкоподибну форму. Такие порошки обладают хорошей сыпучести, что позволяет достаточно просто регулировать и поддерживать расход напыляемого материала.
Для напыления в основном используют порошок с размером частиц 40-100 мкм. При хранении и использовании необходимо обращать внимание на то, чтобы порошки были сухими.
Напыление покрытий из самофлюсующиеся сплавов и дальнейшее проплавления позволяет получать покрытия без пористости. Самофлюсующиеся сплавы представляют собой сплавы на основе никеля, никеля и хрома или кобальта, содержащие добавки бора и кремния.
Название напыляемого порошка СНГН-55. Химический состав порошка: 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% .Твёрдость получаемого покрытия 53-58 HRC. Диаметр частиц порошка d - 20-50 мкм.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
55
КР-МЗ081.012.ПЗ
Для восстановления шатунных шеек коленчатого вала автомобиля ВАЗ 2108-09 я выбрал этот порошок так как он дает возможность получить покрытие, обладающее прочностью, эрозионной стойкостью, коррозионной стойкостью, устойчивостью к окислению при высоких температурах и т.д.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
56
КР-МЗ081.012.ПЗ
Алгоритм технологического процесса восстановления коленчатых валов двигателей ВАЗ 2108-09:
Подготовка коленвала (Выпресовывание штифтов, выкручивание заглушек, и др.)

Разделка трещин
Мойка
Дефектация



Заваривание трещин
Заваривание шпоночных пазов и отверстий под штифты
Наплавление резьбы, фланца, поверхности под шкив и зубчатое колесо


Обтачивание поверхности фланца под шкив и шестерню
Правка вала

Шлифование фланца поверхности под шкив и шестерню


Черновое шлифование коренных и шатунных шеек
Правка вала
Наплавка, напыление коренных и шатунных шеек



Чистовое шлифование коренных и шатунных шеек
Ремонт резьбовых отверстий
Шлифование коренных и шатунных шеек к ремонтному размеру



Консервация
Контроль коренных и шатунных шеек
Балансировка коленвала



Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
57
КР-МЗ081.012.ПЗ
Контроль качества поверхностиКонтроль качества продукции является необходимым элементом технологии, что обеспечивает ее надежность в условиях промышленного производства. Многофакторность процесса плазменного напыления обусловливает его чувствительность к отклонениям в режиме и повышает значимость элемента контроля качества покрытий.
К числу неразрушающих относятся контроль внешнего вида, измерение толщины, шероховатости поверхности покрытия, определения износостойкости методом царапания, сквозной пористости на основе из железных, никелевых и медных сплавов, а также некоторые способы оценки прочности сцепления. По внешнему виду покрытия контролируют с целью выявления внешних дефектов: сколов, трещин, вздутий, наплывов, отслоений. Для обзора покрытий следует применять перхоти 10- кратного увеличения ИЛИ типов-3, И-4 (ГОСТ 8309 - 75, ГОСТ 25706 - 83) при достаточном освещении . Если рабочее место освещается лампами накаливания, то его освещенность должна быть не менее 150 же. При использовании люминесцентных ламп освещенность должна быть выше - не менее 300ж. При естественном освещении коэффициент естественной освещенности покрытия не менее 1.5. Толщину покрытий измеряют штангельциркулями, микрометрами, а также специальными товщинометрами различного типа. Толщину покрытия на деталях простой формы и небольших размеров измеряют штангенциркулями. Можно применить штангенциркуль изготовлен из высококачественных сталей. Измерительные поверхности губок закаленные. Изготавливаются из углеродистой и нержавеющей сталей, со значением отсчета 0,05 мм и 0,1 мм, 1 и 2 классов точности, с дюймовой и метрической шкалами. Твердость измерительных поверхностей:
- из углеродистой стали не менее 53 НRС;
- из нержавеющей стали не менее 51,5 HRC.
Подготовка порошков
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
58
КР-МЗ081.012.ПЗ
Для определения размеров частиц часто используют ситовой анализ (ГОСТ 3584-73). Набор сит с размером в свете 0,05; 0,063; 0,1 и 0,125 мм позволяет простым способом оценить гранулометрический состав порошка. Существуют и другие способы определения гранулометрического состава порошков, особенно мелкодисперсных с размером частиц менее 40 мкм.
Обязательной операцией при подготовке является сушка или прокаливания порошка, при этом улучшается его сыпучесть, уменьшается количество связанной или адсорбированной влаги, органических загрязнений. Для сушки порошка температура составляет 120-1500 С. При более высоких температурах наблюдается интенсивное окисление порошка. Для сушки металлических порошков и прокаливания используют металлические провода с толщиной засыпки 5-10 мм. Время обработки выбирают в пределах 2-5 часов. Сушку и прокаливание порошков осуществляют в печах или шкафах.
Готовя порошки для напыления, полезно проверить их сыпучесть. Для этого используют методы, принятые в порошковой металлургии.
Подготовительные процессы перед напылением
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
59
КР-МЗ081.012.ПЗ
Перед напылением покрытий изделия проходят ряд операций по очистке поверхности от жирных и других загрязнений, приданию ей шероховатости и, если это нужно, изменению геометрических размеров. При подготовке к напылению можно ограничиваться одной из этих операций либо применять разные их сочетания. В ряде случаев при нанесении покрытий на сухую и чистую поверхность пористых и волокнистых материалов, как, например, бетон, керамику, картон и др. никакой подготовки поверхности не требуется.
Очистка изделий от загрязнений выполняется обычными средствами: обтиркой, промывкой в растворителях, нагревом, применяемом для удаления остающегося в порах и трещинах масла, удалить окисные плёнки.
Существуют различные способы удаления масла с поверхности детали. Наиболее распространёнными являются промывки растворителями и щелочными растворами. Минеральные масла удаляют путём растворения трихлорэтиленом, перхлорэтиленом и др. Наиболее предпочтительным является обезжиривание парами трихлорэтиленом. Однако пары этого вещества вредны для здоровья. Для щелочной промывки обычно используют растворы каустической соды или карбоната натрия. После щелочной промывки производится промывка водой.
В деталях из пористых материалов в порах может оставаться масло, которое при напылении в результате нагревания выделяется на поверхность, что ухудшает сцепление покрытия с основой. Такие детали после обезжиривания должны подвергаться отжигу при температурах 260-530° С, в процессе которого происходит выгорание масла.
Окисные плёнки удаляют с поверхности в основном механически, обдувкой кварцевым песком, корундом, стальной крошкой. Для удаления окисных плёнок со стальных деталей иногда используют травление в азотной, соляной и других кислотах.
Перед напылением проводим предварительную шлифовку шатунных шеек. Материал шлифовального круга ПП 750x25x305-25A-40-CT2-K3-A ГОСТ 2424-83 на круглошлифовальном станке 3В423. После предварительного шлифования необходимо вставить штифт в отверстие шатунной шейки. Конический медный штифт для защиты отверстия шейки перед посадкой смазать серебристым графитом.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
60
КР-МЗ081.012.ПЗ

Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
61
КР-МЗ081.012.ПЗ
Выбор оборудования и технологической оснастки.
№ п/п Оборудование, оснастка Тип, марка Габарит-ные размеры в мм.
Дл.Шир.
Выс.
1 Монтажный стол ОРГ-1468-01-090А 1900х1900
2 Токарно-винторезный станок 16К20 2505х1190х1500
3 Круглошлифовальный станок ЗВ423 5650х2530х1830
4 Установка для напыления «ТОПАС-60» -
Технологические расчеты
Определение толщины наносимого покрытия, промежуточных
Значение толщины покрытия рассчитывается по формуле:

где dн – номинальный диаметр вала, мм;
dиз – изношенный диаметр вала, мм;
2Zпред.обр. – припуск на предварительную обработку, мм;
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
62
КР-МЗ081.012.ПЗ
2Zпосл.обр.– припуск на последующею обработку, мм;
Расчет начат с нахождения припуска на предварительное шлифование шатунной шейки.
Расчетный минимальный припуск:

где - высота микронеровностей;
- толщина дефектного слоя;
- суммарное отклонение расположения обрабатываемой поверхности.
- погрешность установки. При обработке в центрах = 0.
,
где - отклонение оси от прямолинейности;
- погрешность центрирования;
,
где - удельная кривизна детали. Для предварительного шлифования принято =0,5 мм;
L – длина заготовки, мм. Принято L=488 мм.
,
мм;
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
63
КР-МЗ081.012.ПЗ
мм;
мм;
мм;
Значения максимального припуска определяется по формуле:
2Zmax = 2Zmin + δп – δв,
где δп – допуск на размер на предыдущем переходе;
δв - допуск на размер на выполняемом переходе.
Определяется максимальный припуск:
на предварительное шлифование:
2Zmax = 0,6 + 0,2 – 0,05 = 0,75 мм;
Наибольший и наименьший диаметр определяются по формулам:
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
64
КР-МЗ081.012.ПЗ
dmin = dиз- 2Zmax i+1;
dmax = dиз- 2Zmin i+1;
Определяется максимальный и минимальный диаметр детали:
dmin = 46,6 - 0,75 = 45,85 мм;
dmax= 46,6 - 0,6 = 46 мм;
Нахождение припуска на черновое шлифование:
мм;
мм;
мм;
мм;
2Zmax = 0,6 + 0,2 – 0,05 = 0,75 мм;
dmax = 47,83 + 0,75 = 48,58 мм;
dmin = 47,83 + 0,6 = 48,43 мм;
Нахождение припуска на чистовое шлифование шатунной шейки:
мм;
мм;
мм;
мм;
мм;
2Zmax = 0,132 + 0,05 – 0,005 = 0,177 мм;
dmax = 47,83 + 0,177 = 48 мм;
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
65
КР-МЗ081.012.ПЗ
dmin = 47,83 + 0,132 = 47,97 мм;
Толщина покрытия:
мм;
мм;
Определение режимов напыления.
Режимы напыления не являются расчётными или нормативными величинами и задаются согласно априорной информации из справочных руководств, литературных источников и производственного опыта. Отработка параметров должна производится при освоении данного технологического процесса на рабочем месте.
В процессе напыления должно контролироваться качество выполнения работы. При попадании на поверхность напыления крупных капель металла, кусочков проволоки и т.п., процесс должен быть остановлен, дефекты удалены металлической щеткой или напильником. В крайнем случае крепко приварившиеся капли металла могут быть удалены острозаточенным зубилом легкими ударами молотка.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
66
КР-МЗ081.012.ПЗ
По окончании операции должны быть обеспечены условия для равномерного медленного охлаждения детали. Деталь помещается на деревянную подставку в шкаф и охлаждается до температуры окружающего воздуха.
Режимы напыления для шатунных шеек коленчатого вала:
- Материал порошка – СНГН-55
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
67
КР-МЗ081.012.ПЗ
Химический состав порошка: 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% .Твёрдость получаемого покрытия 53-58 HRC. Диаметр частиц порошка d - 20-50 мкм. Напыление производится в 2 слоя. Общая толщина покрытия 2,5 мм на сторону.
Плазмообразующий газ:
Пропорции и расчет:
С3Н8 + 72 О2 → 3СО + 4Н2О;
На 1 моль С3Н8 необходимо 3,5 молей О2;
В воздухе ≈ 20% кислорода;
На 1 моль С3Н8 необходимо (3,5х5) молей воздуха;
18,5моля -100%1моль -х% ⟹ х= 10018,5≈5,4%Для плазменного напыления используем смеси воздуха (94,6%) с метаном (5,4%).
Сила тока: I= 300 А;
Напряжение дуги: U = 180 В.;
Мощность: 60 кВт
Расчет режимов резания при механической обработке шатунных шеек коленчатого вала.
Предварительное шлифование шатунных шеек.
Требуемый диаметр: 45,9 мм;
Диаметр шлифуемой детали: 46,6 мм;
Используется круглошлифовальный станок 3В423;
Длина обрабатываемой шейки: Lш – 30 мм;
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
68
КР-МЗ081.012.ПЗ
Количество шеек – 4.
Выбран шлифовальный круг – ПП 750Х25Х305 25А-40-СТ2-К3-А ГОСТ 2424-83.
Расчетная скорость вращения детали:
,
где dд – диаметр шлифуемой поверхности, мм;
Т – стойкость шлифовального круга. Принято Т=40 мин;
t – глубина резания при шлифовании, мм.
Значения (Сv, k, m, t. x,) приняты по
м/мин;
Расчетная частота вращения детали:
, об/мин.
- частота вращения детали находится в пределах паспортных данных станка.
Скорость вращения шлифовального круга:
,
где Dк – диаметр шлифовального круга, мм;
- частота вращения шлифовального круга. Принято по паспортным данным станка - 1200 об/мин.
м/мин;
Скорость перемещения стола:
,
где Sпр – перемещение обрабатываемой детали вдоль ее оси за один оборот;
,
где Вк – ширина шлифовального круга, мм;
- расчетный коэффициент шлифования.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
69
КР-МЗ081.012.ПЗ
= 0,35
мм/об;
мм/мин;
Чистовое шлифование шатунных шеек.
Требуемый диаметр: 48,5 мм;
Диаметр шлифуемой детали: 51 мм;
Используется круглошлифовальный станок 3В423;
Длина обрабатываемой шейки: Lш – 30 мм;
Количество шеек – 4.
Выбран шлифовальный круг – ПП 750Х25Х305 25А-40-СТ2-К3-А ГОСТ 2424-83.
Расчетная скорость вращения детали:
,
где dд – диаметр шлифуемой поверхности, мм;
Т – стойкость шлифовального круга. Принято Т=40 мин;
t – глубина резания при шлифовании, мм.
Значения (Сv, k, m, t. x,) приняты по
м/мин;
Расчетная частота вращения детали:
,
об/мин.
- частота вращения детали находится в пределах паспортных данных станка.
Скорость вращения шлифовального круга:
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
70
КР-МЗ081.012.ПЗ
,
где Dк – диаметр шлифовального круга, мм;
- частота вращения шлифовального круга. Принято по паспортным данным станка - 1200 об/мин.
м/мин;
Скорость перемещения стола:
,
где Sпр – перемещение обрабатываемой детали вдоль ее оси за один оборот;
,
где Вк – ширина шлифовального круга, мм;
- расчетный коэффициент шлифования.
= 0,35
мм/об;
мм/мин;
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
71
КР-МЗ081.012.ПЗ
Мощности выбранного станка достаточно для чернового шлифования на выбранных режимах.
Предварительное шлифование шатунных шеек.
Требуемый диаметр: 47,98 мм;
Диаметр шлифуемой детали: 48,5 мм;
Используется круглошлифовальный станок 3В423;
Длина обрабатываемой шейки: Lш – 30 мм;
Количество шеек – 4.
Выбран шлифовальный круг – ПП 750Х25Х305 25А-16-СМ1-К3-А ГОСТ 2424-83.
Расчетная скорость вращения детали:
,
где dд – диаметр шлифуемой поверхности, мм;
Т – стойкость шлифовального круга. Принято Т=40 мин;
t – глубина резания при шлифовании, мм.
м/мин;
Расчетная частота вращения детали:
, об/мин.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
72
КР-МЗ081.012.ПЗ
- частота вращения детали находится в пределах паспортных данных станка.
Скорость вращения шлифовального круга:
,
где Dк – диаметр шлифовального круга, мм;
- частота вращения шлифовального круга. Принято по паспортным данным станка - 1200 об/мин.
м/мин;
Скорость перемещения стола:
,
где Sпр – перемещение обрабатываемой детали вдоль ее оси за один оборот;
,
где Вк – ширина шлифовального круга, мм;
- расчетный коэффициент шлифования.
= 0,35

мм/об;
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
73
КР-МЗ081.012.ПЗ
мм/мин;
Мощности выбранного станка достаточно для чернового шлифования на выбранных режимах.
Полученные результаты внесены в таблицу 2.6.
Обрабаты-ваемаяповер-хностьНаименова-ние операции Vд,
м/
мин n, об/
мин t,
мм S, мм/
об
Шатунные шейки Предварительное
шлифование 16,7 111 0,6 0,03
Черновое шлифование 17 116 0,6 0,03
Чистовое шлифование 16,9 112 0,15 0,005
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
74
КР-МЗ081.012.ПЗ

