Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Повышение износостойкости покрытия почвообрабатывающих орудий путем электрофизической обработки исходного материала: на примере культиваторных лап

Диссертация: Повышение износостойкости покрытия почвообрабатывающих орудий путем электрофизической обработки исходного материала: на примере культиваторных лап
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Ввиду недостаточной эффективности существующих методов упрочнения материала лап культиваторов (закалка поверхности, лазерное упрочнение, введение легирующих элементов, использование высокоуглеродистых сталей и др.), а также в целях экономии высококачественного металла, их изготавливают из низкоуглеродистых сталей, и для обеспечения прочности и самозатачивания наплавляют твёрдыми сплавами… Читать ещё >

Содержание

  • 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. у
    • 1. 1. Актуальные задачи повышения износостойкости культиваторных лап с биметаллической рабочей частью
    • 1. 2. Состояние исследований по изучаемой проблеме
    • 1. 3. Цель и задачи исследований
  • 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ОБЛУЧЕНИЯДЛЯ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛА ПОКРЫТИЯ
    • 2. 1. Обоснование необходимости облучения
    • 2. 2. Факторы, определяющие результат облучения
    • 2. 3. Выбор вида и. типа источника ионизирующего излучения для обработки материала покрытия
    • 2. 4. Обоснование принципов. моделирования объекта и предмета изучения
    • 2. 5. Модель аллотропических превращений в материале покрытия под действием энергии облучения
  • Выводы
  • 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
    • 3. 1. Определение методов исследования
    • 3. 2. Технология изготовления культиваторных лап с биметаллической рабочей частью на основе порошка из сплава для наплавки
    • 3. 3. Требования к установке для облучения материала покрытия
    • 3. 4. Методика < облучения материала покрытия
    • 3. 5. Исследование парамагнетизма материала покрытия методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР)
    • 3. 6. Гравиметрический анализ насыпной плотности материала покрытия
    • 3. 7. Гранулометрический анализ частиц материала покрытия
    • 3. 8. Спектральный анализ материала покрытия
    • 3. 9. Исследование внутреннего трения в матрице материала покрытия
  • ЗЛО Определение макро- и микротвёрдости покрытия
    • 3. 11. Металлографический анализ структуры покрытия
    • 3. 12. Определение адгезионной прочности покрытия изгибом
    • 3. 13. Эксплуатационные испытания культиваторных лап
  • Выводы
  • 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ
    • 4. 1. Результаты исследования спектров ЭПР, снятых с материала покрытия
    • 4. 2. Результаты измерения насыпной плотности материала покрытия
    • 4. 3. Результаты гранулометрического анализа частиц материала покрытия
    • 4. 4. Результаты спектрального анализа материала покрытия
    • 4. 5. Результаты измерения внутреннего трения в матрице материала -покрытия
    • 4. 6. Результаты определения твёрдости и микроструктурного состояния покрытия
    • 4. 7. Результаты испытания покрытия на изгиб
    • 4. 8. Результаты эксплуатационных испытаний культиваторных лап, упрочнённых по известной и предлагаемой технологии
  • Выводы
  • 5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ

Повышение износостойкости покрытия почвообрабатывающих орудий путем электрофизической обработки исходного материала: на примере культиваторных лап (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Современные требования научно-технического прогресса выдвигают перед учёными, занимающимися конструированием рабочих органов почвообрабатывающих машин, новые проблемы и задачи — создание материалов с заданными физико-химическими и механическими свойствами, обеспечивающими • наибольшую износостойкость рабочих органов в эксплуатационных условиях. В’полной мере это относится к лапам культиваторов.

