Изучение микроструктуры и свойств упрочненного слоя, полученного путем плазменной закалки

Концентрация примесей (органические растворители, масла, краски), поступающих в сточные воды из окрасочных отделений, колеблется в пределах 0,1-0,3 кг/м³ [39].

Таким образом, анализ состава загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу машиностроительными предприятиями, показывает, что кроме основных примесей атмосферы (CO, SO₂, NO_x, C_nH_m, пыль) в выбросах содержатся и другие токсичные соединения, которые почти всегда оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду. Концентрация вредных веществ в вентиляционных выбросах часто невелика, но из-за больших объемов вентиляционного воздуха валовые количества вредных веществ, поступающие в атмосферу, весьма значительны В течение суток выбросы производятся неравномерно. Из-за небольшой высоты выброса, рассредоточенности и, как правило, плохой очистки они сильно загрязняют воздух на территории предприятий. Поскольку ширина санитарно-защитных зон для машиностроительных заводов обычно не превышает 100 м даже при наличии в составе завода литейных цехов, то возникают большие трудности в поддержании чистоты воздуха зон, примыкающих к предприятию.

Основными загрязняющими веществами сточных вод машиностроительных предприятий, за исключением отделений травлени и гальванотехнческих покрытий, являются механические взвеси и минеральные масла.

10.8 Выбросы в атмосферу при плазменной закалке

При выполнении работ по плазменному упрочнению деталей машин атмосферный воздух загрязняется аэрозолем, в состав которого входит в зависимости от метода закалки (с оплавлением или без оплавления) оксиды электродного материала (вольфрам) и оксиды металлов, присутствующих в упрочняемом изделии (железо, хром, никель, молибден, медь, цинк, и др.), а также газообразные соединения (оксиды, отработанный аргон).

Перечисленные вещества не могут не оказывать отрицательного влияния на здоровье человека, выполняющего упрочнение, поэтому необходимо применять меры по очистке воздушной среды в зоне проведения работ.

Метод, применяемый для очистки воздуха при проведении упрочнения плазменной дугой аналогичен тому, что применяют при обычной дуговой сварке. Для улавливания аэрозоля, образующегося в ходе ведения процесса, используют местную вытяжную вентиляцию. Вытяжные панели устанавливают прямо у места образования вредного аэрозоля, не выше 350 мм от зоны горения дуги. Для того, чтобы иметь возможность регулировать положение панелей при закалке разных по форме и габаритам поверхностей, панели выполняют поворотно-подъемными.

Скорость движения воздуха, создаваемая отсосами у источника выделения веществ, должна быть не более 0,3 м/с.

Местный отсос воздуха позволяет удалить из рабочей зоны от 75 до 90% вредностей. Оставшееся количество вредностей должно снижаться до предельно допустимой концентрации (ПДК) с помощью общеобменной вентиляции.

В соответствии с ОНД-86 концентрации вредных веществ в атмосфере от вентиляционных выбросов с учетом фоновых концентраций от других выбросов не должны превышать:

- ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов;

- 0,3 ПДК вредных веществ для рабочей зоны производственных помещений в воздухе.

10.9 Экологический аспект проводимого исследования

Данная научно-исследовательская работа проводилась в лабораториях закалки и электронной микроскопии кафедры СПУТ НТИ(ф) УрФУ.

Полученные данные из области повышения износостойкости материалов в последствии дадут возможность делать выводы по эффективности применения технологии упрочнения.

При проведении работ по плазменной закалке количество выделяемых вредных веществ на порядок ниже, чем при сварке или наплавке, поэтому такое производство менее вредно. Удаление всех вредных веществ, осуществляется местной и общеобменной вентиляцией с последующим рассеянием в окружающую среду через трубу без системы очистки.

В процессе исследования производится поверхностное упрочнение металла методом плазменной закалки, в следствие чего наблюдается повышение микротвердости образцов, а следовательно и увеличение износостойкости при холодном абразивном износе, что при внедрении на производстве приведет к сокращению расходов на приобретение быстроизнашивающихся деталей, ремонтных расходов по замене последних, и в конечном итоге приведет к увеличению годового выпуска продукции.

Рост годового выпуска на упрочненном оборудовании возможен: а) за счет увеличения его рабочего времени в результате сокращения простоев на ремонт; б) повышения производительности оборудования путем перевода на более интенсивный режим работы; в) сокращения брака.

Сокращение расходов особенно заметно, если они находится внутри сложной машины, стоимость разборки-сборки которой весьма высока.

Ожидаемые практические результаты от внедрения в производство проведенных исследований в области упрочнения материалов:

- значительная экономия дорогостоящих легирующих элементов;

- значительное уменьшение потребления электроэнергии;

- снижение выделения вредных веществ в окружающую среду.

Заключение

В данной работе было произведено изучение микроструктуры и свойств упрочненного слоя, полученного путем плазменной закалки. Выявлено влияние силы тока и скорости закалки на структуру и твердость различных участков зоны термического влияния.

Было показано, что при прочих неизменных параметрах увеличении силы тока приводит к росту твердости по всей глубине зоны термического влияния, и наоборот. Увеличение скорости обработки ведет к снижению удельного тепловложения в материал образца, что в свою очередь не позволяет более глубоким слоям пройти аустенизацию.

Несомненно, значительное влияние на структуру и свойства упрочненной зоны влияет химический состав стали. Присутствие аустенитообразующих элементов расширяет область существования аустенита, а это означает, что более глубокие слои металла пройдут мартенситное превращение при охлаждении. Результаты поверхностной закалки таких сталей дают большую глубину упрочненного слоя.

сталь технологический деталь металлический

Список использованных источников

1. Егоров А.А., Коровин А.И. Пламенная поверхностная закалка в машиностроении. М.: ЦИНТИМАШ, 1961. - 107 с., ил.

2. Коротеев А.С., Васильев М.Н. Технологические процессы на основе концентрированных электронных пучков. - Автомобильная промышленность. - 1983. - №11. - с. 21-23.

3. Кайдалов А.А. Электронно-лучевая закалка поверхности металлов. - Сварщик. - 1999. - №3. - с.14-15.

4. Брандт М. Промышленные лазеры: принцип работы и возможные области применения. - Сварщик. - 2001. - №3. - с.30-32.

5. Лащенко Г.И. Плазменное упрочнение и напыление. - Киев: Экотехнология, 2003. - 64 с., ил.

6. Коротков В.А., Бердников А.А., Толстов И.А. Восстановление и упрочнение деталей и инструмента плазменными технологиями. 1993. -144 с.

7. Плазменное поверхностное упрочнение / Л.К. Лещинский, С.С Самотугин, И.И. Пирч, В.И. Комар. - Киев: Техника, 1990. - 109 с.

8. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: Справочник/ Н.Н. Рыкалин, А.А. Углов, И.В. Зуев, А.Н. Кокора. - М. : Машиностроение, 1985. - 496 с.

9. Электронно-лучевая технология / 3. Шиллер, И. Гайзиг, 3. Панцер. - М.: Энергия, 1980. - 540 с.

10. Интенсивные электронные пучки. Физика. Техника. Применение / Е.А. Абрамян, Б.А. Альтеркоп, Г.Д. Кулешов. - М.: Энергоатомиздат, 1984.

11. Лещинский Л. К. Комплексное объемно-поверхностное упрочнение материалов с использованием высоко концентрированных источников нагрева / Л.К. Лещинский // Материаловедение и термическая обработка металлов. - 1988. - №5. - С. З-7.

12. Высокоэнергетическне процессы обработки материалов / О.П. Солоненко, А.П. Алхимов, В.В. Марусин, A.M. Оришич, Х.М. Рахимянов, Р.А. Салимов, В.Г. Щукин, В.Ф. Косарев. - Новосибирск: Наука, 2000. - 425с.

13. Епечурин В.П. Лучевые методы обработки материалов / В.П. Епечурин. - Л.: Изд-во Северо-Западного заочного политехн. ин-та, 1977. - 31с

14. Попов В. Ф. Процессы и установки электронно-ионной технологии / В. Ф. Попов, Ю.Н. Горин. - М.: Высшая школа, 1988. - 255 с.

15. Основы электронно-лучевой обработки материалов / Н.Н. Рыкалин, И.В. Зуев, А.А. Углов. - М.: Машиностроение, 1978. - 239 с.

16. Зуев И.В. Обработка материалов концентрированными потоками энергии / И.В. Зуев. - М.: Изд-во МЭИ, 1998. - 162 с.

