Наплавка как метод создания особых свойств рабочих поверхностей деталей и их ремонта

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретико-методологические основы технологий наплавки в материаловедении

1.1. Ретроспектива развития технологий упрочнения и нормативное регулирование сварочно-наплавочных работ в Российской Федерации

1.2. Физическое металловедение процессов плавления, кристаллизации и формирования переходных зон при наплавке

1.3. Классификация наплавочных материалов и специфика их выбора согласно ГОСТ 10543-82 для различных условий эксплуатации

Глава 2. Анализ технологических циклов восстановления и деградации рабочих поверхностей оборудования

2.1. Оценка типичных механизмов износа деталей в отечественном тяжелом машиностроении и металлургии

2.2. Исследование влияния термического цикла наплавки на структурную стабильность основного металла и зоны термического влияния

2.3. Анализ дефектов наплавленного слоя и методы неразрушающего контроля согласно требованиям Росатома и Ростехнадзора

Глава 3. Разработка и обоснование режимов упрочняющей обработки наплавленных поверхностей

3.1. Проектирование технологии восстановления с применением методов термической и химико-термической обработки наплавленного слоя

3.2. Расчет термических параметров процесса для предотвращения сварочных деформаций и внутренних напряжений

3.3. Оценка технико-экономической эффективности внедрения предлагаемых решений на базе российских машиностроительных стандартов

Заключение

Список использованной литературы

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: Наплавка как метод создания особых свойств рабочих поверхностей деталей и их ремонта

Направление: Технологии материалов

Предмет: Металловедение и термическая обработка металлов

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы курсовой работы обусловлена необходимостью повышения долговечности и надежности ответственных деталей машиностроительного и металлургического оборудования, эксплуатируемого на предприятиях российской промышленности. В условиях реализации стратегии импортозамещения и технологического суверенитета особое значение приобретает восстановление изношенных деталей, что обеспечивает существенное снижение эксплуатационных затрат и сокращение зависимости от поставок импортных комплектующих. Наплавка представляет собой высокоэффективный метод создания износостойких, коррозионностойких и жаростойких покрытий, а также восстановления геометрических параметров деталей после эксплуатации в тяжелых условиях. Процессы наплавки широко применяются на предприятиях ПАО «ММК», ПАО «НЛМК», АО «ЕВРАЗ», а также в энергетическом и нефтегазовом машиностроении.

Степень разработанности проблемы в отечественной научно-технической литературе достаточно высока. Фундаментальные исследования в области металловедения сварочных и наплавочных процессов выполнены научными школами НИТУ МИСиС, МГТУ им. Н.Э. Баумана, ЦНИИчермет им. И.П. Бардина, ИМет РАН. Вместе с тем современные требования к качеству и эксплуатационным свойствам наплавленных слоев диктуют необходимость дальнейшего совершенствования технологий наплавки с учетом применения новых наплавочных материалов и методов термической обработки.

Цель курсовой работы — изучение теоретических и технологических основ процессов наплавки, анализ влияния термического цикла на структурообразование и разработка практических рекомендаций по совершенствованию технологии восстановления рабочих поверхностей деталей.

Задачи курсовой работы:

• исследовать историю развития наплавочных технологий и нормативно-правовую базу их применения в Российской Федерации;
• изучить физико-металловедческие процессы формирования наплавленного слоя и зоны термического влияния;
• выполнить анализ механизмов износа деталей и дефектов наплавки на предприятиях отечественной металлургии и машиностроения;
• разработать технологические рекомендации по термической обработке наплавленных деталей;
• обосновать технико-экономическую эффективность предложенных решений.

Объект исследования — участок восстановительного ремонта деталей прокатного оборудования в механоремонтном цехе ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

Предмет исследования — технологические процессы наплавки и термической обработки деталей, обеспечивающие формирование требуемого комплекса эксплуатационных свойств рабочих поверхностей.

Методологическая база исследования включает теоретические основы металловедения и теории фазовых превращений в сталях и сплавах, расчетные методы определения параметров термических циклов наплавки, экспериментальные методы металлографического и механического анализа, нормативно-техническую документацию (ГОСТ 10543-82, ГОСТ Р ИСО 15614, РД 03-615-03, ФНП Ростехнадзора).

Научная новизна заключается в систематизации современных подходов к выбору наплавочных материалов и режимов термической обработки применительно к условиям эксплуатации деталей металлургического оборудования.

Теоретическая значимость состоит в углубленном анализе закономерностей структурообразования в наплавленном металле и зоне термического влияния.

Практическая значимость определяется разработкой технологических рекомендаций, позволяющих повысить качество и долговечность восстанавливаемых деталей на предприятиях отечественной металлургии.

Структура работы включает введение, три главы, заключение и список использованной литературы. Первая глава посвящена теоретическим основам технологий наплавки, вторая — анализу технологических процессов и проблем восстановления деталей, третья — разработке практических рекомендаций по совершенствованию технологии.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИЙ НАПЛАВКИ В МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ

1.1. Ретроспектива развития технологий упрочнения и нормативное регулирование сварочно-наплавочных работ в Российской Федерации

Технологии наплавки имеют многолетнюю историю развития в российской металлургической и машиностроительной промышленности. Начало промышленного применения наплавки относится к 1930-м годам, когда были разработаны первые технологии восстановления деталей сельскохозяйственной техники и металлургического оборудования методом газовой наплавки. В период индустриализации СССР активно внедрялись процессы электродуговой наплавки под флюсом, разработанные в Институте электросварки им. Е.О. Патона, что позволило значительно повысить производительность восстановительных работ на металлургических комбинатах и машиностроительных заводах [1, c. 24].

В послевоенный период в НИТУ МИСиС, ЦНИИчермет им. И.П. Бардина и других научных центрах были выполнены фундаментальные исследования металловедческих основ процессов наплавки, изучены закономерности формирования структуры и свойств наплавленного металла, разработаны новые составы наплавочных материалов для различных условий эксплуатации. Особое внимание уделялось разработке технологий наплавки деталей прокатных станов, шахтного оборудования, деталей доменных и сталеплавильных агрегатов [2, c. 56]. В 1970-1980-е годы были внедрены высокопроизводительные методы электрошлаковой и плазменной наплавки, обеспечивающие получение качественных покрытий большой толщины.

Современный этап развития наплавочных технологий характеризуется широким применением механизированных и автоматизированных процессов, использованием порошковых и самозащитных проволок, внедрением лазерной и электронно-лучевой наплавки для получения покрытий с уникальными эксплуатационными свойствами. На предприятиях ПАО «ММК», ПАО «НЛМК», ПАО «Северсталь», АО «ЕВРАЗ» функционируют специализированные учас

…