Расчеты напыления:
Рассчитываем плотность:
пор = 0,70*Ni + 0,17*Cr + 0,04*B + 0,04*Si + 0,03*Fe + 0,01*Mn + 0,01*C =0,7*8,902 + 0,17*7,18 + 0,04*2,34 + 0,04*2,33 + 0,03*7,874 + 0,01*7,21 + 0,01*2,25 = 7,97 г/см3.
Плотность наплавляемого металла (ρпорошка=7,97), г/см3;
Рассчитываем площадь поверхности:
S= π d2
S= 3,14 *462=6644,24 мм2
S = 6644 мм2
Рассчитываем объём поверхности:
V = S • д где д - толщина покрытия, равная 2,5 мм
V=6644•2,5=16610мм3 =16,610см3
Рассчитываем массу порошка:
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
75
КР-МЗ081.012.ПЗ
mтеор. = ρпорошку· V = 7,97 г/см3 • 16,610 см3 = 132,4 г.
П=10% - пористость
КИМ=35% - коефициент использования материала
Mпракт.1=1,35 mтеор – 0,1 mтеор=1,25 mтеор
Mпракт.1 =1,25*132,4 = 1,25*132,4 =165,5 г.
Mпракт.= Mпракт.1 • 4=165,5 • 4 = 662 г
Рассчитываем время:
Производительность установки «ТОПАС-60» = 5 кг/ч;
Tмаш= 4∙МистМпроиз=4∙0,16555 = 0,6625 =0,0132 ч
Тр.к.= Ktмаш(1-0,15)=0,0132∙20,85=0,31 ч=0,31*60=18,6 мин
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
76
КР-МЗ081.012.ПЗ

Обработка покрытияПосле того, как было нанесено покрытие, необходимо оплавить деталь газовой горелкой. Это необходимо для того, чтобы избавиться от пор в первую очередь. Этот метод очень распространён. При этом используют в качестве окислителя кислород, а в качестве горючего - ацетилен или пропан. Нагрев осуществляют спокойным нейтральным пламенем. Но необходимо обращать внимание на то, чтобы температура была не слишком высокой. При чрезмерном нагревании может произойти стекание покрытия и его толщина станет неравномерной.
Так же необходимо обработать покрытие резанием и затем отшлифовать.
Для обработки можно использовать быстрорежущий и твердосплавный инструмент.
Можно проводить как мокрое, так и сухое шлифование. Мокрое предпочтительнее в случаях, когда не возникает проблем, связанных с проникновением охлаждающей жидкости в поры.
После окончательного шлифования поверхность должна иметь матовый блеск.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
77
КР-МЗ081.012.ПЗ

Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
78
КР-МЗ081.012.ПЗ
Безопасность жизнедеятельности труда и экология.
Промышленная санитария.
Параметры микроклимата.
На рабочем месте организм человека подвергается воздействию факторов воздушной среды (состав воздуха, температура, влажность, скорость движения воздуха и другое). Особое внимание следует уделить параметрам микроклимата производственных зданий. Микроклимат, оказывая непосредственное воздействие на один из важнейших физиологических процессов – терморегуляцию.
Теплопродуция организма в состоянии покоя составляет для “стандартного человека” (масса 70 кг, рост 170 см, поверхность тела 1,8 м2) до 283 кДж в час. При легкой физической работе – более 283 кДж в час, при работе средней тяжести до 1256 кДж в час и при тяжелой – более 1256 кДж в час.
Отдача тепла организмом зависит от условий микроклимата, котрый определяется комплексом факторов, влияющих на теплообмен: температурой, влажностью, скоростью движения воздуха и радиационной температурой окружающих человека предметов.
Если между организмом человека и окружающей средой не будет нормального теплообмена, то этот повлечет заболевание человека.
Потеря тепла телом человека путем излучения может ориентировочно оцениваться по закону Стефана – Больцмана и рассчитывается по формуле:
Е = К · (Т14 – Т24) ,
где, Е – энергия электромагнитного излучения с еденицы поверхности тела в еденицу времени;
К – коэффициент;
Т1 – абсолютная температура кожи человека;
Т2 – абсолютная температура окружающих поверхностей.
Из уравнения следует, что при Т1 > Т2 радиационный баланс отрицательный, человек теряет тепла больше, чем получает; при Т1 < Т2 радиационный баланс Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
79
КР-МЗ081.012.ПЗ
положительный, человек получает тепла больше, чем отдает, при этом возможно перегревание организма.
Потеря тепла осуществляется в результате соприкосновения тела человека с окружающим воздухом (конвекция) или с окружающими предметами (кондукция). Основное количество тепла теряется посредством конвекции. Если температура воздуха возрастает, потеря тепла конвекцией уменьшается и при температуре 35 – 36 0С прекращается. Потеря тепла конвекцией увеличивается при увеличении скорости движения воздуха, которая не должна превышать 2-3 м/с, так как это может привести к переохлаждению организма. Ускоряет теплоотдачу повышение влажности воздуха, влажный воздух более теплоемкий. Но и здесь есть свои ограничении. Большая влажность воздуха (свыше 70%) неблагоприятно влияет на теплообмен как при высоких, так и при низких температурах. Если температура воздуха выше 30 0С (высокая), то большая влажность затрудняет испарение пота, ведет к перегреванию.
При низкой температуре высокая влажность способствует сильному охлаждению, так как во влажном воздухе усиливается отдача тепла конвекцией. Оптимальная влажность, таким образом, составляет 40 – 60%. Согласно ГОСТ 12.1.005 – 88 оптимальные условия должны соответствовать нормам приведенным в таблице 3.1
Таблица 3.1
Сезон года Категория работ Оптимальная температура, С0Оптимальная относительная влажность, % Оптимальная скорость движения воздуха, м/сек, не >
Холодный и переходный легкая 21 -24 40 - 60 0,1
средней тяжести 17 – 20 40 – 60 0,2
тяжелая 16 – 18 40 – 60 0,3
Теплый легкая 22 – 24 40 – 60 0,2
средней тяжести 20 – 23 40 – 60 0,3
тяжелая 18 - 20 40 - 60 0,4
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
80
КР-МЗ081.012.ПЗ
Допустимые нормы параметров микроклимата в производственных помещениях для постоянных рабочих мест представлены в таблице 3.2.
Таблица 3.2
Сезон года Категория работ Оптимальная температура, С0Оптимальная относительная влажность, % Оптимальная скорость движения воздуха, м/сек, не >
Холодный и переходный легкая 20 – 25 75 0,2
средней тяжести 15 – 24 75 0,4
тяжелая 13 – 19 75 0,5
Теплый легкая 21 – 28 55 – 60 0,2
средней тяжести 16 – 27 65 – 70 0,3
тяжелая 15 - 26 75 0,4
Вентиляция.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
81
КР-МЗ081.012.ПЗ
Производственный процесс сопровождается выделением в воздух рабочих помещений вредных для здоровья человека газов и паров. Кроме того, в воздух производственных помещений могут поступать большие количества тепла, влаги и пыли, повышающие его температуру и влажность, а также увеличивающие его запыленность. Люди, находящиеся в помещении, также выделяют в воздух помещений тепло, влагу, углекислый газ.
Вследствие поступления в воздух вредных газов, паров, тепла, влаги и пыли происходит изменение его химического состава и физического состояния, неблагоприятно отражающиеся на самочувствие и здоровье человека, и ухудшающие условия труда. Эффективным средством обеспечения надлежащей чистоты и допустимых параметров микроклимата воздуха рабочей зоны является вентиляция. Задачей вентиляции является обеспечение чистоты воздуха и заданных метеорологических условий в производственных помещениях. Вентиляция достигается путем удаления загрязненного или нагретого воздуха из помещения и подачей в него свежего воздуха.
По способу перемещения воздуха различают системы естественной и механической вентиляции. Система вентиляции, перемещение воздушных масс в которой осуществляется благодаря возникающей разности давлений снаружи и внутри здания, называется естественной вентиляцией. Вентиляция, с помощью которой воздух подается в производственные помещения или удаляется из них по системам вентиляционных каналов с использованием для этого специальных механических побудителей, называется механической вентиляцией. Механическая вентиляция по сравнению с естественной имеет определенные преимущества. По способу подачи и удаления воздуха различают четыре схемы вентиляции:
- приточная;
- вытяжная;
- приточно – вытяжная;
- система с рециркуляцией.
Воздухообмен при естественной вентиляции происходит вследствие разности температур воздуха в помещении и наружного воздуха, а также в результате действия ветра.
Естественная вентиляция производственных помещений может быть неорганизованной и организованной.
При неорганизованной вентиляции поступление и удаление воздуха происходит через не плотности и поры наружных ограждений (инфильтрация), через окна, форточки, специальные проемы (проветривание).
Организованная (поддается регулировке) естественная вентиляция производственных помещений осуществляется аэрацией и дефлекторами.
Дефлекторы представляют собой специальные насадки, устанавливаемые на вытяжных воздуховодах и использующие энергию ветра. Дефлекторы применяют Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
82
КР-МЗ081.012.ПЗ
для удаления загрязненного или перегретого воздуха из помещения в сравнительно не больших объемах.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
83
КР-МЗ081.012.ПЗ
Отопление.
Цель отопления помещений – поддержание в них в холодное время года заданной температуры воздуха.
Система отопления должна компенсировать потери теплоты через строительные ограждения , а также нагрев поступающего в помещение холодного воздуха , поступающих материалов и транспорта . Эти по-тери в Вт (ккал/ч) можно определить по формуле:
.
Из этих составляющих основными являются потери теплоты через стро-ительные ограждения и конструкции (стены, потолки, окна и т.д.), определяе-мые по формуле:
,
- поверхность ограждения в ;
- температура воздуха в помещении;
- расчетная температура наружного воздуха, принимаемая в зависимости от места нахождения предприятия;
- сопротивление теплоотдачи конструкции, с/Вт .
Потери теплоты через ограждения рассчитывают отдельно для каждой ограждающей конструкции, а затем полученные результаты суммируют.
Количество теплоты, идущего на нагрев холодного воздуха, обычно сос-тавляет 20 – 30% от теплоты ; нагрев поступающих из вне материалов и транспорта 5 – 10%.На основании данных расчета тепловых потерь и выделении теплоты на производстве составляют балансы теплоты производственного помещения и определяют мощности отопительных установок. Отопление устраивают только в тех случаях, когда потери теплоты превышают выделение теплоты Q в помещении, т.е. < Q.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
84
КР-МЗ081.012.ПЗ
Для поддержания на участке по восстановлению коленчатого вала в рабочее время температуры +200С, а в нерабочее время +5 – 10 0С в нем уст-раивается система водяного отопления с нагревом воды до +1000С и подачей ее в систему от котельной предприятия насосом.
Так как в результате работ по восстановлению коленчатого вала не выделяется пыль, то в качестве нагревательных приборов допускается применение радиаторов.
Защита от производственных шумов и вибраций.
В результате гигиенических исследований установлено, что шум и вибрация ухудшают условия труда, оказывая вредное действие на организм человека. При длительном воздействии шума на организм происходят нежелательные явления: снижается острота зрения и слуха, повышается кровяное давление. Сильный продолжительный шум может быть причиной функциональных изменений сердечнососудистой и нервной системы.
Шум – это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности. Источники производственного шума и вибраций – различные машины и механизмы, вентиляционные установки и другое.
Нормируемые параметры шума на рабочих местах определены ГОСТ 12.1.003 – 83 и санитарными нормами СН 2.2.412.1.8.562 – 96 “Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки”[7]. Документы дают классификацию шумов по спектрам на широкополосные и тональные, а по временным характеристикам на постоянные и непостоянные. Для нормирования постоянных шумов применяют допустимые уровни звукового давления в девяти октавных полосах частот в зависимости от вида производственной деятельности.
Непостоянные шумы делятся на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные. Нормируемой характеристикой непостоянного шума является эквивалентный по энергии уровню звука:
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
85
КР-МЗ081.012.ПЗ

