автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Исследование и разработка метода фрикционного нанесения износостойких покрытий на предприятиях автомобильного сервиса

На правах рукописи

Титов Владимир Александрович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДА ФРИКЦИОННОГО НАНЕСЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ НА ПРЕДПРЯТИЯХ АВТОМОБИЛЬНОГО СЕРВИСА

05,02.13 - Машины, агрегаты и процессы (коммунальное хозяйство и бытовое обслуживание)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2010

004606551

Работа выполнена в ФГОУВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса» на кафедре «Автосервис и транспортные услуги».

Научный руководитель:

Кандидат технических наук Быстров Владимир Николаевич

Официальные оппоненты: Доктор технических наук,

профессор Балабанов Виктор Иванович

Кандидат технических наук Константинов Игорь Михайлович

Ведущая организация: Федеральное государственное учреждение

«Научно-исследовательский центр по проблемам управления ресурсосбережением и отходами»

Защита состоится « и^нЛ 2010 г. в Ч часов на заседании диссертационного совета Д 212.150.05 при ФГОУВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса» по адресу: 141221, Московская область, Пушкинский район, пос. Черкизово, ул. Главная, 99.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса»

Автореферат разослан « 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. тех. наук, доцент

менев Юрий Якубович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В условиях интенсивного повышения количества легковых автомобилей у населения автомобильный сервис (обслуживание) выполняет важную роль в поддержании технического состояния автомобилей, обеспечении технической и экологической безопасности при их эксплуатации. В настоящее время особое социальное значение приобретает разработка и использование в автомобильном сервисе энергосберегающих технологий повышения износостойкости деталей и восстановления экологических характеристик карбюраторных двигателей внутреннего сгорания (ДВС), поскольку в эксплуатации у населения находятся легковые автомобили с карбюраторными двигателями экологических классов Евро - 0, Евро - 1, Евро - 2 со сроком эксплуатации свыше пяти лет. На долю автомобилей с карбюраторными двигателями приходится более 70% выбросов в атмосферу загрязняющих веществ (СО, СтНп и др.) в составе выхлопных газов. Повышение количества выбросов загрязняющих веществ автомобилями с карбюраторным двигателем при длительной эксплуатации в первую очередь связано с износом цилиндропоршневой группы (ЦПГ).

Особенности распределения рабочих давлений и скоростей скольжения в узлах двигателей внутреннего сгорания (ДВС) приводят к неравномерному износу поверхностей контактирующих деталей, которые приобретают сложную криволинейную форму. Существующие способы восстановления технических и экологических характеристик двигателей в условиях автосервисных и авторемонтных предприятий, связаны с полной разборкой двигателя и восстановлением первоначальной формы и размеров деталей ЦПГ. Применяемые для восстановления деталей технологии не могут использоваться на предприятиях автомобильного сервиса в связи с их высокой трудоёмкостью, энергоёмкостью и металлоёмкостью, особыми требованиями к производственным помещениям. В настоящее время при ремонте автомобилей на автосервисных предприятиях в большинстве случаев осуществляют полную разборку двигателя с заменой изношенных деталей на новые из фонда запасных частей, что повышает трудоёмкость и стоимость ремонта двигателя, затраты владельцев автомобилей.

Разработка метода нанесения износостойких покрытий на сложные криволинейные поверхности изношенных деталей без полной разборки двигателя и применения энергоёмких и металлоёмких операций является одним из путей решения проблемы износостойкости рабочих поверхностей деталей, восстановления технических и экологических характеристик карбюраторных двигателей в условиях автомобильного сервиса. К перспективным методам нанесения износостойких покрытий относится обработка сложных криволинейных поверхностей детали эластичным инструментом с подачей в зону обработки специальных рабочих жидкостей (сред), содержащих ионы металлов, способных восстанавливаться на поверхности при трении.

Настоящая работа посвящена решению задач, связанных с разработкой метода фрикционного нанесения износостойких покрытий в автомобильном сервисе для восстановления технических характеристик карбюраторных двигателей и повышения экологической безопасности их эксплуатации.

3

'V

\

Цель и задачи исследования. Цель работы состоит в разработке метода фрикционного нанесения износостойких покрытий на поверхности цилиндров для восстановления технических и экологических характеристик карбюраторных двигателей легковых автомобилей в условиях автомобильного сервиса.

Для достижения цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Анализ условий работы деталей карбюраторных двигателей внутреннего сгорания, выбор и обоснование метода фрикционного нанесения износостойких покрытий эластичным инструментом на сложные криволинейные поверхности деталей двигателя.

2. Теоретическое и экспериментальное обоснование основных направлений исследований при разработке метода фрикционного нанесения износостойких покрытий эластичным инструментом на детали цилиндропоршневой группы карбюраторных двигателей автомобилей.

3. Разработка метода проведения триботехнических испытаний конструкционных и смазочных материалов в режиме избирательного переноса при трении.

4. Экспериментальные исследования по определению влияния режимов фрикционного нанесения покрытий эластичным инструментом на износостойкость поверхностей трения деталей из чугунов, конструкционных и высоколегированных сталей.

5. Разработка состава технологической жидкости для нанесения износостойкого покрытия фрикционным методом на детали цилиндропоршневой группы карбюраторного двигателя внутреннего сгорания.

6. Определение влияния износостойкого покрытия нанесённого на поверхности цилиндров фрикционным методом с применением эластичного инструмента на технические и экологические характеристики карбюраторного двигателя автомобиля.

