Розроблено нові складнолеговані евтектичні порошкові сплави на основі заліза (Fe - Mn - C - B - Si - Ni - Al - Sc, Fe - Mn - C - B - Si - Cr - Al - Sc, Fe - Mn - C - B - Si - Ni - Cr - Al - Sc) для зносостійких покриттів. До основи технологічного процесу легування розплаву необхідними елементами покладено їх термодинамічну подібність до кисню.

Розглянуто галузеві проблеми підвищення зносостійкості вузлів тертя, зносостійкі покриття, трибологію різання, абразивний знос, знос і змащування, фретинг-втому та фретинг-корозію, а також контактні задачі та методи випробувань.

Розглянуто тривимірні задачі поверхневої стійкості багатошарових покриттів в триботехніці. На них діє температура та поверхневе навантаження. Побудовано характеристичні рівняння. Отримано розв'язки нових задач. Сформульовано новi якісні та кількісні висновки.

Висвітлено проблему синтезу металокарбідних матеріалів і покриттів з необхідними властивостями. Наведено методи розрахунків складу й основних параметрів технологічних процесів нанесення металокарбідних покриттів, розглянуто особливості формування зносостійких поверхневих шарів на деталях із залізовуглецевих сплавів за умов використання екзотермічних компонентів. Проаналізовано вплив легувальних елементів на утворення евтектичних структур. Обгрунтовано вибір методики випробувань. Запропоновано механізм синтезу композиційного евтектичного матеріалу, а також процесів утворення металокарбідних матеріалів у екзотермічних композиціях.

Освещена проблема синтеза металлокарбидных материалов и покрытий с необходимыми свойствами. Приведены методы расчетов состава и основных параметров технологических процессов нанесения металлокарбидных покрытий, рассмотрены особенности формирования износостойких поверхностных шаров на деталях из железо-углеродистых сплавов при использовании экзотермических компонентов. Проанализировано влияние легированных элементов на создание эвтектических структур. Обоснован выбор методики испытаний. Предложен механизм синтеза композиционных эвтектических материалов, а также процессов создания металлокарбидных материалов в экзотермических композициях.

Наведено результати теоретичних і експериментальних досліджень щодо формування зносостійких евтектичних покриттів різного функціонального призначення на підставі базової системи Fe - Mn - C - B. Описано нові евтектичні порошкові матеріали на основі заліза, які можуть використовуватись за сучасних методів поверхневої обробки. Запропоновано методи та режими нанесення покриттів, розглянуто їх будову, фізико-експлуатаційні властивості. Висвітлено особливості модернізації та комп'ютеризації установки тертя типу Amslera та наведені приклади її практичного використання для дослідження зносостійкості матеріалів.

Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований по формированию износостойких эвтектических покрытий различного функционального назначения на основе базовой системы Fe - Mn - C - B. Описаны новые эвтектические порошковые материалы на основе железа, которые могут использоваться в современных методах поверхностной обработки. Представлены методы и режимы нанесения покрытий, рассмотрены их строение, физико-эксплуатационные свойства. Освещены особенности модернизации и компьютеризации установки трения типа Amslera и приведены примеры ее практического использования для исследования износостойкости материалов.

Рассмотрен в сопоставлении процесс электрохимического нанесения хрома в присутствии наноалмазов детонационного и статического синтеза. Показано, что в обоих случаях увеличивается микротвердость хромово-алмазных покрытий, но больше- в случае использования наноалмазов детонационного синтеза. Износостойкость покрытий, напротив, выше в случае использования наноалмазов статического синтеза, однако и при этом существенно выше износ контртела. Установлено, что по комплексу свойств использование наноалмазов детонационного синтеза предпочтительнее по сравнению с классическими тех же размеров.