Ввиду недостаточной эффективности существующих методов упрочнения материала лап культиваторов (закалка поверхности, лазерное упрочнение, введение легирующих элементов, использование высокоуглеродистых сталей и др.), а также в целях экономии высококачественного металла, их изготавливают из низкоуглеродистых сталей, и для обеспечения прочности и самозатачивания наплавляют твёрдыми сплавами, образующими биметаллическую рабочую часть [105 — 108]. В таком сочетании основной металл обеспечивает прочность, а наплавочный слой — абразивную износостойкость [60, 74]. Известно, что наибольшую износостойкость рабочим органам обеспечивают покрытия на основе композиции порошков из сплавов для наплавки [1 — 18, 74, 112]. Между тем, практика эксплуатации таких композитов свидетельствует о необходимости получения более стойкого к абразивному износу покрытия (сплава), а методы, основанные на, химическом модифицировании его сырьевых компонентов, себя исчерпали. Изменить существующее положение возможно путём разработки прогрессивного электрофизического процесса, позволяющего управляемо влиять на характер кристаллизации структуры твёрдого сплава в процессе наплавки.

Развитие радиационной физики на базе ускорительной техники дало возможность использовать для решения поставленного вопроса принципиально новое оборудование — ускорители электронов, позволяющие вести обработку порошковых компонентов из сплава для наплавки ионизирующим излучением [19 — 26, 103 — 106, 110]. Изменение различных свойств материала покрытия при этом может быть достигнуто с помощью введения в его структуру так называемых радиационных дефектов, возникающих при облучении' быстрыми частицами. Происходящие при облучении процессы в материалах являются* очень сложными и по настоящее время ещё до конца не изученными, а потому носят эволюционный характер. В радиационной физике твёрдого тела и технологии изготовленияматериаловэти работы связаны, в. основном с изучением влияния^ различных видов> ионизирующих излучений на свойства, готовой продукции [29 — 34, 45, 46], и имеет место1 лишь незначительное* количество работ по применению излучений непосредственно в! технологических процессах при производстве различных материаловв томчисле и порошковых [24, 61]. Дляданной области механики и физики характерна неразработанность экспериментальных методик изучения' внутренних параметров средыиз-за кратковременности протекающих процессов. Тем не менее, область применения-, сейчас ионизирующего излучения в различных областях науки и техникиочень широка [20, 110], что подтверждает актуальность исследований в. выбранном направлении.

Известно, что вид и доза облучения материала формируют его последующие отличительные свойства. Это ставит задачу нахождения связи между условиями облучения материала покрытия как, целого в зависимости от соотношения «вид — энергия — температура — доза» [108].

Выбор вида облучения материала покрытия осуществлялся^ из следующих условий. Прежде всего, излучение должно быть проникающим и создавать равномерно по объёму радиационные дефекты, не разогревая существенно порошковые компоненты. После облучения материал покрытия не должен быть радиоактивным, сам же источник излучения также не должен быть опасным. Этим условиям в полной мере' отвечает тормозное гамма-излучение (гамма-кванты), полученное (на вольфрамовых или молибденовых мишенях) от ускорителей электронов с энергией меньше 10 МэВ [110].

В силу сказанного, основной целью настоящей работы является повышение износостойкости культиваторной лапы с биметаллической рабочей частью за счёт обработки материала покрытия гамма-квантами.

На защиту выносятся следующие основные положения:

— способ получения износостойкого покрытия для рабочего органа почвообрабатывающей машины, включающий облучение исходного материала гамма-квантами интегральной дозой 5 — 100 кГр перед наплавкой на поверхность;

— математические модели процессов взаимодействия отдельных порошковых компонентов из сплава для наплавки с гамма-квантами;

— зависимость износостойкости покрытия от режимов облучения исходного материала;

— результаты лабораторных исследований и эксплуатационных испытаний, подтверждающие теоретические положения.

4.1 Результаты исследования спектров ЭПР, снятых с материала покрытия.

Эксперименты показали, что необработанная гамма-квантами контрольная партия материала покрытия не обладает парамагнитными свойствами. Исследования спектров ЭПР облучённых партий материала покрытия в диапазоне доз 5−100 кГр, снятых при комнатной температуре, указывают, что суммарная концентрация образующихся парамагнитных центров равна 1018- 1021 см'3.

Спектры (пики сигналов) облучённых партий (рисунок 4.1) изменяются в зависимости от дозы облучения. Причём, максимум сигнала приходится на 5 кГр. При облучении материала покрытия дозой 100 кГр вид спектра существенно изменяется, наблюдается рекомбинация парамагнитных центров.