где, τi – относительное время воздействия шума класса L i , % от времени измерения;
L i – уровень звука класса i , Дб.
На участке восстановления коленчатых валов будет присутствовать постоянный шум от работающих станков, так и непостоянный шум, связанный непосредственно с технологическими операциями, выполняемыми на станках.
Для борьбы с шумом на участке применяется акустическая обработка помещений путем увеличения эквивалентной площади звукопоглощения помещения. Для этого на их внутренних поверхностях размещаются звукопоглощающие облицовки, а также устанавливаются внутри помещения звукопоглотители.
На участке восстановления коленчатого вала применяют звукоизоляцию шумных узлов машин или в целом агрегатов обеспечиваю с помощью звукоизолирующих кожухов (Рис. 3.3).

Рис. 3.3. Схема шумоизоляции.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
86
КР-МЗ081.012.ПЗ
Стенки кожуха изготовляют, например, из стального листа 1, шлаковаты 2, стального листа 3, мягкой древесноволокнистой плиты 4 и воздушной прослойки 5. Кожух устанавливают на виброизолирующие прокладки 6 из асбеста, войлоки или резины.
Кроме этого могут применяться средства индивидуальной защиты: наушники, вкладыши, шлемы.
Малые механические колебания, возникающие в упругих телах или телах, находящихся под воздействием переменного физического поля, называют вибрацией.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
87
КР-МЗ081.012.ПЗ
Воздействие вибрации на человека классифицируют: по способу передачи колебаний человеку; по направлению действия вибрации, по временной характеристике вибрации.
В зависимости от способа передачи колебаний человеку, вибрацию подразделяют: на общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека, и локальную, передающуюся через руки человека.По направлению действия вибрацию подразделяют на : вертикальную, распространяющуюся перпендикулярно к опорной поверхности, распространяющуюся по оси, от спины к груди, от правого плеча к левому плечу.
По временной характеристике за время наблюдения изменяется различают: постоянную вибрацию, для которой контролируемый параметр за время наблюдения изменяется не более чем в два раза (6 Дб); непостоянную вибрацию, изменяющуюся по контролируемым параметрам более чем в два раза.
Гигиеническое нормирование вибраций регламентирует параметры производственной вибрации и правила работы с вибрационными механизмами и оборудованием, ГОСТ 12.1.012 – 90 “ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования”. Санитарные нормы СН 2.2.4 / 2.1.8.556 – 96 “Производственная вибрация , вибрация в помещениях жилых и общественных зданий”. Документы устанавливают: классификацию вибраций, методы гигиенической оценки, нормируемые параметры и их допустимые значения, режимы труда или виброопасных процессов, подвергающиеся воздействию локальной вибрации, требования к обеспечению вибробезопасности и к вибрационным характеристикам машин.
При гигиенической оценке вибраций нормируемыми параметрами являются определенные квадратичные значения виброскорости V (и их логарифмические уровни LV) или виброускорение для локальных вибраций в октавных полосах частот, а для общей вибрации – в октавных или треть октавных полосах. Допускается интегральная оценка вибрации во всем частотном диапазоне нормируемого параметра, а также по дозе вибрации с учетом времени воздействия.
Для общей и локальной вибрации зависимость допустимого значения виброскорости Vt (м/с) от времени фактического воздействия вибрации, не превышающего 480 мин, определяется по формуле :Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
88
КР-МЗ081.012.ПЗ

