Нанесение металлических покрытий термодинамическим способом

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретические основы газодинамического напыления металлических покрытий

1.1. принципы газодинамического напыления

1.2. Разновидности газодинамического напыления

1.3. Материалы для газодинамического напыления

1.4. Оборудование для газодинамического напыления

1.5. Параметры процесса напыления и их влияние на качество покрытия

1.6. Свойства получаемых покрытий

Глава 2. Технологический процесс газодинамического напыления

2.1. Подготовка поверхности

2.2. Подготовка порошкового материала

2.3. Настройка оборудования и режимы напыления

2.4. Процесс нанесения покрытия

Глава 3. Анализ преимуществ и недостатков термодинамического метода

3.1. Преимущества метода

3.2. Недостатки и ограничения метода

3.3. Сравнительный анализ с другими методами нанесения покрытий

Заключение

Список использованной литературы

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: Нанесение металлических покрытий газодинамическим способом

Направление: Технологии материалов

Специальность: 22.02.07 — Порошковая металлургия, композиционные материалы, покрытия

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования обусловлена стратегическими задачами развития отечественной промышленности, связанными с импортозамещением в области современных технологий поверхностного упрочнения и защиты металлоконструкций. Газодинамическое напыление металлических покрытий представляет собой перспективное направление в технологии обработки поверхностей, обеспечивающее получение плотных, высокопрочных покрытий без значительного теплового воздействия на основной материал. В условиях санкционного давления на российскую металлургическую и машиностроительную отрасли особую значимость приобретает разработка и освоение отечественных технологий нанесения защитных и функциональных покрытий, способных заменить импортные аналоги и обеспечить технологический суверенитет России.

Степень разработанности проблемы в отечественной научно-технической литературе характеризуется наличием фундаментальных исследований, проводимых в НИТУ МИСиС, ВИАМ, Институте металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН. Ведущие российские ученые — А.П. Алхимов, В.Ф. Кошелев, А.Н. Папырин — внесли значительный вклад в развитие теории и практики газодинамического напыления. Однако вопросы оптимизации технологических параметров процесса применительно к конкретным условиям отечественных производств требуют дополнительного изучения и систематизации.

Современные требования к качеству металлопродукции в авиационной, энергетической и нефтегазовой отраслях промышленности России предполагают применение передовых методов нанесения защитных покрытий, обеспечивающих повышенную износостойкость, коррозионную стойкость и жаростойкость деталей и конструкций. Газодинамическое напыление позволяет формировать покрытия с уникальными свойствами при относительно низких температурах процесса, что минимизирует структурные изменения в основном материале и расширяет номенклатуру обрабатываемых изделий.

Цель курсовой работы — комплексное исследование теоретических основ и технологических особенностей процесса газодинамического напыления металлических покрытий с оценкой его преимуществ и ограничений.

Задачи курсовой работы:

• изучить принципы и физико-химические основы газодинамического напыления металлических покрытий;
• проанализировать разновидности газодинамического напыления и применяемые материалы;
• исследовать технологические параметры процесса напыления и их влияние на качество получаемых покрытий;
• рассмотреть технологический процесс нанесения покрытий на производственном участке;
• провести сравнительный анализ газодинамического метода с альтернативными технологиями нанесения покрытий.

Объект исследования — участок газодинамического напыления покрытий в цехе поверхностной обработки АО «ОДК-Авиадвигатель» (г. Пермь).

Предмет исследования — технологические параметры процесса газодинамического напыления и свойства получаемых металлических покрытий.

Методологическая база исследования включает теоретические основы порошковой металлургии, физики аэродисперсных систем, материаловедения; экспериментальные методы исследования структуры и свойств покрытий в соответствии с ГОСТ 9.301, ГОСТ 9.302, ГОСТ Р 56926; нормативную базу (ГОСТ Р 53531, ГОСТ 9849, технические регламенты Росстандарта).

Научная новизна работы заключается в систематизации современных представлений о механизмах формирования покрытий при газодинамическом напылении применительно к условиям российских предприятий машиностроительного комплекса.

Теоретическая значимость состоит в обобщении и структурировании научно-технической информации о газодинамическом напылении металлических покрытий.

Практическая значимость определяется возможностью использования результатов исследования для оптимизации технологических режимов напыления на предприятиях авиационной и энергетической промышленности России.

Структура курсовой работы включает введение, три главы, заключение и список использованной литературы. В первой главе рассматриваются теоретические основы газодинамического напыления металлических покрытий. Во второй главе анализируется технологический процесс газодинамического напыления. В третьей главе проводится анализ преимуществ и недостатков термодинамического метода.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ

1.1. Принципы газодинамического напыления

Газодинамическое напыление представляет собой современную технологию нанесения металлических покрытий, основанную на ускорении порошковых частиц в сверхзвуковом газовом потоке и их последующем соударении с обрабатываемой поверхностью в твердом или частично размягченном состоянии. Физическая сущность процесса заключается в преобразовании кинетической энергии высокоскоростных частиц в энергию пластической деформации при ударе, что обеспечивает формирование прочного металлургического контакта между напыляемым материалом и основой без существенного нагрева подложки. Данный метод относится к группе технологий холодного газодинамического напыления, разработанных в России в Институте теоретической и прикладной механики СО РАН под руководством академика А.П. Алхимова в конце 1980-х годов [1, c. 15].

Принципиальное отличие газодинамического напыления от традиционных термических методов нанесения покрытий состоит в том, что формирование покрытия происходит преимущественно за счет кинетической энергии частиц, а не их тепловой энергии. Температура газового потока в процессе напыления может составлять от 300 до 600°С, что значительно ниже температуры плавления большинства напыляемых металлов и сплавов. Скорость частиц порошка в момент удара о поверхность достигает 500-1200 м/с, что обеспечивает их интенсивную пластическую деформацию и формирование межчастичных связей за счет явлений адгезии и диффузии в зоне контакта [2, c

…