1,0−105 Гр

104 Гр

Рисунок 4.1 — Спектры облучённых партий материала покрытия.

Результаты проведённого эксперимента позволяют установить следующее: облучение материала покрытия гамма-квантами обуславливает появление спектра ЭПР, свидетельствующего о формировании сверхтонкой структуры, скорость активации зависит от дозы облучения.

4.2 Результаты измерения насыпной плотности материала покрытия.

В результате гравиметрического анализа установлены следующие значения насыпной плотности 1 см³ у исследуемых партий материала покрытия:

Показать весь текст

Список литературы

  1. Порошковая металлургия и новые композиционные материалы. Изд-во Сарат. ун-та. 1985. 80 с.
  2. Порошковая металлургия материалов с особыми свойствами: Межвузовский сборник. — Куйбышев: КуАИ, 1981. 124 с.
  3. С.С., Вязников Н. Ф. Металлокерамические детали в машиностроении. -Л.: Машиностроение (Ленингр. отд-ние), 1975. -232 с.
  4. Н.Н., Абрамович Т. М., Жорник В. И. Получение покрытий методом припекания: Мн.: Наука и техника, 1980. — 176 с.
  5. П. Износостойкость порошковых материалов и покрытий. — Таллин: Валгус, 1988. 120 с.
  6. В.И. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов. — 2-е изд. М.: Металлургия, 1976. — 528 с.
  7. Г. А. Основы порошковой металлургии. 2-е изд. перераб. и доп. — М.: Металлургия, 1987. — 208 с.
  8. Г. В., Плоткин С. Я. Производство железного порошка. — М.:г
  9. Металлургиздат, 1957. 348 с.
  10. Вопросы порошковой металлургии и прочности материалов. Выпуск III. • Киев: Издательство АН Украинской ССР, 1956. — 146 с.
  11. И.Н. Порошковая металлургия. М.: Знание, 1958. — 72 с.
  12. С.А. Порошковая металлургия. М.: Издательство АН СССР, 1958.- 160 с.
  13. Л.Х. Новые процессы и материалы порошковой металлургии. -М.: Металлургия, 1983. -360 с.
  14. Р.А. Порошковое материаловедение. М.: Металлургия, 1991.-205 с.
  15. С.С., Либенсон Г. А. Порошковая металлургия. М.: Металлургия, 1991. — 432 с.
  16. С.С., Вязников Н. Ф. Порошковые стали и изделия. — 4-е изд. перераб. и доп. — JL: Машиностроение, 1990. 319 с.
  17. Ю.П., ВеселовВ.А. и др. Металловедение и технология металлов. -М.: Металлургия, 1988. 512 с.
  18. Ф. Новейшие методы порошковой металлургии. Перевод с английского. М.: Атомиздат. 1965. — 224 с.
  19. НТО Машпром. Вопросы порошковой металлургии. — Киев: Издательство АН Украинской ССР, 1955. 196 с.
  20. О.А., Шальнов А. В., Диденко А. Н. Ускоряющие волноводы. — М.: Атомиздат, 1973. 216 с.
  21. А.Н., Шальнов А. В. Основы физики и техники ускорителей: Учеб. Пособие для вузов. В 3-х т. Т. 2. Циклические ускорители. М.: Энергоиздат, 1982. — 240 с.
  22. А.Н., Шальнов А. В. Основы физики и техники-ускорителей. Т. 3. Линейные ускорители. М.: Энергоиздат, 1983. — 200 с.
  23. О.А. Линейные ускорители электронов (Основы расчета ЛУЭ на малые энергии). М.: Атомиздат, 1966. — 168 с.
  24. .П. Высокие технологии электровакуумного производства. -Саратов: Изд. Саратовского университета, 2000. 174 с.
  25. Применение мощных установок ионизирующего излучения в сельском хозяйстве. -М.: ВИНТИСХ, 1967. 88 с.
  26. А.П., Малахов А. И. Основы металловедения и теории коррозии. 2-е изд. перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1991. — 168 с.