где V480 – допустимые значении виброскорости для длительности воздействия 480 мин, м/с.
Максимальное значение Vt для локальной вибрации не должно превышать значений, определенных для Т = 30 мин, а для общей вибрации при Т = 10 мин.
На участке по восстановлению коленчатых валов применяются металлообрабатывающие станки, являющиеся источниками общей вибрации. Они должны соответствовать гигиеническим нормам вибрации по ГОСТ 12.1.012 – 90, если данные нормы превышены, ТОО должна применяться дополнительная защита от общей вибрации: установка станков на фундаменте и грунте, на перекрытии, либо применение виброгасителей.
Динамические виброгасители представляют собой дополнительную колебательную систему с массой m и жесткостью q, собственная частота которой f 0 настроена на основную частоту f, колебаний данного агрегата, имеющего массу М и жесткость Q.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
89
КР-МЗ081.012.ПЗ
Пожарная безопасность.
Требуемая степень огнестойкости здания или сооружения зависит от степени взрывной и пожарной опасности производств, размещаемых на проектируемом предприятии.
В соответствии со СНиП - М.2 – 72 все производства по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности подразделяются на пять категорий в зависимости от характеристики обращающихся в производстве веществ.
Под огнестойкостью понимают способность строительной конструкции сопротивляться воздействию высокой температуры в условиях пожара и выполнять при этом свои обычные эксплуатационные функции.
На основании вышеуказанной документации участок по восстановлению коленчатого вала – относится к категории “Г” – это производство связанное с: несгораемыми материалами в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; твердыми, жидкими, газообразными веществами [1].
На участке по восстановлению коленчатого вала будем использовать электрическую пожарную сигнализацию, как самую надежную.
Основными причинами возгорания могут являться:
- неосторожность при курении или курение в не отведенных для этого места;
- неосторожное обращение с огнем;
- неисправности электрооборудования;
- самовозгорание промасленной ветоши или других материалов;
- ремонт оборудования на ходу.
При возникновении пожара он может распространяться по пролитому маслу. По горючим отложениям на рабочих конструкциях, по вытяжной вентиляции.
Цех имеет огнестойкие перекрытия и колонны, стены здания цеха сложены из силикатного кирпича, который имеет критическую температуру 700 – 900 0С и относится к группе несгораемых материалов. По степени огнестойкости ремонтный цех относится к зданиям первой степени. В целях повышения огнестойкости стальных перекрытий и колонн рекомендуется произвести их обшивку кирпичом, часть металлических перекрытий рекомендуется покрыть краской типа ВПМ, которая в условиях обычной эксплуатации будет предохранят металл от коррозии, а при пожаре повысит предел огнестойкости конструкции.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
90
КР-МЗ081.012.ПЗ
На участке имеются два пожарных крана Ø66 мм, которые оборудованы рукавами длиной 20м. Тушение осуществляется водой. Из первичных средств пожаротушения на участке имеются: огнетушители ОП – 5 в количестве 18шт, передвижная установка ОВП – 100 (1шт), песок (1 ящик).
Охрана окружающей среды.
Охрана окружающей среды – это комплекс мер, направленных на сохранение природных богатств и ресурсов (водных ресурсов, атмосферы и т.д.).
Любое авторемонтное предприятие связано с большим количеством вредных веществ, которые выделяются в процессе работы оборудования, деятельности людей.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
91
КР-МЗ081.012.ПЗ
Вредные вещества попадающие в атмосферу в виде пыли, газов, аэрозолей перемешиваются, оседают на поверхности почвы близ лежащих к предприятию районов и загрязняют, разъедают и отравляют плодородный слой, оказывая крайне негативное, а порой и необратимое действие на растительный и животный мир.
Резко снизить концентрацию вредных веществ, позволит установка ката-лизаторов, а так же применение специальных средств местной вентиляции в комплексе с аппаратами очистки (Рис. 3.6) .
644260315358
Рисунок. 3.6. Схемы использования средств защиты атмосферы:
1—источник токсичных веществ, 2—устройство для локализации токсичных веществ (местный отсос); 3—аппарат очистки; 4—устройство для забора воздуха из атмосферы; 5—труба для рассеивания выбросов; 6—устройство (воздуходувка) для подачи воздуха на разбавление выбросов.
Также в целях охраны окружающей среды и защиты воздушного бассейна от выбросов вредных веществ предусматриваются следующие мероприятия:
- устройство местных отсосов от технологического оборудования с после-дующей очисткой отсасываемого воздуха;
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
92
КР-МЗ081.012.ПЗ
- очистка выбрасываемых промстоков и нейтрализация вредных веществ в промышленных стоках на станции нейтрализации;
- замена вредных веществ безвредными, сухих способов переработки пылящих материалов мокрыми;
- отвод сточных вод и их очистка предусмотрены в соответствии с действующими нормативными документами, определяющими условия слива и степень очистки сточных вод (СНиП 11-32-75).
Металлические отходы производства собирают в короба и периодически отвозят на общезаводской склад металлоотходов.
Неметаллические отходы производства, а также масла, краски, химические материалы, мусор – собирают в короба и другую тару по видам и направляют на общезаводской склад отходов.