7. Разработка руководящих технических материалов по применению метода фрикционного нанесения покрытий для повышения износостойкости узлов трения двигателей внутреннего сгорания транспортных средств.

8. Производственная апробация и внедрение технологии фрикционного нанесения износостойких покрытий на цилиндры карбюраторных двигателей легковых автомобилей на предприятии автомобильного сервиса.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Установлена связь механохимической активации поверхности детали при фрикционном контакте эластичного инструмента в ионогенной среде с износостойкостью и модификацией приповерхностного слоя.

2. Установлена диффузия меди в поверхностный слой обрабатываемой детали на глубину до 25 мкм при нанесении покрытия фрикционным методом эластичным инструментом.

3. Разработана методика определения толщины покрытия, полученного фрикционным методом с применением эластичного инструмента параллельными методами: микрозондированием на электронном микроскопе и гравиметрическим методом.

4. Определена зависимость толщины покрытий, полученных фрикционным методом с применением эластичного инструмента от материала инструмента, величины контактного давления и количества циклов фрикционного контакта.

5. Определены эмпирические зависимости износа поверхностей из конструкционных и высоколегированных сталей и чугунов от толщины покрытия, нанесённого фрикционным методом эластичным инструментом.

6. Показано, что при толщине медного покрытия 0,4-0,6 мкм и шероховатости поверхности Яа = 0,32 износ поверхности деталей из стали 45, Х12М, Х18Н9Т, 15Х, чугуна СЧ18 имеет минимальное значение.

7. По результатам моторных и динамометрических испытаний применения разработанной технологии выявлено снижение содержания СО в выхлопных газах карбюраторного двигателя автомобиля на 15-30 %%, СтНп на Ю-20%% с одновременным повышением компрессии в цилиндрах в среднем на 30%, мощности на 25-30%% и устойчивом снижении расхода топлива на 15 %.

Практическая значимость работы

1. Разработана и апробирована в производственных условиях автосервисного предприятия технология нанесения фрикционных покрытий эластичным инструментом на детали карбюраторного двигателя внутреннего сгорания.

2. Разработан состав жидкой металлсодержащей среды для нанесения покрытий на детали карбюраторного двигателя внутреннего сгорания.

3. Разработана технология нанесения износостойких покрытий фрикционным методом с применением эластичного инструмента на цилиндры двигателя внутреннего сгорания, позволяющая восстановить технические и экологические характеристики карбюраторных двигателей.

4. Разработан и изготовлен инструмент для нанесения покрытий на детали карбюраторного двигателя внутреннего сгорания.

5. Разработан состав технологической жидкости и способ приработки сопрягаемых поверхностей из железоуглеродистых сплавов (а.с. СССР № 1282960).

6. Разработана методика и малогабаритная установка для триботехнических испытаний конструкционных и смазочных материалов в режиме избирательного переноса.

7. Разработан и издан РТМ 02.101-88 «Руководящий технический материал. Методы повышения износостойкости узлов трения двигателей внутреннего сгорания транспортных средств предприятий бытового обслуживания на основе избирательного переноса (эффекта безызносности)».

8. Снижение количества оксида углерода (СО) и углеводородов (СШНП) в выхлопных газах карбюраторного двигателя в результате использования разработанной технологии в условиях предприятий автомобильного сервиса позволит улучшить экологическую обстановку в городах за счёт сокращения количества загрязняющих веществ в атмосфере.

Достоверность результатов исследования. Достоверность полученных результатов подтверждается практической реализацией разработанных научных и технических решений, использованием современных приборов и контрольно-измерительной аппаратуры, одобрением научной общественности.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены на региональной научно-технической конференции «Повышение качества и производительности обработки деталей машин и приборов» (Горький, 1984), научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава научных работников и аспирантов (М.: МТИ, 1984), на семинаре «Развитие услуг по ремонту радиотелеаппаратуры и бытовой техники» (М.: МДНТП, 1985), научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов института (М.: МТИ, 1887), научно-технической конференции «Научно-техническая продукция вузов бытового обслуживания населения рынку» (М.: МТИ, 1991), научно-технических конференциях МТИ в 1992 и 1993 гг., международной конференции «Индустрия сервиса в XXI веке» (М.: МГУ С, 2001), VI, VII, VIII, X, XII международных научно-технических конференциях «Наука - сервису» (МГУС, 2002- 2006, 2008 гг.), VI,VII и VIII межвузовских научно-технических конференциях (М.: МГУС, 2005, 2006; РГУТиС, 2009).

Выполненные автором разработки экспонировались на выставках: Пушкинских городских (НТТМ-83 и НТТМ-86), на ВДНХ СССР (НТТМ-85 и НТТМ-87), на международной специализированной выставке «Интербытмаш-85». Автор отмечен грамотами выставок и награжден бронзовой медалью ВДНХ СССР.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 36 работ, в том числе 4 статьи в журналах рекомендованных ВАК.

Объем диссертации и её структура. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, выводов по работе, списка использованных источников и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, показана ее новизна и практическая ценность, определены основные условия для реализации предлагаемого метода фрикционного нанесения покрытий, сформулированы цели и задачи исследований.

