автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Влияние электроискрового легирования металлических поверхностей на их износостойкость

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

3 111 9®

На правах рукописи

МИХАИЛ ЮК

Алексей Иванович

Влияние электроискрового легирования металлических поверхностей на их износостойкость

Специальность 05.02.01 — Материаловедение в машиностроении

Авторефер ат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

^ ,< / Москва — 1990

<

Работа выполнена в Институте прикладной физики Академии наук ССР Молдова

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор Л. М. Рыбакова, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник А. Е. Гитлевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Тушинский Л. И., кандидат технических наук, доцент Собиев А. С.

Ведущее предприятие:

Всесоюзный научно-исследовательский институт &Р€нш ' 1

Защита состоится 11 декабря 1990 г. в часов на заседании специализированного совета К 063.093.01 в Московском институте приборостроения по адресу: 107076, г. Москва, ул. Стромынка, д. 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « » 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук,

доцент А. П. Дальская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность^аботы. Одной из актуальных задач машиностроения является повышение надежности и долговечности машин и пргбо-ров. Успешное решение этой проблемы тесно связано с увеличением износостойкости рабочих поверхностей деталей. Поэтому разработка и исследование процессов направленного формирования физико-механических свойств поверхностей, подвергающихся износу, является важной научно-технической задачей.

В настоящее время народу с традиционными методами улучшения . характеристик поверхностей грелия, тэкшли как механический, термический, химико-термический и т.п., все более широкое применение находя г различные электрофизические методы,¡¡< который относится и метод электроискрового легирования (УИЛ) металлических поверхностей, созданный советскими учеными Б.Р.Лазаренко и Н.И.Лазаренко.

Основными достоинствами этого метода, нашедшего широкое применение в практике, является возможность управлять фазовым составом, используя в качестве электродных материалов для формирования поверхностного слоя разнообразные металлы, их сплавк, карбиды, нитриды и т.п., получать высокую твердость этих слоев, упрочнять только локальные места без прогрева всей массы детали и т.п. Покрытия, полученные с помощью ЬИЛ, отличаются весьма мелкодисперсной структурой, чрезвычайно прочным сцеплением с материалом основы, а также высокой сопротивляемостью схватнванию и коррозии, благодаря формированию так называемой "белой" зоны покрытия, представляющей со^ой юзозиравновесную систему, поверхностная энергия которой близка к нулю.

Повышение стойкости поверхностей трения методом ЭЛЛ в основном осуществлялось за счет нанесения различных твердых материалов и формирования определенного фазового состава. При этом не учитывался такой существенный резерв повышения износостойкости, каким является возможность ЭШ управлять субсгрукгуряыми параметрами металла. В этом плане процесс ЭШ1 позволяет в весьма щроких пределах изменять субсгрукгуру покрытий, что даёт возможность её оптимизации с позиций повышенной сопротивляемости износу. Однако отсутствие систематических исследований зависимости параметров суб-сгруктуры формируемых слоев от режимов электроискрового легирования и взаимосвязи износостойкости с параметрами субструктуры ограничивает возможности ШЛ в создании высокоизносостойких покрытий, что. дакгует необходимость проведения на-

учных исследований в данном направлении.

• Работа выполнялась в рамках проблемы "Исследовать закономерное ги формирования износостойких покрытий элекгрофизико-химичес-кими способами и. электрохимического формообразования с целью создания эффективных технологий" по теме"Исследовать взаимодействие электрических разрядов с поверхностью твердого тела в неоднородных средах" № г.р. 01.86.0012788).

Цель работ. Провести комплексное исследование влияния режимов ЗИЛ-на формирование субструктуры металлов, наиболее широко используемых. в машиностроении. Установить взаимосвязь между параметрами субструкгуры и износостойкостью при граничном трении скольжении. Определить режимы ЗИЛ, при которых формирующаяся суботрук-тура обеспечивает наиболее высокую изиооостойкооть. Исследовать •влияние поверхностной пластической деформации электроискровых покрытий на их субогруктуру и шероховатость. Определить условия получения методом ЗИЛ свободного графита в поверхностном слое железа и титана, а также влияние ЭМ графитом на шероховатость и фазовый состав покрытий.