Для заточки твердосплавного инструмента и сбора пылевидных отходов предусмотрены заточные станки, оборудованные индивидуальными пылеуловителями.
Предусмотрены мероприятия, обеспечивающие – сбор, хранение и сдачу отходов твердых сплавов раздельно по видам и маркам.
Техника безопасностиІзм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
93
КР-МЗ081.012.ПЗ
Организация рабочей зоны газотермического напыления имеет существенное значение с точки зрения техники безопасности, условий труда, влияния на окружающую среду, а также влияния условий в этой зоне на технологический процесс и свойства покрытий. При газотермическом напылении выделяется большое количество теплоты; образуются пары и мелкие частицы напыляемого материала; могут выделяться вредные газы и аэрозоли. Напылительный , поток, истекающий из горелки, создает шум широкого частотного диапазона (4000 - 40000 Гц) с преобладанием высоких частот. В непосредственной близости от аппарата уровень шума весьма высок и может достичь 100 - 140 дБ. Напылительные потоки во всех методах газотермического напыления создают световое и инфракрасное излучение.
При газотермическом распылении частицы напыляемого материала в расплавленном или пластифицированном состоянии движутся в напылительном потоке по направлению к поверхности, обрабатываемой детали. Газы воздуха (кислород, азот, СС>2, пары Н2О), окружающие поток интенсивно перемешиваются с ним и оказывают сильное влияние на напыляемый материал. Это может быть окисление, нитридообразование и более сложные реакции (в зависимости от напыляемого материала). В процессе напыления деталь нагревается, и ее материал может также окисляться и подвергаться другим изменениям, как в самом пятне напыления, так и рядом с ним. В результате материал покрытия отличается от исходного. По границе между материалом основы (детали) и покрытия, а также между слоями и частицами напыленного слоя размещаются оксиды и другие продукты реакции, влияя на прочность сцепления с основой (адгезию) и между слоями (частицами) покрытия (когезию), а следовательно, на эксплуатационные свойства покрытия.
Устранить или ослабить по мере возможности эти факторы призвана конкретная организация рабочей зоны напыления.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
94
КР-МЗ081.012.ПЗ
Простейшая форма организации рабочей зоны напыление на открытых монтажных площадках, применяемое при металлизации крупных конструкций, ремонте крупных неразборных частей машин и агрегатов в основном с помощью газопламенного напыления и электродуговой металлизацией. В этом случае должны приниматься особо эффективные меры для защиты операторов (спецодежда, светозащитные очки, маски). Напыление может проводиться под навесами. Время работы одного оператора должно быть ограничено. Требуется специальное оборудование для абразивно-струйной обработки поверхности перед напылением. В данном случае отсутствует возможность регулировать влияние окружающей среды.
Локальные вентиляционные устройства (зонты, кожухи, заборники), предназначены для отсоса пыли и газов при газотермическом нанесении, монтируют непосредственно на технологической оснастке (или рядом), приспособлениях для нанесения покрытий.
Контроль качества покрытий Контроль качества продукции является необходимым элементом технологии, обеспечивающим ее надежность в условиях промышленного производства Многофакторность процесса плазменного напыления обуславливает его чувствительность к отклонениям в режиме и повышает значимость элемента контроля качества покрытий.
Существующие методы контроля качества плазменных покрытий делятся на неразрушающие и разрушающие.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
95
КР-МЗ081.012.ПЗ
К числу неразрушающих относятся контроль внешнего вида, измерение толщины, шероховатости поверхности покрытия, определение износостойкости методом царапания, сквозной пористости на основе из железных, никелевых или медных сплавов, а также некоторые способы оценки прочности сцепления.По внешнему виду покрытия контролируют с целью выявления внешних дефектов: сколов, трещин, вздутий, наплывов, отслоений. Для осмотра покрытий следует применять лупы 10- кратного увеличения типов ЛИ-3, ЛИ-4 (ГОСТ 8309 - 75, ГОСТ 25706 - 83) при достаточном освещении. Если рабочее место освещается лампами накаливания, то его освещенность должна быть не менее 150 ж. При использовании люминесцентных ламп освещенность должна быть выше - не менее 300 лк. При естественном освещении коэффициент естественной освещенности покрытия не менее 1.5.
Толщину покрытий измеряют штангельциркулями, микрометрами, а также специальными толщинометрами различного типа. Толщину покрытия на деталях простой формы и небольших размеров измеряют штангенциркулями.
При нанесении покрытий на крупногабаритные детали, а также при массовом и крупносерийном изготовлении деталей с покрытиями использование измерительных инструментов для контроля толщины покрытий нецелесообразно или невозможно. В этих случаях могут быть использованы различные магнитные, бета-, индукционные, индуктивные, вихретоковые толщинометры.
Толщинометры не применяют в случаях, когда требуется высокая точность измерения толщины покрытий. Погрешность измерения этих приборов составляет в среднем ±10%. Для точных измерений необходимо использовать штангенциркули и микрометры.
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
96
КР-МЗ081.012.ПЗ