В первой главе приведены результаты анализа особенностей эксплуатации и причин потери работоспособности наиболее нагруженных деталей и узлов карбюраторных двигателей автотранспортных средств. Установлено, что многие детали работают в условиях воздействия высоких контактных давлений и скоростей скольжения, при ограниченной подаче смазки в момент пуска двигателя. Показано влияние износа деталей на снижение компрессии и повышение токсичности выхлопных газов автомобиля. Современные требования к автомобилям наряду с обеспечением надежности включают нормативы экологических показателей, закрепленные решениями (протоколами) Европейской Экономической Комиссии ООН, Основной причиной, влияющей на экологические характеристики двигателя, является износ ЦПГ (износ цилиндрических поверхностей блока цилиндров или гильз; поршня - по юбке, канавкам и под пальцем; поршневых колец - масло-съемных и компрессионных).

Анализ литературных источников показал, что одним из перспективных методов повышения износостойкости деталей машин при их эксплуатации является реализация в узлах трения режима избирательного переноса (ИП), который харак-

теризуется образованием на поверхности трения тонких металлических пленок, самовосстанавливающихся в случае их разрушения и защищающих рабочие поверхности от изнашивания. Инициирование избирательного переноса в узлах трения можно осуществить первоначальным нанесением на поверхности трения тонких пленок из меди и медных сплавов с дальнейшим применением в эксплуатации ме-таллоплакирующего смазочного материала.

Одним из известных технологических решений, позволяющих снизить износ после ремонта, является применение Технологии финишной антифрикционной безабразивной обработки (ФАБО) поверхностей трения. Сущность метода заключается во фрикционном нанесения покрытия из пластичного металла, позволяющего локализовать деформации сдвига, схватывание и другие процессы, сопровождающие трение деталей в тонком деформируемом слое покрытия. Технология реализуется при контакте латунного инструмента с обрабатываемой поверхностью (фрикционное латунирование). Основы фрикционного латунирования заложены в работах Д.Н. Гаркунова и В.Н. Лозовского. Исследования, проведенные О.В. Чекулаевым, показали высокую эффективность применения этого метода при обработке гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания, при этом снижение расхода топлива по результатам моторных испытаний составило до 5-7%. В работе В.А. Поганы-шева показано, что ФАБО реализуется после восстановления деталей ЦПГ методами наплавки, электродуговым и плазменным напылением. В.В. Челюбеевым определены условия механо-химико-термической активации контактных поверхностей при фрикционном латунирования гильз цилиндров двигателя СМД-14Н, а также эффективность совместного применения ФАБО и введения металлооргани-ческой присадки МКФ-18Е в моторное масло при эксплуатации двигателей.

Недостатком фрикционного латунирования является невозможность его применения без полной разборки ДВС для обработки сложных криволинейных поверхностей, поэтому для нанесения покрытий необходимо применение эластичного инструмента, позволяющего «отслеживать» изменение кривизны поверхности. В этом случае для нанесения на поверхность детали покрытия необходимо использовать жидкие среды, содержащие соли или иные химические соединения металлов переменной валентности, способных при трении инструмента о поверхность восстановиться до чистого металла. По имеющимся сведениям обработка сложных криволинейных поверхностей деталей узлов трения с использованием эластичного инструмента, проводится при контактных давлениях до 5 МПа. При обработке используют специальные рабочие (технологические) жидкости различного химического состава. Убедительные результаты исследований метода фрикционного нанесения покрытий на поверхности деталей карбюраторных двигателей легковых автомобилей эластичным инструментом отсутствуют.

Во второй главе изложены теоретическое и экспериментальное обоснование выбора сред и режимов нанесения медного покрытия на криволинейные поверхности деталей ДВС с целью сокращения времени приработки, снижения износа и подготовки деталей двигателя к реализации избирательного переноса при трении в эксплуатации.

Основные технологические требования при фрикционном нанесении покрытий на сложные криволинейные поверхности деталей с использованием эластичного инструмента:

- для обработки необходим эластичный инструмент, повторяющий конфигурацию поверхности детали при обработке и имеющий достаточную площадь контакта для активации обрабатываемой поверхности;

- при обработке необходимо большое количество повторных актов контакта инструмента с деталью при высокоскоростном вращении инструмента для сокращения времени операции;

- активация обрабатываемой поверхности проводится при определённом уровне контактного давления инструмента;

- поверхность детали перед обработкой должна быть подготовлена к активации, обезжирена органическими растворителями или химическим способом в соответствии с ГОСТ 9.047.

- в составе технологических жидкостей должны быть металлоплакирующие и ме-таллогенерирующие компоненты, например: соли металлов с более высоким электродным потенциалом, чем у металла детали; вещества, снимающие окисные пленки и аккумулирующие ионы металлов; многоатомные спирты или жирные кислоты.

В настоящее время теория создания таких технологических жидкостей отсутствует, и составы разрабатываются на основе подбора компонентов по результатам испытаний. В работе испытания проводили в три этапа:

- испытания по определению материала обрабатывающего инструмента для нанесения покрытий;

- испытания по определению компонентного состава модельной технологической жидкости;

- испытания по определению максимальной толщины наносимого износостойкого покрытия при использовании модельной технологической жидкости.

Для нанесения покрытий на лабораторные образцы была создана экспериментальная установка, позволяющая наносить покрытие из технологических жидких сред при различных контактных давлениях, а в качестве эластичного инструмента для нанесения покрытий использовали резину, полиуретан, фетр, х/б ткань. Покрытие наносили при скорости 2 м/с при нагрузках 0,2; 0,6; 1,0; 1,2; 1,4 МПа.