Методы исследований. Работа выполнена в виде комплексного экспериментально-теоретического исследования, включающего: сравнительный анализ существующих методов упрочнения поверхностей трения; теоретический анализ структурных факторов, влияющих на износостойкость металлических поверхностей; определение фазового состава и параметров суботруктуры формирующихся при ЭШ1 поверхностных слоев, о использованием методов рентгеноструктурного анализа; определение элементного состава в сформированном слое с использо- • вашем метода ыикроренггеноопекгрального анализа; исследование морфологии поверхности металлов лосле ЗИЛ и ЭШЬ-поверхностяо-иласти-ческая деформация (ППД) с использованием оптической и электронной микроскопии; оценку шероховатости поверхности после ЭНЛ и ЭШМВД с использованием профилографа-профилометра; определение микротвердости электроискровых покрытий; определение зависимости износа электроискровых покрытий от режимов ЗИЛ; использование для обработки полученных результатов методов математической статистики.

Научная новизна. Определены особенности формирования суботруктуры при обработке поверхности металлов {Ге , Си ,'Тс ) методом ЭИЛ: выявлено, г:то основной вклад в дефектность структуры вносит дисперсность блоков. Установлена зависимость Величины блоков от энергии разрядов ЭЙЛ, Найдена взаимосвязь энергии разряда, пара метров суботруктуры и износостойкости при граничном трении. Вняв-

лено, чго при энергиях разряда - для железа - 0,42 Дж, меди -

0.58. тягана - 0,36 Дж формируется субструкгура, обеспечивающая наибольшую износостойкость. Исследовано влияние ПВД в широком диапазоне нагрузок на субструктуру электроискровых покрытии: установлено, что в поверхностном слое железа и титана субструктура практически не изменяется. Изучен характер изменения макрояшря-жений в поверхностном слое сплавов железа, меди и титана после ЗИЛ и ОШЫШД. Обнаружены остаточные сжимающие напряжения после ЗИЛ меди.

Показало, чго методом ЗИЛ можно увеличить содержание свобод-'' Ного графита в поверхностном слое сплавов' железа и титана до 5-20$. Установлены материалы электродов и реаушн ЗИЛ, при которых формируется в поверхностном слое меди определенное сочетание фаз свободного графита и медпо-алшиниевнх ингермегаллидов, обеспечивающих повшенную износостойкость поверхности медных изделий.

Практическая значимость работы. На базе проведенных исследований разработаны технологические рекомендации по упрочнению поверхностей деталей из сплавов: 40Х, БТ-20, М-1, широко используемых в машиностроении.

Технологические рекомендации внедрен« в производство ряда предприятии: п/я А-3448, Сорокский лесхоз (ССРМ), экспериментальный завод ш.Мясищева (Москва). Полученные в работе корреляционные взаимосвязи параметров субсгрукгуры и износа могут быть использованы при отработке технологии упрочнения поверхностей трения другими методами, а также при конструировании источников электроискровых импульсов.

На защиту выносятся:

1. Результаты исследований зависимости параметров субсгрукгуры и износа железа, меди и гитана от режимов ЗИЛ.

2. Зависимости субструктуры и макронапряжений электроискровых покрытий на сплавах железа, титана и меди от нагрузки ППД.

3. Метод и результаты исследования формирования свободного графита в поверхностном слое сплавов железа и титана,

4. Метод улучшения шероховатости электроискровых покрытий последа идей их обработкой графитовым электродом.

5. Результаты исследования механизма орозии и формирования элек-троискровнх покрытий при введении графита в- состав электрода из твердого сплава типа Ш.

6. Метод повышения прочности и износостойкости поверхности деталей из медных сплавов.

Апробация работы. Основные положения работы были доложены и обсуждены на: Пятом Всесоюзном совещании по электрической обработке материалов в г.Кишиневе в 1985 г.;

Республиканской научно-практической конференции "Ускорение научно-технического прогресса путём интенсификации ресурсосберегающей технологии в области материаловедения, термообработки и порошковой металлургии в г.Кишиневе в 198? г.