  27. А.Л. Дефекты в металлах. М.: Наука, 1984. — 176 с.
  28. ЛейманК. Взаимодействие излучения с твердым телом и образование элементарных дефектов. М.: Атомиздат. 1979. — 296 с.
  29. A.M. Радиационно-стимулированные процессы в металлах. М.: Энергоатомиздат, 1988. 175 с.
  30. . Радиационное повреждение твердых тел. М.: Атомиздат, 1970.-235 с.
  31. А.Ф. Радиационная физика и химия полимеров. М.: Атомиздат, 1972. 84 с.
  32. С.Т. Действие облучения на материалы. М.: Атомиздат, 1967.-400 с.
  33. Радиационное повреждение тугоплавких соединений. М.: Атомиздат, 1979.-160 с.
  34. B.C. Внутреннее трение в металлах. 2-е изд. — М.: Металлургия, 1974. — 352 с.
  35. B.C. Физика и химия твердого состояния. — М.: Металлургия, 1978. 544 с.
  36. Р.В., Косоротов В. Н., Филиппов М. Т. Введение в радиационно-химичекую технологию. -М.: Атомиздат, 1979.-288 с.
  37. М.Г. Прочность и долговечность твердых сплавов. Киев.: Наукова Думка, 1984. — 328 с,
  38. Физические процессы в облученных полупроводниках. — Новосибирск: Наука, 1977.-256 с.
  39. М.Л., Займовский В. А. Механические свойства металлов. — 2-е изд. перераб. и доп. М.: Металлургия, 1979. — 496 с.
  40. Под редакцией Мак-Куина Х.Дж., Бейлона Дж.-П., Диксона Дж.И. и др., Прочность металлов и сплавов: Материалы VII Международной конференции. Перевод с английского. М.: Металлургия, 1990. — 352 с.
  41. Э.Н. и- др. Способ получения- покрытий, ©-писание изобретения к авторскому свидетельству SU № 1 018 289 А1 6 В 05 D 3/06
  42. Коршунов А.Б., Жуков. Ю: Н., Голубцов? И.В. и др. Способ- обработки изделий из металлических сплавов на основе железа. Описание' изобретения к патенту RU № 2 221 056 С1 С 21 D 1/09
  43. А.Б., Жуков Ю:Н., Голубцов И. В. и др. Способ радиационной обработки металлических: сплавов- Описание изобретения к патенту RU № 2 221 055 С1 С 21 D 1/09
  44. Костецкий Б. И-, Ирейс Г. А., Елисеев ВЩ^ Испытание металлов на износ.11 г’i- Киев^-Москва: Машгиз- 1955: 1281с.
  45. А.Ш. Самозатачивающиеся плужные лемехи и другие почво-режущие детали машин. М-: ГОСН11ГИ (Автотрансиздат), Л962. — 107 с.
  46. Радиа1 щонные дефекты в металлах. Алма-Ата: Наука, 1981. — 296 с.
  47. Радиационные эффекты в гетерогенных системах. Алма-Ата: КазГУ, 1982.- 123 с.
  48. Радиационные эффекты в металлах и сплавах. Алма-Ата: Наука, 1985.- 220 с.
  49. Радиационные дефекты в металлах: (Материалы IV Всесоюзного сове-щания^г. Алма-Ата- 44>>июня> 1986 г.): Алма-Ата: Наука- 1988- .- 192 с.
  50. Радиационные дефекты в твердых телах. Сборник научных трудов. -Караганда: Изд. КарГУ, 1989. 92 с.
  51. А., Бери Б. Релаксационные явления в кристаллах. Перевод с английского. М.: Атомиздат, 1975. — 472 с.
  52. Н.С., Муминов М. И., Ким Ген Чан и др. Ташкент: фан, 1986.- 160 с.
  53. Упрочнение лазерной обработкой деталей из высокопрочного чугуна / В. Н. Гадалов, И.В. Павлов- Курский ГТУ // Тракторьь и с.-х. машины. — 2006. № 5. — С. 56
  54. Эффективность использования техники по топливно-энергетическим затратам / H. Hi Джабборов, В.А. Эвиев- СПб ГАУ // Тракторы и с.-х. машины. 2005. — № 4. — С. 26−28