Выводы и рекомендацииІзм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
97
КР-МЗ081.012.ПЗ
На основании выполненной работы можно сделать следующие выводы:
Работа посвящена проблеме восстановления коленчатых валов автомобильного двигателя. За основу взят способ дозвукового напыления покрытия. Также технологический процесс может быть внедрен в ремонтных мастерских, так как по составу операций, принятому оборудованию и по технологической оснастке его не сложно реализовать.
Предлагаемые процессы восстановления шатунных шеек коленчатого вала позволяет в значительной мере улучшить качество восстановленной поверхности, при использовании технологии плазменного напыления.
Эффективность применения восстановления коленвала подкреплена расчетами.
Список литературы
Сіньковський А.С., Раддац О.В. Інструкція по одержанню композитних плакованих порошків. – Одеса, 2001
Корж В.М.«Технология и оборудование для напыления», г -Киев 2000г.
Кудинов В.В., Бобров Г.В. -.
Нанесение покрытий напылением.
Теория, технология и оборудование» Москва 1992г.
Петров С.В., Сааков А.Г.
«Плазма продуктов сгорания в инженерии поверхностей» Киев
2000г.
Петров СВ., Карп
«Плазменное газовоздушное напыление» Киев 1993г.
Борисов Ю.С., Борисова А.Л.
«Плазменные порошковые покрытия» Киев 1986г.
Хасуй А.
«Техника напыления» Москва: Машиностроение
Борисов Ю.С., Харламов Ю.А., Сидоренко С.Л. Газотермическое покрытие из порошковых материа
Ізм.
Лист
№ докум.
Підпис
Дата
Лист
98
КР-МЗ081.012.ПЗ


Приложенные файлы

  • docx 18036098
    Размер файла: 1 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий