Автор работы: Пользователь скрыл имя, 30 Июня 2014 в 05:54, реферат
Экономическая целесообразность комплексного обеспечения качества деталей на всех стадиях их жизненного цикла обусловливает необходимость аналогичного подхода и к их рабочим поверхностям. Рассмотрение качества поверхностного слоя деталей машин на всех стадиях жизненного цикла (проектирование, изготовление, контроль, испытание, диагностика, эксплуатация, ремонт, восстановление и утилизация), а также на микро- и наноуровне положило начало учению об инженерии поверхности, которое занимает в наше время одно из ведущих мест в технике. Инженерии поверхности посвящаются многие международные научно-технические конференции, монографии и статьи.
Введение 3
1. Поверхностный слой деталей машин 4
1.1. Общие представления о поверхностном слое 4
1.2. Влияние технологической наследственности на качество поверхностного слоя 12
1.3. Инженерия поверхности деталей на этапах жизненного цикла 14
2. Упрочнение поверхностного слоя деталей машин 20
2.1. Назначение и классификация методов упрочнения 20
2.2. Основные методы упрочнения деталей машин 22
3. Общие понятия наноинженерии 34
Заключение 44
Список используемой литературы 45
Рис. 3.4. Схема магнетронного распыления
6. Вакуумно-дуговой метод. В этом случае между катодом и анодом инициируется вакуумная дуга, которая испаряет материал катода. Дуговой разряд низкого давления горит в быстро перемещающихся катодных пятнах. Продуктом эрозии, в отличии от катодного распыления, является не поток атомов, а поток ионов материала катода с энергией от 20 эВ у лёгких до 180 эВ у тяжёлых атомов. При этом напряжение разряда составляет 20-30 В при токе от нескольких десятков до сотен ампер. При этом обеспечивается достаточно высокие скорости роста покрытий до 1,5 мкм/мин и более в зависимости от материала.
Рис.3.5. Схема вакуумно-дугового метода
7. Ионное плакирование – метод обработки поверхностей металла, опирающийся на плазменную технологию. При ионном нанесении покрытия поверхность подложки вначале очищается путем ионной бомбардировки в плазме. Затем подаются пары металла из источника-испарителя, которые в плазме частично ионизируются и ускоряются с помощью отрицательного напряжения на разогретой подложке к поверхности последней. Таким способом на подложке наращивается слой испаренного металла, в то время как часть подложки или слоя постоянно вновь уносится при бомбардировке ионами (распыляются). Структура возникающего слоя в сильной мере зависит от температуры подложки.
Рис.3.6 Схема метода ионного плакирования:
1- вакуумная
камера, 2- держатель подложки - катод,
3- подложка, 4- зона плазмы тлеющего
разряда, 5- испаряемый материал, 6- испаритель
- анод, 7- лазер и устройства
8. В промышленности широко применяется метод фрикционного (с помощью трения) нанесения медьсодержащих покрытий — финишная антифрикционная безабразивная обработка (ФАБО). Покрытия толщиной от 50 до 500 нм из пластичных металлов наносятся в присутствии специальной технологической среды на трущиеся поверхности деталей — коренные и шатунные шейки коленчатого вала, гильзы цилиндров, реборды и поверхности качения вагонных колесных пар, различного вида штоки, пальцы, резьбовые соединения и т.д.[17].
Рис.3.7 Схема фрикционного латунирования втулки:
1 - токарный патрон, 2 - втулка, 3 - латунный пруток, 4 - приспособление, 5 - борштанга, 6 - держатель токарного станка.
Рис. 3.8 Схема структуры поверхностного слоя после ФАБО:
1 - композиционное антифрикционное покрытие, 2 - переходная диффузионная зона, 3 - деформированная (наклепанная) зона, 4 - основной конструкционный материал
Кроме перечисленных методов в машиностроении могут найти применение метод ионно-лучевого перемешивания, а также группа лазерных методов.
Основой наноинженерии поверхностей служат нанопорошки и нанокластеры.
Нанопорошок (англ. nanopowder)
Нанокластер – наноразмерные комплексы атомов или молекул превышающие 10 нм, и содержащие не более 1000 атомов.
Развитие нанотехнологии в значительной степени связано с использованием трех углеродных наноструктур: фуллеренов, углеродных нанотрубок и графена.
Рис.3.9. Углеродные наноструктуры
Нанотрубка - это цилиндр, полученный при свертывании плоской гексогональной сетки графита без швов Углеродные нанотрубки представляют собой однослойные или многослойные полые нанокристалические цилиндры диаметром 0,5 нм (рис.(а)). Нанотрубки - основной материал наноэлектроники.
Графен представляет собой изолированный моноатомный слой графита.Это слой атомов углерода, размещенных в узлах гексаглнальной двухмерной кристаллической решетки. (рис.3.9 (б)).
Фуллерен представляет собой шарообразную молекулу состоящую из 60,70,076 и более атомов углерода (рис.3.9 (в)).
Фуллериты - молекулярные кристаллы образованные из фуллеренов при определенных условиях (рис.3.9 (г)).
В заключение раздела следует отметить, что уже создано несколько материалов, которые позволяют производить покрытия, наряду с «гидробоязнью» обладающие также свойствами «маслобоязни». Они не увлажняются ни водой, ни маслом и, таким образом, могут квалифицироваться как ультра-фобные материалы и покрытия.
Заключение
В работе были рассмотрены основные понятия поверхностного слоя деталей машин (в том числе наноинженерии), приведены способы его упрочнения.
Из вышесказанного следует, что вопрос о ПС в различных категориях изучен и исследован достаточно подробно, на сегодняшний день самым перспективным направлением в этой области является формирование качества поверхностного слоя на стадиях жизненного цикла изделия и наноинженерия.
Список используемой литературы
1. Сулима А.М., Шулов В.А., Ягодкин Ю.Д. «Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин» М.: Машиностроение, 1988г - 240 c.
2. Блюменштейн В.Ю. Технологическое наследование качества поверхностного слоя деталей машин. Учебное пособие – Кемерово: КузГТУ, 2005г – 112с.
3. А.Г. Суслов
Лекции по наиболее сложным
темам курса «Технология
4. Овсеенко А.Н.,Гажек М.М., Серебряков В.И. Формирование состояние поверхностного слоя деталей машин технологическими методами. Politechnika opolska, 2001г-228с.
5. Edson Costa Santos , Takashi Honda , Katsuyuki Kida "Influense of repeated quenching on the rolling contact fatigue of bearing steel " http://spiedl.org/terms
6. Механика
технологического наследования как научная
основа проектирования процессов упрочнения
деталей машин поверхностным пластическим
деформированием. диссертация и автореферат
по ВАК 05.02.08, доктор технических наук Блюменштейн,
Валерий Юрьевич. Научная библиотека диссертаций
и авторефератов disserCat http://www.dissercat.com/
7. Блюменштейн, В.Ю., Смелянский, В.М. Механика технологического наследования на стадиях обработки и эксплуатации деталей машин / В.Ю. Блюменштейн, В.М. Смелянский. – М.: Машиностроение-1, 2007. – 400 с.
8. А.Г. Суслов. Качество поверхностного слоя деталей машин. М.: Машиностроение. 2000г, - 318с.
9. Безъязычный В.Ф. Расчет режима обработки, обеспечивающего комплекс параметров поверхностного слоя и точность обработки//Инженерный журнал.-1998.-№9.-С.13-18.
10. Суслов А.Г., Дальский A.M. Научные основы технологии машиностроения Научная монография. - М.: Машиностроение, 2002. - 684 с
11. Суслов А.Г., Безъязычный В.Ф., Панфилов Ю.В. и др. «Инженерия поверхностей деталей». - М.: Машиностроение, 2008. - 320 с.:ил.
12. http://tehnoinfo.ru/tehnolog/
13. В.Ю. Блюменштейн, М.С. Махалов, В.В. Слизников. Восстановление и упрочнение деталей машин. учеб. пособие [Электронный ресурс] : для студентов специальности 151001 «Технология машиностроения». – Электрон. дан. – Кемерово: КузГТУ, 2011. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).
14. В.М. Сорокин, А.С. Курников. Основы триботехники и упрочнения поверхностей деталей машин. Курс лекций. Нижний Новгород: Издательство ФГОУ ВПО ВГАВТ. 2006г. – 296 с.
15. В. Г. КАЗАКОВ ‘ТОНКИЕ МАГНИТНЫЕ ПЛЕНКИ’ Соросовский Образовательный журнал, ФИЗИКА, 1997
16. И.В. Балабанов, В.И. Балабанов. Нанотехнологии. Правда и вымысел. Эксмо, 2010 г. – 384 с.
17. Балабанов В. И. Нанотехнологии. Наука будущего / В. И. Балабанов. — М. : Эксмо, 2009. — 256 с. : ил.
18. Смирнов А.Н., Абабков Н.В., Помонов М.В. Физические основы нанотехнологий. Учебное пособие. - Кемерово, КузГТУ, 2012. - 123 с.