  55. Г. Ф. Повышение долговечности почворежущих элементов сельскохозяйственной техники- наплавкой намораживанием. — Мн.: БелНИИНТИ, 1986. 44 с.
  56. Влияние облучения на материалы и элементы электронных схем. — М.: Атомиздат, 1967. 428 с.
  57. Ю.Ф., Сакун В. А. и др. Динамика' взаимодействия рабочих органов почвообрабатывающих машин с почвой. — М.: МСХ СССР: 1982. 50 с.
  58. Е.Н. Механико-технологические процессы взаимодействия рабочих органов сельскохозяйственных машин с почвой. Саратов, 2005. -96 с.
  59. В.А. Применение высокопрочного чугуна для изготовления лемехов плугов общего назначения: Дис. канд. техн. наук. 05.20.04 / Саратовский государственный' агроинженерный университет. Саратов, 1995.- 185 с.
  60. Физика1 износостойкости поверхности металлов: Сб. научных трудов, ФТИ: Ленинград, 1988. 230 с.
  61. КонюшаяЮ.П. Открытия советских ученых. 4.1: Физико-технические науки. М.: Изд-во МГУ, 1988. — 478 с.
  62. КонюшаяЮ.П. Открытия советских ученых. 4.2: Химико-технологические и биологические науки. М.: Изд-во МГУ, 1988. — 232 с.
  63. Энциклопедический словарь «Электроника». М.: Советская энциклопедия, 1991.-С. 65 969 http://nuclphys.sinp.msu.ru/partmat/pm03.htm70 http://www.syktsu ru/grph/kernel/rabota7.htm71 http:// www.syktsu.ru/grph/kernel/rabota6. htm
  64. OCT 23.2.164−87 «Лапы и стойки культиваторов. Технические условия»
  65. Ю.А. Дефекты и внутреннее трение в твердых телах: Учебное пособие для студентов физического факультета. Алматы, «Казак университет!». 2002. — С. 77
  66. М.З. Рабочие органы почвообрабатывающих машин. — М: Машиностроение, 1987.-295 с.
  67. Физика микромира. Маленькая энциклопедия. М.>: «Советская энциклопедия», 1980. — 528 с. г
  68. Ш. Ш., Шанин Ю. Н., Чесноков Б. П. Исследование воздействия гамма-облучения на формирование характеристик электровакуумных приборов // Физика атомного ядра и космических лучей. Алма-Ата: КазГУ, 1977.-С. 212
  69. Обработка стали нейтронами // Техника и наука. 1987. № 2
  70. Ю.А. Рассеяние упругой энергии в радиационно-поврежденных твердых телах. Учебное пособие. Алматы Казак университет!, 2003. -493 с.
  71. О.Ф. Физика: Справ, материалы: Учеб. Пособие для учащихся. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Просвещение, 1988.-367 с.
  72. Радиационная физика твердого тела. Сборник научных трудов. — Алматы: Издание КазГУ, 1993. 104 с.
  73. Радиационно-стимулированные процессы. Научно-тематический сборник. Алма-Ата: Издание КазГУ, 1980. 157 с.
  74. Физика твёрдого тела. Сборник научных трудов. Алма-Ата: Издание КазГУ, 1986.-114 с.
  75. Е.С., Васильев А. А., Родионов Ю. Л. и др. Изучение влияния радиационно-термического воздействия на свойства металлов и металлургические процессы Копия отчета ОНИР. Инвентарный номер Б 485 411. Всесоюзный научно-технический центр, 1980. 27 с.
  76. Е.С., Родионов Ю. Л., Васильев А. А. и др. Изучение влияния радиационно-термического воздействия1 на свойства металлов и металлургические процессы. Копия отчета- ОНИР.' Инвентарный" номер Б 404 192. Всесоюзный научно-технический центр, 1980. 27 с.
  77. В.К. и, др. Влияние электронного облучения на- состояние углерода’в мартенсите // ДАН, 186, № 1, 1969 г. С. 89−91
  78. М. Дефекты и радиационные повреждения в металлах. М.: Мир, 1971−367 с.