Конференции стран-членов СЭВ "Современное оборудование и технологические процессы -для восстановления и упрочнения деталей машин" в г.Пягвгорске в 198Б г.

Всесоюзной конференции "Повышение надёжности и долговечности материалов деталей машин на основе новых методов термической и хдмико-гермяческой обработки" в г.Хмельницком в 1988 г,

13-й Всесоюзной конференции "Структура и прочность материалов в широком диапазоне температур" в г.Каунасе в 1989 г.

Всесоюзной школе-семинаре "Электрофизические метода и технологии воздействия на структуру и свойства металлических материалов" в г.Николаеве в 1990 г.

Публикации,По теме диссертации опубликовано II работ, в том числе 2 авторских свидетельства СССР.

5Щ1К212§._2_объём_работы.Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и анализа перспектив, списка литературы, содержащего 164 источника советских и зарубежных авторов. Работа изложена на 203 страницах, включая 48 рисунков и 30 таблиц. Диссертация дополнена приложением с актами о внедрении на Э листах.

СОДЕР&АНИЕ РАБОТЫ

Во ввредении обосновывается актуальность темы, формулируются основные цели работы, указываются научная новизна и практическая ценность работы.

3 первой главе сделан анализ методов формирования поверхностей трения с заданными свойствами, в их числе электролитическое хромирование, обработка поверхностно-плаогической деформацией (ПОД), ультразвуковая упрочняющая-обработка, газопламенная,плаз-..менная и ионо-плазменная металлизация поверхностей трения, обработка поверхности лазерным дучом. Рассмотрены область их применения, преимуществам недостатки,

В сравнении с о'тмеченными выше, анализируется электроискровое легирование, как метод формирования поверхностных слоёв с высокой износостойкостью. Показаны примеры применения ЗИЛ для повышения износостойкости деталей из чёрных и цветных металлов.Пред-

ставлена широкая гамма металлов, их сплавов и карбидов, используемых для упрочнения поверхностей трения. При этом задача повышения износостойкости решалась исключительно использованием шгокой гаммы электродных материалов, а режимы ЭИЛ варьировались в основном только для формирования определенной толщины покрытия и.шеро-ховатосги.

Показано, что на износостойкость металла существенное влияние оказывает также и состояние субсгрукгуры, соотношение её параметров, дагадее возможность сочетать высокую прочность с опреде-. ленным запасом пластичности. Представлены материалы, показиваюцие возможность ЭИЛ в широких пределах изменять дефектность кристаллической решетки ( = 10^° - 1012см~2), формировать блочную суб-струкгуру. Однако исследований взаимосвязи параметров субсгрукту-ры электроискровых покрытий с их износом не проводилось, в связи с этим не было и целенаправленного использования этого фактора воздействия на упрочнение поверхностей грения.

Анализ работ по трению и износу показал, что на чзнососгой-кость существенное влияние оказывает исходная шероховатость, соотношение фаз, особенно определенное сочетание твёрдой и мягкой составляющих. Однако в практике ЗИЛ поверхностей грения такой подход целенаправленно не использовался.

Проведенный аналитический обзор подтвердил актуальность работы и позволил сформулировзгь цель и поставить задачи исследований.

Вторая, глава посвящена обоснованию выбора исследуемых материалов, используемого оборудования и методикам исследования поверхностных слоев, полученных электроискровой обработкой.

Исследования проводились на технически чистых металлах: о( - железе, меди М-1, титане 13Т1-0, являвдпхея предегзвигеллш металлов с наиболее распространенными кристаллическими решётками: ОЦК, ГЦК и ГПУ, значительно отличающихся рядом физико-механических свойств. С целью устранения влияния фазовнх превращений на формирование субструктуры электроискровых покрытий использовались -электрода из одноименных с исследуемыми металлами материалов.

Формирование электроискровых покрытий осуществлялось на установке "Элитрон-22'.', выпускаемой Опит ним заводом Института прикладной физики АН ССШ, в которой были учтены результаты предыдущих технологических исследований и выбраны наиболее оптимальные электрические параметры, обеспечивающие получение покрытий, приемлемых для работа в узлах грения.