В качестве технологических сред использовали следующие составы: состав, состоящий из однохлористой меди в количестве 0,5...5,0 массовых процентов, окиси кремния - 1...4 %, глюкозы 1...5%, остальное - глицерин (состав 1) и модельная технологическая жидкость (состав 2) на основе а.с. №.1282960.

Толщину покрытия нанесенного фрикционным методом определяли двумя параллельными методами; методом микрозондирования на электронном микроскопе и гравиметрическим методом.

Исследования выявили: при применении материала с низкой пористостью (резина, полиуретан) длительность образования медной пленки на образцах в два раза выше, чем при применении фетра; покрытие из состава 1 практически не наносится на легированные стали и специальные легированные чугуны; при одинаковых контактных давлениях и времени обработки при использовании модельной

технологической жидкости по а.с. №.1282960 толщина покрытия на образцах из сталей и чугунов в два раза выше, чем при использовании состава 1.

Разработку метода фрикционного нанесения покрытий проводили на основе модельного инструмента из фетра. При испытаниях определяли влияние контактного давления Р и количества полных циклов контакта N на рост и изменение толщины медного покрытия к Результаты испытаний представлены на рисунках 1 и 2.

На рисунке 1 приведены данные испытаний при фрикционном нанесении покрытий на сталь 45 и труднообрабатываемую легированную сталь Х18Н9Т при варьировании контактного давления Р от 0,2 до 1,2 МПа. Максимальная толщина покрытия получена при Р= 1 МПа при использовании инструмента из фетра. При таком же контактном давлении использование инструмента из резины марки ИРП-1005 приводит к уменьшению толщины покрытия более чем в два раза.

к, мкм

- Полиномиальная (1)

- Полиномиальная (2)

- Полиномиальная (3)

- Полиномиальная (4)

- Полиномиальная (5)

№10'

Рис. 1. Изменение роста толщины медного покрытия на стали 45 и легированной стали Х18Н9Т в зависимости от контактного давления Р и количества циклов № 1 - при давлении 1 МПа (фетр по стали Х18Н9Т); 2 - при давлении 1,2 МПа (фетр по стали 45); 3 - при давлении 0,2 МПа (фетр по стали 45); 4 - при давлении 0,6 МПа (фетр по стали Х18Н9Т); 5 - при давлении 1 МПа (резина по стали Х18Н9Т).

Из приведенных на рисунке 2 данных следует, что при фрикционном нанесении медного покрытия эластичным инструментом из фетра на образец из чугуна СЧ18 максимальная величина покрытия И = 1,45 мкм получена при Р = 1 МПа за 4,5х103 циклов при частоте вращения инструмента 3000 с'1.

Анализ полученных экспериментальных данных показывает:

- при контактном давлении 1 МПа достигается максимальная толщина медного покрытия на чугуне СЧ18, стали 45 и нержавеющей стали Х18Н9Т, а при повышении контактного давления до Р - 1,4 МПа толщина наносимого покрытия снижается в 2,7 раза;

- количество циклов контакта для активации процесса фрикционного нанесения покрытия с получением медной плёнки максимальной толщины группируется около значений N = 6х 103;

- р-1

-Р-0.6

- Ря0,2

- Р«1,4

- Полиномиальная (Р"1)

- Полиномиальиаи(р"0,б)

- полиномиальная (Р»0,2)

- Полиномиальная (Р«1,4)

10 11 12

ЛГхЮ3

Рис. 2. Изменение толщины медного покрытия /г на чугуне СЧ18 в зависимости от контактного давления Р и количества циклов N при давлениях: 1 МПа; 0,6 МПа; 0,2 МПа; 1,4 МПа.

- для модельной технологической жидкости существует область контактных давлений, в которой толщина наносимого покрытия не зависит от материала обрабатываемой детали из железоуглеродистых сплавов;

- волокнистая структура поверхности инструмента из фетра усиливает активацию процессов при обработке и при контактном давлении Р = 1 МПа не создает сдвиговых нагрузок, приводящих к уменьшению толщины нанесенного медного покрытия независимо от количества циклов 6x103.

На основе результатов испытаний получены эмпирические зависимости для определения времени получения покрытия максимальной толщины при различных контактных давлениях инструмента из фетра:

- при давлении от 1 до 1,2 МПа -1» 240/У;

- при давлении от 0,4 до 0,6 МПа 360Л/, где V - скорость обработки поверхности, м/с.

Максимальная толщина покрытия при фрикционном нанесении инструментом из фетра и использовании модельной технологической среды составляет 1,31,4 мкм.

В третьей главе приведены методика и результаты лабораторных трибо-технических испытаний, а также результаты изучения толщины и строения покрытия, структуры приповерхностных слоев обрабатываемой детали до и после нанесения покрытия на электронном микроскопе с рентгеновским микроанализатором.

Нанесение на поверхность стальной детали медного покрытия из металло-плакирующей среды сопровождается диффузионным процессом, обеспечивающим повышение межмолекулярного взаимодействия покрытия с обрабатываемой поверхностью. В процессе нанесения покрытия ионы меди из жидкой среды диффундируют вглубь детали, заполняют микротрещины в межкристаллитном пространстве при реализации эффекта Ребиндера и обеспечивают конкурирующий

процесс разряжения ионов металла, препятствуя молизации ионов водорода в микротрещинах в условиях эксплуатации.

