Розробка технології нанесення функціонального покриття на вал картонажної машини

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Національний технічний університет України

“Київський політехнічний інститут”

Кафедра відновлення деталей машин

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

тема проектування: Розробка технології нанесення функціонального покриття на вал картонажної машини

Виконав :Грушин Я.В.

студент 4 курсу

групи ЗП-24

Керівник Корж В. М.

Вступ

Широка універсальність і технологічність властивості методів ГТН дозволяють нанести найрізноманітніші за складом покриття (від пластмас до тугоплавких з`єднань ) вирішувати широкий круг завдань, пов`язаних з підвищенням зносостійкості, захистом від корозій, впливу високих температур деталей машин при виготовленні, відновленні зношених деталей та інше.

Покриття, яке утворюється на поверхні зміцнюваної або відновленої деталі при плазмовому напиленні формується з частинок напиляємого матеріалу, які мають запас теплової і кінетичної енергії.

Процес плазмового напилення легко механізується і автоматизується.

Утворені комплекси дозволяють напиляти покриття при автоматичному піддержуванні багатьох параметрів процесу.

Якість покриття залежить від багатьох змінних і постійних факторів. Їх кількість складає від 20 до 60. Тому в залежності від властивостей напиляємого матеріалу основи і форми деталі технологічний режим в кожному конкретному випадку, як правило підбирають експериментальні, керуючись загальними положеннями теорії ГТМ покриття а також результатами науково технічних розробок.

покриття напилення картонажний технологічний

1. Аналіз вхідних даних

Вал картонажної машини - це деталь для пресу спеціальної речовини з ціллю подальшого отримання з неї якісного паперу. Вал працює в умовах тертя картону по його поверхні, під тиском до 80 кгс/см² та при температурі до 100°С. Так, як деталь працює при таких умовах то в неї будуть виникати втрати матеріалу через тертя о папір та корозія через наявність рідинних сумішей в речовині. Через це і нанесення покриття буде носити відновлювально-захисний характер.

Вал виготовляється зі сталі 45, орієнтовна масова доля вуглецю - не більше 0.45%; залізо - основа; сірки: не більше 0.020; фосфору: не більше 0.035. Дані за ГОСТ 4543 - 71. Сталь 45 має порівняно велику твердість 229HB.

До робочої поверхні висуваються такі вимоги: стійкість від спрацьовування, високу твердість, захист від агресивного середовища, збільшення ресурсу роботи машини.

2. Обґрунтування та вибір матеріалу для напилення

При виборі матеріалу покриття треба керуватися такими умовами роботи деталі: високе зношування від тертя по паперу та корозійне середовище. Матеріал покриття повинен забезпечити стійкість до спрацьовування, захист від корозії, збільшити ресурс роботи деталі.

Для того, щоб робоча поверхня мала високу твердість, міцність, необхідно, щоб напилюваний матеріал мав тверді включення такі як карбіди хрому, нікелю. Також треба врахувати, щоб напилюваний матеріал і основа мали близькі значення коефіцієнтів термічного розширення. В якості матеріалу покриття можна використати такі порошки із сплавів: нікель-хром-бор-кремнієвий сплав з 30% молібдену. Це механічна суміш порошку із сплаву Н70Х15С3Р4 та 32% порошку із молібдену. Його склад: С=0,9%; Сr=15...15,5%; Si=3...3,4%; Fe<5%; Ni-основа; B=3.5%. Твердість 62 HRC.

Також можна напилити матеріалом з чавуну. В цьому випадку можна використати чавун марки СЧ 32-52. В нього також висока твердість (47 HRC) та стійкість до зношування при невисоких температурах абразивних частинок, та твердими поверхнями.

Для відновлення поверхні валу можна використати і низьковуглецеву сталь з вмістом вуглецю 0,1...0,15%. В якості такого матеріалу добре підходить сталь Ст.-2 , але в нашому випадку вона не підходить із за малої твердості ( HRC 27 ) та низького строку служби в умовах тертя.

Проаналізувавши всі матеріали прийшли до висновку, що найраціональніше буде напиляти нікель-хром-бор-кремнієвий сплав з 32% молібдену.

3. Розробка маршрутно-технологічного процесу підготовки поверхні перед нанесенням покриття

Спочатку треба привезти деталі, використавши для цього автокар. Потім потрібно провести попереднє очищення деталі. Необхідно провести контроль деталі, щоб вона відповідала необхідним вимогам та проконтролювати ширину накладки ДВГ.

Щоб забезпечити необхідну міцність щеплення напилювального матеріалу з основою необхідно очистити поверхню основи від забруднень (пил, залишки ґрунту та паперу) а також активізувати поверхню що напилюється.

Щоб звільнити поверхню від бруду та паперу, потрібно очистити вал. Для цього використовуємо машину для миття 168-036 Черкаська НПО ”Комплекс”.

Так , як робоча поверхня валу є спрацьованою то потрібно провести шліфування або фрезерування для вирівняння поверхні.

Після шліфування на поверхні залишиться шар пасти та мастила. Щоб звільнити поверхню від жирових плям, потрібно обезжирити її. Для цього знову використовуємо машину для миття 168-036 Черкаська НПО ”Комплекс”.

Для активації поверхні що напилюється та утворення на ній шорсткості будемо використовувати абразивно-струменеву обробку, яка активує поверхню за рахунок очищення від окисних плівок та створює на поверхні нерівномірного напружено-деформованого стану.