Исследование фазового состава, параметров субструктуры и ма-крояапряжений в электроискровых покрытиях осуществляли на рентгеновском ди^рактоыегре ДРШ-2. йндицирование фаз производилось по известным методикам. Макронапрякения определялись с использованием двух методов: съёмки с, эталоном и съёмки под разными углами (метод '$1Л!'/).

Основным информационным параметром для анализа субструкгуры являлось физическое уширеше дифракционных линий (^/3 )*, Анализируемыми параметрами субструкгуры были: ветчине блоков мозаики ( 9) ) и макродеформации ( € ), которые выделялись из физического уширения методом аппроксимации с использованием двух линий.

В связи с большой неоднородностью структуры формирующегося покрытия по глубине и по згой причине некорректности яспольэвова-'ния апробированного метода съёмки для выделения параметров субструкгуры, использовала метод съемки в скользящем дифрагированном .пучке, разработанный в МИСиС при совместном исследовании электроискровых покрытий. Этот мэгод отличается от обычной съёмки с фокусировкой по Брэггу-Брентано неэквивалентностью скольжения падакь щего (оС ) и выходящего дифрагированного (& ) пучков (рис.1). При такой съёмке угол скользящего дифрагированного пучка от лиши с большим порядком отражения выбирается таким образом, чтобы получать информацию о той же глубины, что и от линии с меньшим порядком отражения.

Структура сформированных покрытий, морфология их поверхности изучались о помощью оптических микроскопов Ш»1-7, МЕОРНОТ-ЗО и растрового электронного микроскопа У$М- 35, Распределение легирующих элементов исследовалось методом микрорентгеноопектрального анализа на приборе модели 46. Определение шероховатости поверхности проводили с помощью профилографа-профилометра модели 252. Микротвердость электроискровых покрытий измерялась на приборе ШТ-3, Взвешивание образцов осуществлялось на аналитических весах ВЛР-20. Испытания на износ проводились при граничном трении скольжении с-использованием масла индустриального марки И-20. Испытания- по схеме возвратно-поступательного движения проводили на установке МПГ-1 с оценкой износа по известной методике. Трение образцов из сплавов, используемых в машиностроении, осуществлялось по схеме ролик-колодка на установке СМТ-1 при нагрузках, близких к реальным. Результаты измерений обрабатывались с помощью методов статистической обработки экспериментальных данных.

В третьей главе представлены результаты исследований завися- . мссти параметров субструктуры и износа железа, меди и титана от режимов ЗИЛ.

Анализ значений физических уширений при съёмке электроискровых покрытий показал, что для всех исследуемых металлов характерно,,, формиролэние уширендя как за счет дисперсности блоков, гак и микродеформаций решетки. Разделение вкладов этих двух параметров и анализ кривых еэвисимости ю и С от величины энергии разряда и удельного времени обработки показал, что для каждого металла она имеет свою специфику (рис,2,3,4).При этом общим является го, что основным источником уширения является дисперсность блоков,вклад микродеформаций в уширение не существенен п. слабо зависи" от режимов обработки. Это мокло объяснить тем, что высокие температуры, развивающиеся в зоне действия разряда, приводят к частичному снятию микродеформаций, но из-за очень короткого времени сущеогвова-■ ния теплового источника размены блоков увеличиться не успевают. Анализ кривых на рисунках 2,3,4 показал, что для каждого металла существует своя определенная энергия разрядов (для железа Wu~О,43 Дж, меди -0,58 Дж, титана - 0,36 Дж), при которой формируется суб-сгруктура с минимальной величиной блоков, являющаяся наиболее при- . емлемсй для поверхностей трения.При этих энергиях величина блоков составляла для железа 17,10~^м, меди - 130.10~^м, тагана -20.10~^м.