Изучение диффузии меди в поверхностные слои детали при нанесении покрытия из медьсодержащих технологических жидкостей показало следующее: диффузия зависит от применяемого состава, концентрации исходных материалов, давления инструмента при нанесении покрытия, времени контакта инструмента с поверхностью детали. При применении разработанной модельной среды при давлении 1,0 МПа, обеспечивающем максимальную толщину покрытия на стали Х12М и времени контакта участка поверхности с инструментом в течение 10 с, концентрация меди в приповерхностных слоях и глубина ее диффузии И показаны I на рисунке 3.

Концентрация Си, %

15

I 20 25

I

,h, мкм

Рис. 3. Распределение меди по глубине поверхности стали Х12М.

Глубина проникновения и концентрация меди регистрировались методом рентгеновского микроанализа на электронном микроскопе Comebax. Максимальная концентрация меди (Си - 4%) определена на глубине до 5 мкм. ¡ Для ускорения лабораторных испытаний использовали физические модели процесса фрикционного нанесения покрытий и изнашивания покрытий при экс-I плуатации: лабораторное устройство для фрикционного нанесения и малогаба-: ритную машину трения.

Малогабаритная машина трения обеспечивает следующие режимы: - прижатие неподвижного образца к подвижному с усилием 0,1... 120 Н; —| - скорость скольжения V =2 м/с.

Для модельных испытаний по определению износостойкости покрытий выбраны следующие режимы фрикционного нанесения покрытия: контактное давление Р = 1 МПа, N = 6x103, материал инструмента - фетр. При указанных режимах проводилось нанесение покрытий на ролики из материалов реальных узлов трения ЦПГ двигателя ВАЗ 1111 полученных путем вырезания из блока цилиндров, коленчатого вала, хромированных поршневых колец и сталеалюминиевых вкладышей. Испытания проводили на малогабаритной машине трения. В качестве

смазочной среды использовали моторное масло БАЕ 10\У-40. Время испытаний 30 минут. Результаты испытаний показаны на рисунке 4. I, мкм

- полиномиальная (1)

- Полиномиальная (2)

- Полиномиальная (1')

- Полиномиальная (2*)

Т, МИН

Рис. 4. Износ образцов из материалов двигателя ВАЗ 1111: 1 - коленчатый вал без покрытия - вкладыш, 1* - блок без покрытия - поршневое кольцо, 2 - коленчатый вал с покрытием - вкладыш, 2 - блок с покрытием - поршневое кольцо.

Результаты износных испытаний пар трения: коленчатый вал - вкладыш и блок цилиндров - поршневое кольцо без покрытия и с покрытием показали, что суммарный износ пар: коленчатый вал без покрытия - вкладыш после нанесения фрикционного покрытия снижен с 7 мкм до 2,75 мкм - на 60%; блок без покрытия - поршневое кольцо после фрикционного нанесения покрытия снижен с 5,6 мкм до 3,6 - на 36%.

В четвёртой главе представлены результаты испытаний и производственной апробации метода фрикционного нанесения износостойких покрытий на цилиндры ДВС на предприятиях автосервиса - ИП «ГладковСервис», ООО «Автэ-косервис» и в автосервисном центре Российского государственного университета туризма и сервиса. В главе приведены результаты определения влияния покрытия, нанесённого фрикционным методом эластичным инструментом на поверхности цилиндров карбюраторного двигателя на мощностные, расходные и экологические характеристики двигателя автомобиля. Испытания проводили на моторном и динамометрическом стенде. При проведении моторных испытаний на стенде фирмы Schenk с гидравлическим тормозом определяли мощностные характеристики, расход топлива, содержание СО и CmHn в выхлопных газах двигателей автомобиля СеАЗ. При проведении динамометрических испытаний определяли содержание СО и СГОНП в выхлопных газах двигателя автомобиля СеАЗ на режимах работы двигателя, имитирующих эксплуатационные условия.

При моторных испытаниях по каждой характеристике количество точек замера было не менее шести, что достаточно для выявления формы и характера кривой изменения параметров в исследуемых диапазонах.

В результате проведенных моторных испытаний получено повышение технических характеристик карбюраторных двигателей: повышение компрессии от

15 до 47%% и мощности при 4500 об/мин на 25-30%%, сокращение потребления топлива от 15 до 30%% (рис.5, 6) и снижение содержания загрязняющих веществ - окиси углерода (СО) от 15 до 70%% и СтН„ от 20 до 42%%.

оь н„ м„ р

70

-Показания весового механизма тормоза(Р), н

—О—Эффективная мощность 2000 двигателя (N6), кВт

-Эффективный крутящий момент (Ме), Нм

-Часовой расход топлива (5Ч,г/(кВтхн)

> < Удельный расход топлива (ее), г/(кВтхч)

1000 2000 3000 4000 5000 6000

Число оборотов, п, об/мин Рис. 5. Мощностные и расходные характеристики двигателя до обработки цилиндров.

Показания весового механизма тормоза(Р), н

'Эффективная мощность двигателя (Ме), кВт

" ><■ .Удельный расход топлива (8»), гДкВтхч)

1000 2000 3000 4000 5000 6000

Число оборотов, п, об/мин Рис. 6. Мощностные и расходные характеристики двигателя после обработки цилиндров.

В результате проведенных динамометрических испытаний и апробации технологии на предприятиях автосервиса получено устойчивое сокращение расхода топлива на 15 % при повышении компрессии в изношенных цилиндрах на 15-40%%, а также снижение содержание окиси углерода (СО) на 15-30%% и углеводородов (СтН„) на 20-40%% в выхлопных газах.

Результаты динамометрических испытаний двигателя автомобиля СеАЗ при определении содержания СО и СтН„ в выхлопных газах представлены на рисунках 7 и 8.

