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
Технология машиностроения

Диссертационная работа:

Агеева Вера Николаевна. Совершенствование технологии изготовления деталей нефтегазового оборудования, работающих в абразивных средах : Дис. ... канд. техн. наук : 05.02.08 : Москва, 2003 174 c. РГБ ОД, 61:04-5/526-5

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ НЕФТЕ
ГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ С УПРОЧНЕНИЕМ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЛЯ
РАБОТЫ В АБРАЗИВНЫХ СРЕДАХ 9

  1. Анализ условий работы деталей нефтегазопромыслового и транспортирующего оборудования 9

  2. Анализ требований к поверхностным слоям деталей, работающих в условиях контакта с абразивом 13

  3. Сравнительный анализ технологий упрочнения поверхностей деталей, работающих в условиях контакта с абразивом 23

  4. Анализ требований к технологическим процессам изготовления деталей при использовании операции лазерного упрочнения 33

  5. Цели и задачи работы 40

ГЛАВА 2. ВЗАИМОСВЯЗЬ ОПЕРАЦИЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ТЕРМИЧЕ
СКОЙ ОБРАБОТКИ И ЛАЗЕРНОГО УПРОЧНЕНИЯ ПРИ ОБЕСПЕЧЕНИИ
ТРЕБУЕМОГО КОМПЛЕКСА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И
СТРУКТУРНО-ФАЗОВОГО СОСТАВА ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛИ 42

  1. Роль технологических параметров лазерного упрочнения в процессе формирования требуемых свойств поверхности 42

  2. Влияние предварительной термической обработки на комплекс физико-механических свойств и структурно-фазовый состав поверхностного слоя детали 53

ВЫВОДЫ 62

ГЛАВА 3. ВЗАИМОСВЯЗЬ ОПЕРАЦИЙ ЛАЗЕРНОГО УПРОЧНЕНИЯ И МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТРЕБУЕМЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛИ .... 63

3.1. Зависимость параметров шероховатости от режимов лазерной
обработки 63

  1. Изучение факторов, влияющих на параметры волнистости поверхности, подвергнутой лазерному упрочнению 69

  2. Определение припуска на окончательную механическую обработку

упрочненной поверхности 93

ВЫВОДЫ 98

ГЛАВА 4, МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИС
СЛЕДОВАНИЙ ПОВЕРХНОСТЕЙ, ПОЛУЧЕННЫХ ПОСЛЕ ЛАЗЕРНОГО
УПРОЧНЕНИЯ 99

4.1. Выбор исследуемых сталей и назначение режимов лазерного уп
рочнения для проведения экспериментальных исследований 99

4.2. Разработка методики и определение средств проведения исследо
ваний поверхностных слоев, после лазерного упрочнения 101

4.3. Результаты экспериментальных исследований упрочненных по
верхностей 104

4.4. Методика и результаты склерометрических испытаний для оценки

износостойкости упрочненных поверхностей 131

ВЫВОДЫ 146

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВОГО И ТРАНСПОРТИРУЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОПЕРАЦИИ ЛАЗЕРНОГО УПРОЧНЕНИЯ, НАТУРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ УПРОЧНЕННЫХ

ДЕТАЛЕЙ 147

5.1. Разработка технологического процесса и рекомендаций по изго
товлению поршня бурового насоса УНБ-600 с использованием опера
ции лазерного упрочнения сердечника поршня 147

  1. Разработка технологического процесса изготовления штока газокомпрессора ЮГКН с использованием технологии лазерного упрочнения 155

  2. Натурные испытания штоков газокомпрессоров и поршней буровых насосов, упрочненных лазерным излучением 160

ВЫВОДЫ 162

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 163

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 165

ПРИЛОЖЕНИЯ 172

Введение к работе:

Практика эксплуатации нефтегазопромыслового и транспортирующего оборудования показывает, что ресурс их работы ограничен главным образом интенсивным абразивным изнашиванием контактирующих поверхностей. Проблема повышения работоспособности таких поверхностей является актуальной задачей при производстве этого оборудования.

Совершенствование и создание новых технологических процессов, способствующих повышению надежности и долговечности активно изнашивающихся узлов газонефтяного и транспортирующего оборудования, обеспечивает сокращение времени простоя оборудования, снижение затрат на ремонт и расходов на основные и вспомогательные материалы, освобождение части производственных площадей.

Сравнительный анализ различных методов упрочнения показал, что применение лазерной термической обработки позволяет существенно повысить износостойкость и увеличить срок службы деталей.

Лазерное упрочнение обладает рядом преимуществ, основными из которых являются: достижение высоких физико-механических свойств упрочненного слоя, локальность обработки, отсутствие коробления, возможность обработки труднодоступных поверхностей, возможность автоматизации процесса.

Однако, использование этого метода упрочнения в уже существующих технологических процессах изготовления деталей машин затрудняется из-за отсутствия сведений о влиянии различных операций технологического процесса на эффективность и результат упрочнения. В то же время технологический процесс изготовления деталей наряду с упрочнением поверхностного слоя должен обеспечить необходимую точность обработки, геометрию и шероховатость поверхности, что также требует изучения влияния технологии упрочнения на эти характеристики.

Таким образом, изучение влияния основных операций технологического процесса изготовления детали на формирование требуемых характеристик качества ее поверхностного слоя и разработка на основе полученных закономерностей технологического процесса, на всех своих этапах способствующего повышению износостойкости поверхности, является актуальной задачей.