  79. А.Н. Введение в теорию дефектов в кристаллах. М.: Высшая школа, 1983.- 144 с.
  80. В.Л., Холодарь Г. А. Радиационная физика полупроводников. Киев: Наукова Думка, 1979. — 335 с.
  81. Ю.А. Прикладные направления радиационной физики твердого' тела. Учебное пособие для студентов физического факультета. Алматы: Казак университет!, 1988. 53 с. 90 // Электронная техника. Сер. Материалы. 1983. — № 5. — С. 14−15
  82. М. Дефекты и радиационные повреждения в металлах. М.: Мир, 1971.-367 с.
  83. Dienes G.J. and Damask А.С. Radiation Enhanced Diffusion in Solids. -J.Appl. Phys, 1958, V29, № 12, p.1713−1721.
  84. B.M., Пугачева Т. С. К теории активации диффузии в твердых телах под действием ядерных излучений. — В кн.: Радиационные эффекты в твердых телах. Ташкент: АН Уз ССР, 1963. — С. 78−82
  85. Л.Н., Иванов Л. И., Платов Ю. М. Нестационарная радиационная диффузия в металлах / ДАН СССР, 1969, т. 185, № 2. — С. 309−312.
  86. М.Я., Пилипенко>В-В., Шалаев A.M. Изменение подвижности атомов" в металлах под действием ионизирующих излучение. В кн.: Изучение дефектов кристаллического строения металлов и сплавов. — Киев: Наукова думка, 1966. — С. 58−62
  87. A.M., Адаменко А. А. Радиационно-стимулированное изменение электронной структуры. М.: Атомиздат, 1977. — 176 с.
  88. A.M. Радиационно-стимулированная' диффузия в металлах. -М.: Атомиздат, 1972. 146 с.
  89. А.И., Потатий К. В. Радиационное дефектообразование ионизирующими излучениями, в металлах (методическая разработка для студентов физического факультета по сечениям образования дефектов). Алма-Ата, изд-во>КазГУ, 1985. 48 с.
  90. А.И. Статистика структуры поврежденных областей, созданных- ПВА в металлах и сплавах. Материалы II Всесоюзного совещания, Алма-Ата: 1981.-С. 15−23
  91. И.Н., Чернявский К. С. Структура спеченных твердых сплавов.- М.: Металлургия, 1975. 248 с.
  92. Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Наука, 1978. — С. 116.
  93. Большая советская энциклопедия 24 книга I. — М.: Советская энциклопедия, 1976.-С. 193
  94. Секция «Технический сервис и электрификация’сельского хозяйства" — ч. II) С. 10−12
  95. .П., Наумова О. В., Федоров A.JL Перспективные технологии для получения материалов в промышленности // Материалы и технологии XXI века: Сб. статей IV Международной конференции. Пенза, 2006. -С. 3−5' 117
  96. Федоров A. JL Современные способы получения покрытий из порошковых материалов // Современные технологии- в машиностроении: Сб. статей- X Международной научно-практической конференции: — Пенза, 2006.-С. 144−146
  97. Федоров A. JL Ионизирующее облучение как метод повышения износостойкости материала почвообрабатывающего инструмента7/ Энергосберегающие технологии в АПК: Сб: статей Всероссийскошнаучно-практи-ческой конференции. Пенза, 2006. — С. 94−96
  98. Чесноков- Б. Ш, Федоров А. Л. Повышение качества? сплавов на основе железа-// Проблемышсследования-и-проектированияшашин: Сб? статейШТ Международной* научно-технической- конференции: Пенза*, 2007. -С. 115−117
  99. ГОСТ 21 448–75*. Порошки из сплавов для наплавки. — М'.: издательство- стандартов, 1982. 9 с.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!