На основе проведенных исследований, отработки и апробации технологии в условиях автосервисного предприятия определены конструктивные параметры

инструмента, разработан состав технологической среды и определены режимы нанесения покрытия.

СО,%

О 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Продолжительность, 1, с.

Рис. 7. Изменение содержания СО в 1/4 цикла динамометрических испытаний автомобиля СеАЗ (№ двигателя 234789623) до (кривая 2) и после фрикционного нанесения покрытия (кривая I).

Продолжительность, 1, с.

Рис.8. Изменение содержания СтН„ в полуцикле динамометрических испытаний автомобиля СеАЗ (№ двигателя 234789623) до (кривая 2) и после фрикционного нанесения покрытия (кривая 1).

Технологический процесс на основе разработанного метода фрикционного нанесения покрытий эластичным инструментом включает следующие операции: частичная разборка двигателя со снятием головки блока; очистка поверхностей-цилиндров для обработки; нанесение покрытия; удаление остатков среды; дос-борка двигателя. Основы технологического процесса изложены в отраслевом руководящем техническом материале РТМ 02.101-88 «Методы повышения износостойкости узлов трения двигателей внутреннего сгорания транспортных средств предприятий бытового обслуживания на основе избирательного переноса (эффекта безызносности)».

Нанесение покрытия проводится специальным инструментом при частоте вращения 1500 или 3000 об./мин. в зависимости от геометрических параметров и конфигурации обрабатываемой поверхности. Время нанесения покрытия рассчитывается по зависимостям: при давлении Р = 1... 1,2 МПа I » 240/У, а при давлении 0,4.. .0,6 МПа I« 360/У, где V - скорость обработки поверхности.

Внедрение разработанного технологического процесса фрикционного нанесения износостойких покрытий проведено на предприятиях автосервиса - ИП «ГладковСервис», ООО «Автэкосервис» и в автосервисном центре Российского государственного университета туризма и сервиса. На основе разработанного автором изобретения по а.с. СССР № 1282960 «Способ приработки сопрягаемых поверхностей трения» подготовлены и изданы руководящие технические материалы для подотраслей бытового обслуживания населения: РТМ 01.101-86, РТМ 03.101-89, РТМ 05.101-90.

Материалы исследований использованы при разработке ГОСТ 23.216-84. Обеспечение износостойкости изделий. Метод испытаний на трение и изнашивание при смазывании маслохладоновыми смесями. - М.: Госстандарт, 1984. - 16 с. Выводы по работе

1. Механохимическая активация поверхности металлов эластичным инструментом в медьсодержащей ионогенной жидкой среде при нанесении износостойких покрытий позволяет модифицировать поверхностный слой обрабатываемой детали.

2. Установлена диффузия меди в поверхностный слой труднообрабатываемых высоколегированных сталей на глубину до 25 мкм при нанесении покрытия фрикционным методом эластичным инструментом.

3. Разработаны методики и установки для проведения триботехнических испытаний, экспериментальных исследований при разработке технологических режимов фрикционного нанесения покрытий эластичным инструментом, определении толщины и строения покрытия, структуры приповерхностных слоев обрабатываемой детали.

4. Определены: влияние материала эластичного инструмента, контактного давления и количества циклов фрикционного контакта на толщину покрытия; зависимость износа поверхностей из конструкционных и легированных сталей, чугунов, цветных сплавов от толщины фрикционного покрытия и режимов его нанесения.

5. Разработан состав технологической жидкости, инструмент и метод фрикционного нанесения износостойких покрытий на детали двигателя внутреннего сгорания со сложной криволинейной поверхностью.

6. Экспериментально подтверждена возможность повышения износостойкости деталей карбюраторного двигателя при фрикционном нанесении покрытий эластичным инструментом на поверхности коленчатого вала и блока цилиндров:

7. Проведенные моторные и динамометрические испытания двух автомобилей Се Аз с пробегом более 58 тысяч километров показали, что применение метода фрикционного нанесения износостойких покрытий эластичным инструментом на цилиндры двигателя внутреннего сгорания снижает содержание СО в выхлопных газах на 15-30 %, СтНп на Ю-20%%, при повышении компрессии в цилиндрах в

среднем на 30%, мощности двигателей на 25-30%% и устойчивом снижении расхода топлива на 15 %.

8. Разработаны и апробированы в производственных условиях автосервисного предприятия технология нанесения фрикционных покрытий эластичным инструментом на детали карбюраторного двигателя внутреннего сгорания и способ приработки сопрягаемых поверхностей трения из железоуглеродистых сплавов (а.с. СССР № 1282960).

9. Разработан РТМ 02.101-88 «Руководящий технический материал. Методы повышения износостойкости узлов трения двигателей внутреннего сгорания транспортных средств предприятий бытового обслуживания на основе избирательного переноса (эффекта безызносности)».

10. Снижение количества оксида углерода (СО) и углеводородов (CmHn) в выхлопных газах карбюраторных двигателей в результате использования метода фрикционного нанесения покрытий эластичным инструментом на цилиндры в условиях автомобильного сервиса позволит улучшить экологическую обстановку в городах за счёт сокращения количества загрязняющих веществ в атмосфере.

Основные опубликованные работы по теме диссертации:

1. Быстров В.Н., Титов В.А., Юдин В.М., Кашенцев С.И. Финишная антифрикционная безабразивная обработка деталей машин. В. кн.: Повышение качества и производительности обработки деталей машин и приборов: Сборник тезисов докладов научно-технической конференции - Горький, 1984 - с. 45.