Досліджено будову, механічні властивості захисних покриттів з титаном, ванадієм і хромом на сталі У8А. Визначено показники мікротвердості, мікроміцності, мікрокрихкості зносостійких покриттів. Установлено напругу відшарування покриттів від основи. Наведено порівняльні експериментальні дані із зносостійкості вихідної сталі У8А та сталі зі зносостійкими покриттями за різних умов тертя: тертя ковзання без змащування з попереднім і без попереднього припрацювання поверхонь, терті закріпленим абразивом. Установлено підвищення зносостійкості сталі У8А в 1,5 - 20,0 разів.

Запропоновано визначати розмір ділянки дискретного покриття, виходячи з розрахунку балки на пружній основі. Показано, що для покриття з твердого сплаву ВК8 збільшення довжини ділянки призводить до адгезійного відшарування. Для запобігання руйнуванню покриття внаслідок адгезійної міцності рекомендовано співвідношення довжини його ділянки до товщини в межах 5 - 7.

Ключ. слова: электроискровой массоперенос, покрытие, керамика, износостойкость, алюминиевый сплав
Індекс рубрикатора НБУВ: К663.68-1

Рубрики:

Зносостійкі покриття металів

Шифр НБУВ: Ж28502 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Рассмотрено получение износостойких дискретных покрытий электроконтактным припеканием. Показано, что нанесение дискретных покрытий позволяет устранить явление краевого эффекта при электроконтактном припекании порошковых материалов. При этом обеспечивается равномерное уплотнение, нагрев припекаемого порошкового слоя и получение покрытий с однородной пористостью и адгезионной прочностью при одновременном обеспечении минимального уровня напряженно-деформируемого состояния покрытия под воздействием эксплуатационных нагрузок.

Описана технология получения из порошков износостойких композиционных материалов определенного химического состава и припекания их на поверхности деталей при импульсном пропускании тока и приложении определенного давления. Проанализированы особенности процессов формования, уплотнения и припекания порошковых слоев. Исследованы физико-механические свойства и микроструктура упрочненных поверхностей.

Наведено експериментальні дослідження трибосполучень з урахуванням термічних опорів у вигляді нашарувань. Одержано залежність моменту тертя, температури і зносу трибосполучень. Показано можливість управління тепловими потоками у бік менш навантаженого елемента трибосполучення, що дасть можливість зменшити знос трибосистеми в цілому.

Розроблено наукові засади формування на сплавах заліза композиційних металокарбідних шарів зі стабільними структурами та підвищеними триботехнічними характеристиками. На підставі системного підходу сформульовано принципи стабільності структур композиційних матеріалів триботехнічного призначення. За допомогою імітаційного моделювання композиційних структур та дослідження нестаціонарних теплових полів і термічних напружень сформульовано основні вимоги щодо матеріалу. З використанням термодинамічного підходу розроблено фізико-хімічні засади визначення параметрів та умов формування зносостійких композиційних матеріалів і покриттів з метало-вуглецевих компонентів у вигляді порошків, волокон або тканин за наявності екзотермічних ефектів, що базуються на розгляді відкритих систем з урахуванням обміну з зовнішнім середовищем тепловими потоками та масою. Запропоновано експериментально підтверджені методи визначення температурного інтервалу синтезу карбідів, умов евтектичного плавлення та утворення матеріалу або покриття з литими евтектичними структурами. Досліджено структури та фізико-механічні властивості сформованих покриттів, які показали високу зносостійкість (знос I = 5 - 15 мкм/км, коефіцієнти тертя 0,1 - 0,25 залежно від складу та структури). Здійснено промислове випробування розроблених технологічних процесів для формування зносостійких поверхневих шарів на деталях з залізовуглецевих сплавів, нанесення зносостійких покриттів і відновлення деталей транспортної техніки.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розроблено та досліджено метод формування на деталях металокарбідних зносостійких покриттів, який грунтується на використанні екзотермічних сумішей та дозволяє економити матеріальні ресурси. Наведено результати дослідження механізму процесів синтезу матеріалів і покрить в сумішах з тугоплавких карбідутворювальних металів (Cr, V, Mo, W) та вуглецю. Показано, що для реалізації таких процесів необхідно здійснювати підігрів сумішей; запропоновано методику розрахунку цієї температури. Склад суміші розраховано на підставі рівнянь балансу мас і умов рівноваги фаз. Визначено умови одержання матеріалів і покриттів з евтектичною структурою. Запропоновано фізичну модель процесів синтезу металокарбідних матеріалів у відкритій системі деталь - суміш - газова фаза. Показано, що нижньою межею температурного інтервалу процесів формування металокарбідних покрить є температура протікання в системі процесів відновлення та карбідизації. Верхня межа вибирається залежно від екзотермічності суміші, необхідних експлуатаційних характеристик деталі з покриттям. Розроблено методики та запропоновано технологічні схеми нанесення покрить на деталі, які працюють за різних умов. Проведено випробовування покриттів на зносостійкість і визначено технологічні параметри формування металокарбідних покриттів з високою зносостійкістю.