Перед струменево-абразивною обробкою необхідно ізолювати поверхню що ненапилюються за допомогою екранів. Цю обробку будемо проводити на установці 487РМ НПО “ВІСП”. В якості абразиву будемо використовувати електрорунду з фракцією 0,8...1,0мм по ГОСТ 2мт 715-78 .

Потім провести напилення плазмовим способом на установці “Київ-7“ використовуючи в ролі кріплення стіл для закріплення виробу. Необхідно ізолювати місця які не напилюються захисним екраном і нанести повний шар на поверхню Провести охолодження, потім провести проміжний контроль товщини напиленого шару за допомогою штангенциркуля ШЦ-1-25-01 та мікрометра МК-250. Так як, робоча поверхня валу працює в якості пресу то її потрібно піддати шліфуванню. Шліфування проводять на круглошліфувальному станку ЗМ174В шліфувальним кругом ПП-600х63х305. І на закінчення провести основний контроль отриманої товщини та на наявність дефектів. Для цього використовується той же штангенциркуль ШЦ-1-25-01 та мікрометра МК-250 ,а також лупу.

4. Визначення способу нанесення покриття

Обрану комбінацію порошків можна нанести такими способами: газополуменевим, плазмовим, детонаційним. Проаналізуємо їх.

Газополуменевий спосіб: має продуктивність 1...10 кг/год, КВМ 0.8...0.95, міцність зчеплення до 50МПа, пористість 5...25%, максимальна температура напилюваних часток до 3000К, швидкість напилюваних часток 20...180м/с, в якості джерел теплоти використовується полум'я різних газів і їх сумішей.

Плазмовий спосіб: продуктивність 3...11; 11...25 кг/год, КВМ 0.7...0.9, міцність зчеплення до 50МПа, пористість 2...15%, максимальна температура напилюваних часток до 4000К, швидкість напилюваних часток 50...400м/с, в якості джерел теплоти використовується плазмова дуга, плазмовий струмінь.

Детонаційний спосіб: продуктивність 0.1...1.5 кг/год, КВМ 0.3...0.6, міцність зчеплення до 100МПа, пористість 0.5...1.5%, максимальна температура напилюваних часток до 3000К, швидкість напилюваних часток 600...1500м/с, в якості джерел теплоти використовується вибухова хвиля суміші газів. Проаналізувавши усі три способа ми зупинились на плазмовому. Газополуменевий спосіб дещо застарів, та й показники пористості більші ніж в плазмовому. В детонаційному способі мала продуктивність, а нам потрібно нанести шар товщиною 300мк, що в цьому випадку не є раціонально.

Основними параметрами нанесення покриття при обраному способі напилення (плазмове, на установці “Київ-7” ) є:

Таблиця 1

5. Обґрунтування та вибір основного технологічного обладнання

Процес плазмового напилення будемо проводити на установці “Київ-7”. Це інженерно обдуманий, зручний, дозволяючий засіб нанесення високоякісного покриття. Він є промисловим стандартом для спеціальних замовлень турбінного макету (який є в аєрокосмічних засобах) і значно зручним а ніж промислові засоби нанесення покриття.

Установка забезпечує: можливість ручного регулювання дистанції напилення; ручне повертання і фіксацію розпилювача відносно поздовжньої осі деталі, а також поздовжнє та поперечне переміщення розпилювача ; автоматичне позиціювання розпилювача по поздовжній осі; захист приводів від попадання порошку.

Установка складається з плазмотрона, комплекту кабелів та шлангів, блоку керування, блоку подавання порошкових матеріалів, джерела живлення, водоохолоджувальної системи і має слідуючи характеристики:

Таблиця 2

6. Параметри процесу напилення

Діаметр плями напилення становить приблизно: d = 35мм

Середня товщина плями повинна дорівнювати товщині напиляємого

за один прохід шару: h = 300мк

Швидкість напилення: W = 0.1мм/с

Швидкість відносного переміщення:

V = 17.5мм/с

Час напилення одного валика:

t = 35c

Крок, з яким напилюємо валики:

K = 26.6мм

Кількість валиків:

Загальний час напилення:

t_з = 70с або 1хв.10с

Висновки

Під час виконання курсової роботи я розробив технологію нанесення функціонального покриття на деталь кормодобувної машини постарався підібрати найбільш підходящий порошок для напилення і найбільш оптимальний спосіб нанесення покриття та параметри режиму напилення.

Використана література

1. Корж В.М. Технологія та обладнання для напилення: навч. посібник. К.: НМЦ ВО, 2000. - 152 с.

2. Газотермические покрытия из порошковых материалов: Справочник / Ю.С. Борисов, Ю.А. Харламов, С.Л. Сидоренко, Е.Н. Ардатовский. - Киев: Наук. думка, 1987. - 544 с

3. Газотермическое нанесение покрытий. Сборник руководящих технических материалов. - Киев: ИЭС им. Е.О. Патона АН УССР, 1987. - 175 с.

4. Борисов Ю.С., Борисова А.Л. Плазменные порошковые покрытия. К. Техніка 1986 - 223 с.

5. Рыбакова Л.Н., Кунесенова Л.И. Структура и износостойкость металла. М.: Машиностроение, 1982. - 208 с.

Размещено на Allbest.ru