17. Белый А.В. Поверхностная упрочняющая обработка с применением концентрированных потоков энергии / А.В. Белый, Е.М. Макушок, И.Л. Поболь. - Минск.: Навука i тэхшка, 1990. - 179 с.

18. Новокрещенов В.В. Технология обработки материалов концентрированными потоками энергии / В.В. Новокрещенов. - М.: Изд-во МЭИ, 1998. - 172 с.

19. Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов / А.Г. Григорьянц. - М.: Машиностроение, 1989. - 304 с.

20. Григорьянц А.Г. Методы поверхностной лазерной обработки / AT. Григорьянц, А.Н. Сафонов. - М.: Высшая школа, 1987. - 191 с.

21. Реди Дж. Промышленное применение лазеров / Дж. Реди. - М.: Мир, 1981. - 638 с.

22. Кулагин И.Д. Плазменная обработка материалов / И.Д. Кулагин. - М.: Машиностроение, 1969. - 100 с.

23. Малаховский В.А. Плазменные процессы в сварочном производстве / В.А. Малаховский. - М.: Высшая школа, 1988. - 73 с.

24. Лазерный нагрев и структура стали / В.Д. Садовский, В.М. Счастливцев, Т.И. Табатчикова, И.Л. Яковлева. - Свердловск: УрО АН СССР, 1989. - 102 с.

25. Гуреев Д.М. Механизмы фазовых превращений в железе и сталях при лазерном нагреве / Д.М. Гуреев. - Самара: Самарский государственный университет, 1999. - 163 с.

26. Баранов И.Я. Технология лазерной сварки закатки и резки / И.Я. Баранов. - СПб.: 1999. - 175 с.

27. Мартенситные превращения в сталях и сплавах / под ред. Г.В. Щербединского. - М.: Металлургия, 1987. - 87 с.

28. Головин Г.Ф. Остаточные напряжения, прочность и деформации при поверхностной закалке / Г.Ф. Головин. - Л.: Машиностроение, 1973. - 144 с.

29. Балановский А.Е. Плазменное поверхностное упрочнение металлов / А.Е. Балановский. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ. - 2006. - 180 с.

30. Плазмотроны: конструкции, характеристики, расчет / А.С. Коротеев, В.М. Миронов, Ю.С. Свирчук. - М.: Машиностроение, 1993. - 296 с.

31. Микроклимат производственной среды: конспект лекций/ В.К. Воронин; нижнетаг. технолог. ин-т (фил.) УГТУ-УПИ. - Нижний Тагил, 2006. - 41 с.

32. Анализ воздействия шума на человека и эффективность средств защиты от него: метод. указания к лаб. работе / сост.: В.Н. Васендин, Д.А. Кобалева; федер. агенство по образованию; Урал. гос. техн. ун-т - УПИ, Нижнетаг. Технологич. ин-т (фил.) - Нижний Тагил: НТИ (ф) УГТУ-УПИ, 2008. - 28с.

33. Производственное освещение: конспект лекций/ авт.-сост. В.К. Воронин; федер. агенство по образованию; Урал. гос. техн. ун-т - УПИ, Нижнетаг. техног. ин-т (фил.). - Нижний Тагил: НТИ(ф) УГТУ-УПИ, 2009. - 46с.

34. C.А. Куркин, В.М. Ховов, А.М. Рыбачук. Технология, механизация и автоматизация производства сварных конструкций. М.: Машиностроение, 1989. - 328с.

35. Брауде М.З. Охрана труда при сварке в машиностроении. М.: Машиностроение», 1978. - 144с.

36. Писаренко В.Л., Рогинский М.Л. Вентиляция рабочих мест в сварочном производстве. М., Машиностроение, 1981. - 120с., ил.

37. Сварка. Резка. Контроль: Справочник. В 2-х томах / Под общ. ред. Н.П. Алешина, Г.Г. Чернышова. - М.: Машиностроение, 2004. Т. 2 / Н.П. Алешин, Г.Г. Чернышов, А.И. Акулов и др. - 480 с.: ил.

38. Природопользование и охрана окружающей среды: учеб.-метод. пособие /

39. Бондалетова Л.И. Промышленная экология: учеб. пособие/ Л.И. Бондалетова, В.Г. Бондалетов. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. - 247 с

Размещено на Allbest.ru