Розроблено наукові основи технології електроосадження антифрикційних покриттів (АФП) сплавами на основі свинцю (Pb - Sn(10%) і Pl - Sn(8%) - Cu(2%)) з метилсульфонатного електроліту, а також встановлено основні закономірності їх електроосадження. Виявлено, що ефект сумісного впливу парціальних процесів у разі електроосадження сплаву Pl - Sn (типу механічної суміші кристалів), обумовлений зниженням швидкості виділення олова внаслідок ускладнень, що виникають за його кристалізації на сторонній (свинцевій) підкладці. Розроблено й освоєно за промислових умов нову екологічно безпечну високопродуктивну технологію нанесення АФП сплавами свинець-олово та свинець-олово-мідь на вкладці підшипників ковзання з використанням метилсульфонатних електролітів. З'ясовано, що АФП сплавами свинцю, які осаджуються з запропонованого електроліту, не поступаються за своїми експлуатаційними характеристиками осадам, одержаним за традиційною технологією.

Розв'язано актуальну науково-технічну проблему створення методології оптимізації зносостійких покриттів за критеріями міцності та роботоздатності на основі системного підходу, відповідно до якого на кожному з рівнів системи - в підсистемах конструювання покриттів, технологічного забезпечення та формування виробу з покриттями залежно від умов експлуатації запропоновано формувати елементи та їх властивості таким чином, аби забезпечити проходження адаптаційного етапу з мінімальним руйнуванням робочих поверхонь і мінімальним зносом. Виділено напрями створення поверхонь з прогнозованою адаптацією та керованим напружено-деформованим станом (НДС): формування стійкої природи конструкції покриттів, підготовка поверхні під покриття, формування хімічно-активних покриттів. Доведено можливість керованого впливу на властивості робочих поверхонь виробів з покриттями, рівень і знак залишкових напружень, а також НДС у системі основа - покритя у ході експлуатаційного навантаження. Запропоновано критерії для вибору розмірів ділянок дискретних покриттів за умов адгезійної та когезійної міцності.

Експериментальним шляхом встановлено трибологічні параметри матеріалів зі зносостійкими покриттями та без них зав жорстоких умов випробувань, наближених до реальних умов експлуатації інструментів у безперервному режимі, з автоматичним фіксуванням трибологічних характеристик та кінетики зношування. Досліджено особливості тертя та зношування інструментальних матеріалів з покриттями і без них на стадії припрацювання, визначено матеріали й умови, за яких виявляється схильність до утворення наросту. Запропоновано заходи щодо запобігання наростоутворенню. Встановлено, що особливістю зношування покриттів з композиційних матеріалів є утворення вторинних структур, тонкодисперсних плівок, які є оксидами металів компонентів покриттів і виконують роль твердої змазки. Товщина і щільність плівок залежить від навантаження і швидкості тертя, від яких, в свою чергу, залежить температура в зоні тертя, відповідно й інтенсивність окиснення.

Проанализированы технологические возможности различных видов и методов нанесения упрочняющих покрытий на рабочие поверхности деталей машин и режущего инструмента.