В связи с этим, целью настоящей работы является разработка технологического процесса изготовления деталей, работающих в условиях интенсивного абразивного изнашивания, с использованием операции лазерного упрочнения, обеспечивающего формирование комплекса определенных физико-механических свойств и геометрических характеристик поверхности. В диссертации поставлены следующие задачи:

а) исследовать возможные варианты технологического процесса изго
товления деталей, упрочняемых лазерной обработкой, с учетом геометриче
ских требований к упрочняемой поверхности;

б) определить характеристики основных операций технологического
процесса изготовления деталей, оказывающих наибольшее влияние на фор
мирование требуемого комплекса свойств изнашивающейся поверхности;

в) исследовать влияние предварительной термической обработки на на
значение режимов и характеристики операции лазерного упрочнения;

г) установить взаимосвязь между требуемой глубиной упрочненного
слоя и необходимостью проведения дополнительной механической обра
ботки поверхности детали;

д) определить возможность формирования требуемого комплекса фи
зико-механических свойств при лазерном упрочнении стальных деталей с
различным содержанием углерода;

е) определить припуск на чистовую механическую обработку в зависи
мости от эффективности и режимов лазерного упрочнения.

Научная новизна работы заключается в установлении алгоритма и определении параметров управления точностью геометрических размеров де-

талей, изготовленных с использованием операции лазерного упрочнения, установлении закономерности между величиной технологических межоперационных припусков на механическую обработку деталей и режимами лазерного упрочнения, определении влияния операции предварительной термической обработки на выбор режимов лазерного упрочнения на сталях с разным содержанием углерода.

Диссертация включает следующие основные разделы: Первая глава. Проведен анализ условий работы деталей нефтегазо-промыслового и транспортирующего оборудования. Выявлены требования к поверхностным слоям деталей, работающим в условиях контакта с абразивом, показана необходимость создания в поверхностном слое комплекса физико-механических свойств и геометрических характеристик, включающего твердость поверхностного слоя, макро- и микрогеометрические параметры, его структурно-фазовый состав. Проведен сравнительный анализ технологий упрочнения таких поверхностей и показана возможность использования операции лазерного упрочнения в типовых технологических процессах изготовления выбранных деталей, Показано влияние геометрических характеристик и требований к шероховатости поверхности на построение технологического процесса изготовления детали, а также влияние операции предварительной термической обработки на эффективность упрочнения поверхности.

Вторая глава. Посвящена исследованию влияния вида предварительной термической обработки на формирование требуемого комплекса физико-механических свойств поверхностного слоя. Были рассчитаны такие характеристики нагрева термического цикла лазерной обработки как максимальная температура и время нагрева поверхностного слоя в зависимости от погонной плотности мощности лазерного луча. Полученные значения времени нагрева практически для всех сочетаний режимов по величине небольшие и находится в пределах 0,02 с, что определяет необходимость анализа диффузионных процессов. С использованием второго уравнения Фика было рассчи-

тано время нагрева, достаточное для растворения цементита в поверхностном слое при различных видах предварительной термической обработки для лазерного упрочнения с оплавом и без оплава поверхности.

Третья глава. Рассмотрены требования к назначению операций механической обработки, обеспечивающие создание макро- и микрогеометрических характеристик поверхности, упрочненной лазерной обработкой. С использованием методики расчета термического цикла лазерной обработки были рассчитаны: глубина оплавленного слоя при обработке с оплавом, глубина упрочненного слоя при обработке с оплавом и без него в зависимости от погонной плотности мощности. Для определения величины объемного эффекта при мартенситном превращении была проведена оценка структурно-фазового состава упрочненного слоя для сталей с разным содержанием углерода. Предложена формула для определения величины деформации поперечного сечения поверхности при обработке с оплавом и без оплава поверхности.

Четвертая глава. Проведена экспериментальная проверка полученных зависимостей. Представлены методики и результаты экспериментального исследования влияния операции лазерного упрочнения на структурно-фазовый состав, твердость, шероховатость и износостойкость упрочненного слоя.

Пятая глава. Посвящена разработке технологических процессов изготовления сердечника поршня бурового насоса и штока газокомпрессора с введением операции лазерного упрочнения, натурным испытаниям опытных партий упрочненных деталей.

Подобные работы
Кудашева Ирина Олеговна
Совершенствование технологии изготовления прецизионных деталей "тело вращения" на основе применения ультразвукового упрочнения и поверхностно-активных веществ
Мамонов Александр Вячеславович
Совершенствование технологии изготовления трапецеидальной резьбы винтов грузоподъемных механизмов на основе электромеханической обработки
Горшков Евгений Александрович
Совершенствование технологии изготовления подшипников скольжения на основе комплексного применения дифференцированного гидродробеструйного упрочнения и композиционных материалов
Шеховцева Евгения Владимировна
Исследование и совершенствование технологии изготовления рабочих поверхностей зубчатых колес ГТД с использованием электроэрозионной обработки
Гусев Геннадий Васильевич
Совершенствование малоотходной технологии изготовления цилиндрических зубчатых колес на основе использования процесса непрерывного зубопротягивания
Бизяев Григорий Николаевич
Повышение эффективности технологии изготовления тонкостенных колец подшипников на основе совершенствования процесса свободного дорнования
Покроев Александр Иванович
Разработка технологии изготовления деталей из тонколистовой электротехнической стали
Савельева Наталья Владимировна
Разработка ресурсосберегающей технологии изготовления металлических деталей, совмещающей операции металлообработки и консервации
Раменская Елена Владимировна
Повышение качества изготовления корпусных деталей оболочкового типа на основе управления вибрацией технологического оборудования
Золотов Олег Владимирович
Совершенствование технологии обработки тонкостенных деталей методом пластического сверления

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