'Оценка степени упрочнения кристаллической решетки металлов, проведенная сравненной нелпчлн напряжения (b = \/f* где с( - коэффициент, равный I; 6» - модуль сдвига, S - вектор Бюр-герса) с величиной теоретической прочности металлов Т .Ю-2

для ОЦК и ГПУ металлов, 2" =5.0,66 для IHK металлов) показала,что степень упрочнения железа и гитана приближается к критической,медь же имеет еще довольно большой запас плэотичности:

¿Ге = 6.102мн/м\ VFe = 8,2.IÄh/w2}

Леи = I,3.lÄn/Mf2; rc„ = 2,4.103;,ш/м2;

¿r, = 3,2.102мнУМ2; Tr, = 4,0.I02MH/M2.

Показано, что на степень упрочнения келеза, меди и титана влияют как величина энергии дефектов упаковки и количество кристалло-гарфических систем скольжения, гак и коэффициент теплопроводности.

Исследование мпкротвердости формирующихся слоев в зависимости от режимов И1Л показало её корреляцию с аналогичной зависимостью разморен блоков. Максимальная мяхротвердосгь наблюдалась при той ке энергии, при которой формировалась минимальная дисперсность блоков мозаики.

Исследования дефектности структуры металлов по глубине упрочненного слоя показали, что плотность дефектов кристаллического строения убывает с глубиной при всех режимах обработки, при втом в меньшей степени ого происходит при энергиях разряда, соогвегсг-■ вуицих формированию минимальной величины блоков. Следовательно, этим режимам должна соответствовать наиболее высокая сопротивляемость .слоя касательным (сдвиговым) напряжениям, характерным дия условий трения.

Результаты испытаний на износ показали (рис.2,3,4) наиболее высокую износостойкость электроискровых покрытий на режимах ЗИЛ, , при которых формировалась субсгруктура с минимальной величиной блоков мозаики, средней величиной микродеформаций и плотности дислокаций и наименьшим градиентом дефектности структуры по глубине. Такш 'образом, энергия разряда,при которой формируется субструкгура.обес-печаваидая наибольшую износостойкооть составляла: для железа - 0,4: Дж, меда - 0,5В Да, титана - 0,36 Дж,

В четвертой главе изучено влияние поверхностно-пластической -деформации шариком (нагрузка 40-150 кг/мм2) на субструктуру и ыак-ронапрякения электроискровых покрытий, сформированных на сталях 40Х, ст.45, титановом сплаве ВТ-1,меда М~1.Было установлено, что при съёмке с фокусировкой по Ерэггу-Брентано после ЭИЛ и ЭЙШ-ПЦЦ физическое уширение для Fi и Tl остается неизменным, Для 7V не на-блвдалось различий я при съёмке скользящим пучком, ß железа в этом случае несколько увеличилось, но не более, чем на 11$. Близость величины физического уширения после ЭИЛ и ЭШЬ-ПЦД можно объяснить крайне дисперсной структурой сформированного слоя, высокой плотностью дислокаций в нём и возможно, протекающим при деформации в процессе. ППД динамическим возвратом, что характерно для материалов с -высокой исходной дефектностью структуры. Расчеты показали, что-напряжения в поверхностном слое Fi и. Tt после ЭИЛ приближаются к критическим. Это даёт основание представить и другой механизм пластической деформации, которым мокво объяснить неизмен ностьj5 после ППД,'сутью которого является разворот ансамблей связанных между собой дислокаций без какого-либо их трансляционно го движения.

JB' результате исследований макронапряжений в сформированном слое было выявлено,'что после ЭИЛ в железе и титане образуются растягивающие напряжения, в меди - сжимающие. Такой характер формирования макронаяряаений после ЭИЛ меда можно объяснить отсутствием в ней полиморфных превращений в процессе засгцваиия микрорас

плавов, образующихся при выделении энергии разрядов ЗИЛ. После ПЦЦ электроискровых покрытий на железе и титане напряжения меняют знак и становятся сжимающими, у меди же макронапряжения как и после ЗИЛ сжимающие, только несколько увеличены,

Анализ поведения макронапряжений, морфология поверхности металлов после ЗИЛ и 5ИЛ(-ППД, результатов взвешивания образцов с эле-ктроиокровыми покрытиями до и после ШЩ дал основания сделать вывод, что формирование поверхности в процессе обкатки шариком обусловлено как пластической деформацией, так и хрупким разрушением высгупов с предельным значением напряжений.

