Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Процессы механической обработки, станки и инструменты

Диссертационная работа:

Тихвинская Анастасия Юрьевна. Повышение эксплуатационных свойств радиальных пар трения из высокопрочного чугуна на основе лазерной обработки : диссертация ... кандидата технических наук : 05.03.01 / Тихвинская Анастасия Юрьевна; [Место защиты: Волгогр. гос. техн. ун-т].- Волгоград, 2009.- 122 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/965

смотреть введение
Введение к работе:

Актуально сть

Важной задачей современного машиностроения является совершенствование технологических процессов обработки изготавливаемой продукции с целью повышения ресурса работы выпускаемых машин и механизмов. Одним из приоритетных направлений решения данной задачи является разработка методик управления режимами обработки поверхностного слоя деталей.

Характеристики поверхностного слоя определяют основной эксплуатационный показатель трущихся деталей машин и механизмов - износостойкость. Например, износостойкостью определяется ресурс работы насосов для добычи нефти. Сегодня, когда бюджет РФ в значительной степени формируется за счет доходов от продажи нефти, интерес к повышению ресурса работы оборудования для её добычи растёт.

Согласно статистике 52,8% добычи нефти на территории РФ осуществляется при помощи электрических центробежных насосов (ЭЦН). При этом, более 40% отказов ЭЦН происходит вследствие износа многочисленных пар трения, из которых радиальные пары трения являются ресурсоопределяющими. Ввиду особенностей эксплуатации, проведение профилактических мероприятий не всегда возможно, поэтому основным направлением увеличения ресурса ЭЦН является разработка научно обоснованных рекомендаций по применению технологий, повышающих износостойкость пар трения.

Сегодня одним из динамично развивающихся методов обработки с целью повышения износостойкости деталей является поверхностное упрочнение материалов при помощи концентрированных потоков энергии (КПЭ).

Среди множества методов обработки КПЭ ведущее место занимает лазерная обработка (ЛО). Л О широко применяется для упрочнения деталей двигателя внутреннего сгорания, зубчатых колёс, инструментов для обработки материалов, элементов штамповой оснастки, и др.

Несмотря на многочисленные теоретические и экспериментальные исследования процессов, протекающих в поверхностных слоях при ЛО материалов, которые имеются на настоящее время, накопленного опыта не всегда достаточно. До настоящего времени не полностью раскрыты условия формирования поверхностных слоев с заданными характеристиками при ЛО деталей из высокопрочного чугуна. В частности, нет чётких взаимосвязей, позволяющих управлять режимами ЛО для получения требуемых характеристик поверхностного слоя, подвергнутого обработке.

Цель работы Повышение эксплуатационных свойств радиальных пар трения из высокопрочного чугуна путём создания методики управления режимами ЛО для получения требуемых характеристик поверхностного слоя.

Для выполнения данной цели в диссертационной работе были поставлены следующие задачи:

  1. Провести анализ факторов, определяющих эксплуатационные свойства поверхностного слоя радиальных пар трения из высокопрочного чугуна. Установить область применимости Л О для повышения эксплуатационных свойств деталей из высокопрочного чугуна.

  2. Провести анализ трёхмерных тепловых полей в зоне лазерного воздействия на основе решения методом конечных разностей нелинейного уравнения теплопроводности. На основе проведённых расчётов установить температурные условия протекания структурно-фазовых превращений в поверхностном слое чугуна марки ВЧ-50.

  3. Провести исследования структуры, микротвёрдости и износостойкости радиальных пар трения из высокопрочного чугуна после ЛО с различными режимами.

  4. Установить закономерности формирования эксплуатационных характеристик поверхностного слоя высокопрочного чугуна после ЛО, и их зависимости от режимов ЛО.

  5. Разработать методику управления режимами ЛО, обеспечивающих получение требуемых характеристик поверхностного слоя, применительно к заданным условиям эксплуатации радиальной пары трения.

  6. Разработать технологию лазерного упрочнения радиальных пар трения из высокопрочного чугуна электрических центробежных насосов.

Методика исследования.

Теоретические исследования проведены с использованием современных достижений теории теплопроводности, математического моделирования, материаловедения и технологии машиностроения. Математическое моделирование тепловых полей проводилось с помощью программного обеспечения (ПО) «Crater», разработанного на кафедре «Сопротивление материалов» Волгоградского государственного технического университета. Экспериментальные исследования проведены в лабораторных условиях с применением современных регистрирующих и вычислительных средств, компьютерной обработки экспериментальных данных. Экспериментальное исследование отдельных процессов производилось с применением оригинальных методик, в частности, специальной системы сбора данных на основе PCI 6023Е компании National Instrament и программы визуализации результатов измерений, написанной с помощью графической среды программирования Lab VIEW 8.2 в Институте машиноведения им. А.А. Благонравова РАН

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Рассчитано температурное поле процесса ЛО в поверхностном слое чу
гуна марки ВЧ-50 методом конечных разностей.

2. Выявлены зависимости эксплуатационных свойств поверхностного
слоя высокопрочного чугуна от режимов ЛО.

  1. Разработана методика управления режимами ЛО с целью обеспечения высоких эксплуатационных свойств радиальных пар трения из высокопрочного чугуна.

  2. Разработана технология лазерного упрочнения радиальных пар трения из высокопрочного чугуна электрических центробежных насосов.

Практическая ценность. На базе теоретических и экспериментальных исследований разработана и внедрена в производство (ЗАО «Техническая керамика» г. Волжский, Волгоградская обл.) методика управления режимами ЛО деталей (радиальных пар трения центробежных насосов для добычи нефти) из различных марок чугуна, использование которой позволяет значительно повысить эксплуатационные свойства пары трения.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы и результаты проведенных исследований докладывались и обсуждались: на ежегодных научных конференциях ВолгГАСУ и ВолгГТУ в 2005, 2008 гг., г. Волгоград; на заседаниях каф. «Технология строительного производства» в 2005-2008 гг., г. Волгоград; на V международной научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века» г. Пенза 2007 г.; на международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы трибологии» г. Самара 2007 г.; на «Ежегодной XIX и XX международной Интернет-конференции молодых ученых и студентов по современным проблемам машиноведения (МИКМУС 2007,2008)» г. Москва 2007-2008 г; ежемесячном семинаре молодых ученых «МЕСМУС» (Москва, июнь 2009, ИМАШ РАН).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 7 работ, 2 из которых в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и общих выводов по работе, списка литературы и приложений. Содержит 122 страницы машинописного текста, 27 рисунков, 10 таблиц, список использованных источников из 100 наименований.

Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю д.т.н. Бурлаченко О.В. (ВолгГАСУ) и научным консультантам к.т.н. Захарову И.Н., Иванникову А.Ю. (ВолгГТУ), Зеленскому А.А. (ЮРГУЭС), Прожёге М.В. (ИМАШ РАН) за постоянную поддержку и внимание к работе.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net