2. Метод проведения триботехнических испытаний конструкционных и смазочных материалов в режиме избирательного переноса / А.К. Прокопенко, Д.Н. Гаркунов, В.А. Титов и др. - М.: Минбыт РСФСР, 1984. - 40 с.

3. Титов В.А., Ивочкина Н.В., Теселкин В.П. Применение антифрикционных металлических покрытий при ремонте и эксплуатации бытовых машин и технологического оборудования. Материалы семинара «Развитие услуг по ремонту радиотелеаппаратуры и бытовой техники». -М.: МДНТП, 1985. - 10 с.

4. Способ приработки сопрягаемых поверхностей трения. A.c. СССР № 1282960 /А.К. Прокопенко, В.Н. Быстров, В.А. Титов и др. Опубл. в Б.И. 1985.

5. Прокопенко А.К., Францев В.Н, Титов В.А. и др. Рекомендации по применению смазочных материалов и технологических сред с металлоплакирующими присадками для оборудования предприятий бытового обслуживания и промышленных предприятий. - М.: МТИ, 1988. - 40 с.

6. Руководящий технический материал. Методы повышения износостойкости узлов трения двигателей внутреннего сгорания транспортных средств предприятий бытового обслуживания на основе избирательного переноса (эффекта безызносности). РТМ 02.101-88 / Д.Н. Гаркунов, Г. Польцер, А.К. Прокопенко, В.А. Титов и др. - М.: Минбыт РСФСР, 1988. - 16 с.

7. Ивочкина Н.В., Титов. В.А., Тишкин В.А. Финишная обработка деталей машин и оборудования в металлоплакирующих средах. В кн.: Повышение срока службы машин и оборудования бытового обслуживания на основе триботехники. Сб. научн. тр. - М.: МТИ, 1989 - с. 34-42.

8. Прокопенко А.К., Пашковский И.Э., Титов В.А. Технологические методы повышения срока службы машин и оборудования бытового назначения. Обзор по

информационному обеспечению общесоюзных научно-технических программ. - М.: ЦБНТИ, Минбыт РСФСР, 1990. - 40 с.

9. Титов В.А. Оценка продолжительности защитного действия противоизносных покрытий на деталях узлов трения. - Наука - сервису. Посвящ. 50-летию МГУ сервиса. VII - я международная науч.-практич. конференция. Тезисы докладов и выступлений. - М.: МГУС, 2002. - с. 78-80.

Ю.Титов В.А. Оптимизация фрикционных параметров ременных передач при обработке шкивов в металлоплакирующих средах. Наука - сервису. VII Международная науч.-техн. конференция. Материалы секции «проектирование и сервис бытовой техники» - М.: МГУС, 2003. - с. 24-27.

П.Титов В.А.Обработка стальных деталей в металлоплакирующих средах для защиты от водородного изнашивания. В кн.: Наука - сервису. IX-я научно-практическая конференция: Материалы секции «Техника сервиса». - М.: ГО-УВПО МГУС, 2004. - с. 111-112.

12.Титов В.А. Методы измерения толщины тонких металлических пленок на стальных образцах для машин трения. В. кн.: Современные средства управления бытовой техникой. Материалы IV Межвузовской конференции. - М.: МГУ сервиса, 2004. - с. 220-222.

13.Титов В.А. Расчетно-экспериментальная оценка эффективности изнашивания в тонком приповерхностном слое детали. В кн.: Современные средства управления бытовой техникой. Материалы VII Межвузовской научно-технической конференции. - М.: ГОУ ВПО МГУС, 2006. - с. 253-256.

14.Титов В.А., Быстров В.Н. Повышение экологической надёжности бензиновых двигателей фрикционным нанесением покрытий// Ремонт, восстановление, модернизация, №3, 2010, с. 30-35.

15.Титов В.А., Быстров В.Н., Деркач Е.И. Ускоренные испытания при оценке экологической надежности карбюраторных двигателей// Электротехнические и информационные комплексы и системы. №5, том 6. - 2010. - с. 57-60.

Подп. к печ. 11.05.2010 Объем 1 пл. Заказ № 73 Тир 100 экз. Типография МГЕГУ

Введение

Глава 1. Анализ условий работы и методов повышения износостойко- \ 1 сти сложных криволинейных поверхностей деталей двигателей внутреннего сгорания, основанных на фрикционном нанесении покрытий.

1.1. Применение деталей с криволинейными поверхностями трения в 11 автомобилях.

1.2. Влияние эксплуатационных условий на изнашивание криволиней- 15 ных поверхностей деталей карбюраторных двигателей автомобилей.

1.3. Методы фрикционного нанесения износостойких покрытий на 31 криволинейные поверхности деталей карбюраторных двигателей.

1.4. Нанесение износостойких покрытий с применением технологиче- 42 ских жидкостей содержащих ионы металлов.

Выводы по 1 -й главе

Глава 2. Фрикционное нанесение покрытий на криволинейные поверх- 49 ности деталей двигателей внутреннего сгорания.

2.1. Влияние свойств поверхностного слоя на триботехнические 49 характеристики материалов.

2.2. Обоснование выбора сред и режимов фрикционного нанесения по- 53 крытий на криволинейные поверхности деталей ДВС.

2.3. Расчетно-экспериментальная оценка интенсивности изнашивания 66 в тонком приповерхностном слое детали.