Установлено, что для оталей и меди характерен выход на предельные макронапряжения, начиная о нагрузки ППД 70-00 кг/мм2; в поверхностном слое титанового сплава макронапряжения только меняют знак при нагрузке 130-135 кг/мм^, не достигая предельных, что может быть объяснено малой величиной энергии дефектов упаковки последнего, _2_пятой_главе исследованы особенности формирования износостойких покрытий при ЗИЛ графитом.

Определены условия формирования методом ЗИЛ свободного графита в поверхностном слое сплавов железа и титана в количестве 5-20$ масо. Установлено, что получение такого количества свободного графита возможно только лишь при подаче его в зону разряда в саде порошка. Наибольшее количество свободного графита при ЭИЛ сплавов железа нвблюдаегся при обработке с энергией разряда 0,240,43 Дж, удельном времени ЗИЛ 1-2 минУсм^ и введении в зону разряда меди и ферросилиция - модификаторов, препяготвукщих образованию карбидов. Свободный графит в поверхностном слое титана получен при введении в зону обработки медного модификатора. Толщина слоя со свободным графитом формируется в пределах 18-20 мкм.

Исследование влияния ЭИЛ графитом предварительно сформированных электроискровых покрытий с целью уменьшения шероховатости и повышения износостойкости показало, что такая обработка во всех случаях приводит к уменьшению шероховатости, при этом более эффективно воздействие графитом в случае, когда материал, используемый для предварительной обработки, не образует карбидов.

Исследование влияния добавок графита в электроды из твердого сплава типа Ш (основа - карбид вольфрама Ь/С) с целью формирования высоких физико-механических свойств покрытий на сталях выявило, что такие добавки существенно влияюд как на параметры массопе-реноса, так и свойства формирующихся покрытий. С увеличением содержания графита от 0,5 до 4,0$ растёт как эрозия электрода (за

счет охрупчиваацего воздействия включений графита), так и эффективность процесса маосопереноса. При этом фазовый состав в формируемом слое (основные фазы: и/Г, , Ге3 ^ С ) также не постоянен: содержание фазы'/<?1*/3С с увеличением графита в электроде падает, а \?/С и 1Л^С возрастает.

Микротвердосгь покрытий коррелирует с содержанием в слое наиболее твердых фазовых составляющих ^/¿С , \//С и достигает 29000 МПа при 4% графита и режимах ЭМ: ]Л/и= 0,24 Дж, Т =Смин/см2. Выявлено, что увеличение удельного времени ЗИЛ от I до 5 мин/см^ ухудшает качество формируемого слоя по причине накопления внутренних напряжений.

В результате проведенных исследований было установлено, что наиболее высокие физико-механические свойства покрытий на стали формируются при введении в материал твердосплавного электрода типа ВК свободного графита в количестве 2-4% и удельном времени ЗИЛ, не превышающем 2 мин/см^.

Шестая глава посвящена -разработке технологических рекомендаций для повышения износостойкости деталей из сплавов на основе железа, меди и гитана, применяемых в машиностроении. Дано обоснование возможности использовать рекомендации, полученные для упрочнения чистых металлов Я? и 57 применительно к реальным сплавам.

Формирование износостойких покрытий на стали 40Х осуществляли на основе результатов, полученных на чистом железе. Энергия разряда соответствовала оптимальной для железа - 0,43 Дж, Наиболее высокий процент графигязации получался также при использовании совместно Си и Л?Л". Испытания на износ показали в этом случае самую высокую стойкость,

Установлено, что наиболее износостойкие покрытия на титановом сплаве ВТ-20 получаются при энергии разряда 0,36 Дж, при которой формируется минимальной дисперсности блоки, фазовом составе, включающем как карбиды, так и свободный графит.

С целью повышения прочности поверхности деталей из медного сплава М-1 проводили электроискровую обработку с последовательным применением электродов из алшиния и графита. При ЗИЛ алюминием в поверхностном слое формируются новые фазы: СиЯС^ , й/евМв<1, . При последующем ЗИЛ графитом прибавляются фазы: С и А£ЧС3 и уменьшается содержание алшиния. Соотношение фаз ингермегаллидов не изменяется. Результирующая микротвердость возрастает от исходной 800 МПа (без ЭIII) до 5000 МПа. Износостойкость в этом случае наибольшая и на два порядка превышает таковую при исходном сосго-

с

янии поверхности.

Полученные результаты легли, в основу технологических рекомендаций для упрочнения деталей машин и режущего инструмента на предприятиях: п/я А-3448, Сороксном лесхозе (ССРМ), экспериментальном заводе им.Мясищева (Москва). Внедрение позволило повысить износостойкость деталей и инструмента в 2-5 раз; ориентировочный экономический эффект от внедрения 90 тысяч рублей в год.

5_3£!ШШ§Н1Ш Дан краткий анализ перспектив дальнейшего исследования и развития метода ЗИЛ с позиций формирования оптимальной субструктуры поверхностей трения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. В результате исследований электроискровых покрытий виявлено существенное влияние режимов ЗИЛ на формирование параметров субструктуры. Определено, что наиболее значимым изменениям подвергается дисперсность блоков, величины же микродеформаций после ЗИЛ незначительны и слабо зависят от режимов обработки.

2. Установлена корреляция между зависимостями, связывающими величину блоков мозаики и износ поверхностей железа, меди и титана

с энергией разряда и удельным временем обработки. Определены режимы, при которых формируется субогрукгура, обеспечивающая наибольшую износостойкость при граничном трении.

3. Установлено, что при ЗИЛ формируется существенный градиент дефектности по сечению упрочненного слоя. При этом с глубиной характер распределения дефектов изменяется, что особенно заметно при упрочнении железа: в приповерхностной зоне преобладает упорядоченное распределение дислокаций в стенках блоков(^^¡ёсО), в более глубоких слоях субогрукгура характеризуется дальнодейсгвую-щими полям искажений хаотично распределенных'дислокаций

4. Установлено, что ППД стальным шариком при нагрузках 40-150 кг практически не изменяет физическое уииреняе и ткротвердаотъ элек* троискровых покрытий на сталях и титане. Небольшое, но значимое возрастание физического уширения обнаружено только съёмкой в скользящем пучке рентгеновских лучей покрытий на сталях. На титане и при такой съёмке изменений физическ^гз уширения не обнаружено. Это даёт основание сделать вывод, что оптимальная субогрукгура, сформированная после ЭИЛ, практически не изменится и после ППД.

5. Выявлено, что после ППД электроискровых покрытий на сталях и..титане макронапряжения меняют знак и становятся сжимающими,причем смена знака при ППД гитана происходят при значительно больших

нагрузках, чем при ПДЦ сталей, что объясняется существенно меньшей величиной энергии дефектов упаковки титана. Макронапряжения в поверхностном слое меди как после ЗИЛ, гак и последующего ШЩ -сжимающие. Определены нагрузки ППД, формирующие критические сжимающие напряжения в электроискровых покрытиях сталей и меди.

6. Выявлены некоторые возможности графита формировать с помощью ЭШ1 высокие эксплуатационные характеристики поверхностей:

а) определены услойия получения свободного графита в поверхностном слое железа и титана в количестве, превышающем 5%;

б) установлены закономерности улучшения шероховатости электроискровых покрытий.

7. Исследовано влияние добавок графита в состав твердосплавных электродов типа Ж на кинетику массоперенооа, фазовый состав, ми-крогвердость и толщину формируемых поверхностей.

В. Определены условия упрочнения методом ЗИЛ медных деталей,работающих в парах трения. Представлен способ получения в поверхностном слое меди определенного сочетания ингермегаллидов Си^,

и графита, обеспечивающих повышенную износостойкость.

На базе проведенных исследований определены условия упрочнения методом ЭИЛ поверхностей деталей из стали 40Х, титанового сплава ВТ-20, обеспечивающие повышение износостойкости в 7-8 раз.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1.Гиглевич А.Е.,Михайлов В.В.,Михайлюк А.И.,Топала П.А.Электроискровое упрочнение деталей машин и инструмента.У/Тезисы докладов Республиканской научно-технической конференции "Технологические процессы и оборудование для упрочнения деталей машин,инструмента и технологической оснастки".-Минск,1985.

2. Михайлюк А.И.,Гиглевич А.Е.,Иванов А.Н. и др. Превращения в поверхностных слоях сплавов железа при электроискровом легировании графитом.//Электронная обработка материалов (ЭОМ).-1986,М,с.24-27.

3. Михайлюк Л.И.,Гиглевич А.Е..Рапопорт Л.С.Пуги повышения износостойкости пар трения и особенности формирования покрытий методом электроискрового легирования.//Тезисы докладов Научно-практической конференции "Ускорение научно-технического прогресса путём интенсификация ресурсосберегающей технологии в области материаловедения, термообработки и порошковой металлургии".-Кишинев,1987,с.28-30.

4.°Михайлюк А.И.,Иванов В.И.»Гитлевкч А.Е. Электроэрозионное легирование при восстановлении и упрочнении деталей машин.//Тезисы докладов на научно-технической конференции стран-членов СЭВ "Современное оборудование и технологические процессы для восстановления и

упрочнения деталей машин".Часть вторая.-Москва,1988,с.59-60.

5. Верхотуров А.Д..Михайлюк А.И.,Щгха И.М. и др.Влияние добавок углерода к твердому сплаву Ш на формирование поверхностных слоев при электроискровом легировании.// Э0М.1988, №2, с,13-18.

6. Михайлюк А.И,.Гитлевич А.Е,,Рапопорт Л.С. и др.Влияние режимов электроискрового легирования на структуру и износостойкость железа. //Э0М.1988, М, с. 10-13;

7. Михайлюк А,И..Рапопорт Л.С..Гитлевич А.Е.Влияние режимов электроискрового легирования'на субструктуру и износостойкость некоторых металлов.//Тезисы докладов всесоюзной научно-технической конф. "Повышение надежности и долговечности материалов и деталей машин на основе новых методов термической и химико-термической обработки",-Москва,1988, O.III-II2.

8. Михайлюк А.И,.Рапопорт Л.С. Влияние поверхностно-пластической деформации на структурные параметры электроискровых покрытий некоторых металлов.//Тезиоы докладов ХШ Всесоюзной научно-технической конф. по тепловой микроскопии "Структура и прочность материала в широком диапазоне температур".-Каунас,1989,о.64-65.

9.Михайлюк А.И.,Ревенко В.Г, .Нагаров H.H. Улучшение некоторых эксплуатационных характеристик меди методом электроискрового легирова-ния.//Тезиоы докладов на УТ всесоюзном совещании по электрической обработке материалов.-Кишинев,1990.

10. Гитлевич А.Е..Топала П.А..Михайлюк А.И.,Полонская Л.И.,Способ нанесения покрытия.Авторское свид.СССР № 1255331,Б.И.ЖЗЗ,1986,

11. Михайлюк А.И..Соколов В.Н..Гитлевич А.Е..Богуславский Н.Ю, Способ изготовления режущего инструмента.Авторское свид.СССР

№ 1323266. Б,И. №26,1987. ■

86 2 А

гг 20 18 -16 -М -\г -ю

1 Я Ч

е-105 11

о,

V о.1

■0,с 0,1

Рис. I.Схема асимметричной „ съёмки от шлифа

о 0.1 0,2 р'з 0,4 0,5 0,6 6,7 ¿25эк

Рис. 2. Влияние энергии разр^ на параметры субструй туры (Д.е ) и изно-стойкость ( 5 ) железа

"I 1 'I "" 1' ' Г "Т........Г"".......

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0.7

¥щ. 3. Влияние энергии разряда на параметры субструктуры и износостойкость меди

"ч.........гм||"Г" ■"! "тт"-^;,

0,1 0,г 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

Рис.4.Влияние энергии раэря да на параметры субстр тури и износостойкое титана