Выводы по 2-ой главе

Глава 3. Экспериментальные исследования материалов с нанесенными 72 покрытиями при испытаниях на трение и износ.

3.1. Топография поверхности экспериментальных образцов с нанесен- 72 ным покрытием.

3.2. Диффузионные процессы при нанесении покрытия фрикционным 80 методом.

3.3. Методика и устройство для износных испытаний покрытий нане- 87 сенных фрикционным методом на криволинейные поверхности деталей.

3.4. Результаты износных испытаний образцов с покрытием, нанесен- 90 ным фрикционным методом.

Выводы по 3-ей главе

Глава 4. Результаты моторных, динамометрических испытаний и вне- 97 дрение метода фрикционного нанесения износостойких покрытий на цилиндры карбюраторного двигателя.

4.1. Моторные испытания двигателей внутреннего сгорания с нанесен- 103 ным на цилиндры покрытием.

4.2. Динамометрические испытания ДВС с нанесенным на цилиндры ^^ покрытием.

4.3. Внедрение метода фрикционного нанесения износостойких покры- 116 тий на цилиндры карбюраторного двигателя.

Актуальность работы. В условиях интенсивного повышения количества легковых автомобилей у населения автомобильный сервис (обслуживание) выполняет важную роль в поддержании технического состояния автомобилей, обеспечении технической и экологической безопасности при их эксплуатации. В настоящее время особое социальное значение приобретает разработка и использование в автомобильном сервисе энергосберегающих технологий повышения износостойкости деталей и восстановления экологических характеристик карбюраторных двигателей внутреннего сгорания (ДВС), поскольку в эксплуатации у населения находятся легковые автомобили с карбюраторными двигателями экологических классов Евро - 0, Евро - 1, Евро - 2 со сроком эксплуатации свыше пяти лет. На долю автомобилей с карбюраторными двигателями приходится более 70% выбросов в атмосферу загрязняющих веществ (СО, СтНп и др.) в составе выхлопных газов. Повышение количества выбросов загрязняющих веществ автомобилями с карбюраторным двигателем при длительной эксплуатации в первую очередь связано с износом цилиндропоршне-вой группы (ЦПГ).

Особенности распределения рабочих давлений и скоростей скольжения в узлах двигателей внутреннего сгорания (ДВС) приводят к неравномерному износу поверхностей контактирующих деталей, которые приобретают сложную криволинейную форму. Существующие способы восстановления технических и экологических характеристик двигателей в условиях автосервисных и авторемонтных предприятий, связаны с полной разборкой двигателя и восстановлением первоначальной формы и размеров деталей ЦПГ. Применяемые для восстановления деталей технологии не могут использоваться на предприятиях автомобильного сервиса в связи с их высокой трудоёмкостью, энергоёмкостью и металлоёмкостью, особыми требованиями к производственным помещениям. В настоящее время при ремонте автомобилей на автосервисных предприятиях в большинстве случаев осуществляют полную разборку двигателя с заменой изношенных деталей на новые из фонда запасных частей, что повышает трудоёмкость и стоимость ремонта двигателя, затраты владельцев автомобилей.

Разработка метода нанесения износостойких покрытий на сложные криволинейные поверхности изношенных деталей без полной разборки двигателя и применения энергоёмких и металлоёмких операций является одним из путей решения проблемы износостойкости рабочих поверхностей деталей, восстановления технических и экологических характеристик карбюраторных двигателей в условиях автомобильного сервиса. К перспективным методам нанесения износостойких покрытий относится обработка сложных криволинейных поверхностей детали эластичным инструментом с подачей в зону обработки специальных рабочих жидкостей (сред), содержащих ионы металлов, способных восстанавливаться на поверхности при трении.

Настоящая работа посвящена решению задач, связанных с разработкой метода фрикционного нанесения износостойких покрытий в автомобильном сервисе для восстановления технических характеристик карбюраторных двигателей и повышения экологической безопасности их эксплуатации.

Цель и задачи исследования. Цель работы состоит в разработке метода фрикционного нанесения износостойких покрытий на поверхности цилиндров для восстановления технических и экологических характеристик карбюраторных двигателей легковых автомобилей в условиях автомобильного сервиса.

Для достижения цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Анализ условий работы деталей карбюраторных двигателей внутреннего сгорания, выбор и обоснование метода фрикционного нанесения износостойких покрытий эластичным инструментом на сложные криволинейные поверхности деталей двигателя.

2. Теоретическое и экспериментальное обоснование основных направлений исследований при разработке метода фрикционного нанесения износостойких покрытий эластичным инструментом на детали цилиндропоршневой группы карбюраторных двигателей автомобилей.

3. Разработка метода проведения триботехнических испытаний конструкционных и смазочных материалов в режиме избирательного переноса при трении.

4. Экспериментальные исследования по определению влияния режимов фрикционного нанесения покрытий эластичным инструментом на износостойкость поверхностей трения деталей из чугунов, конструкционных и высоколегированных сталей.

5. Разработка состава технологической жидкости для нанесения износостойкого покрытия фрикционным методом на детали цилиндропоршневой группы карбюраторного двигателя внутреннего сгорания.

6. Определение влияния износостойкого покрытия нанесённого на поверхности цилиндров фрикционным методом с применением эластичного инструмента на технические и экологические характеристики карбюраторного двигателя автомобиля.

7. Разработка руководящих технических материалов по применению метода фрикционного нанесения покрытий для повышения износостойкости узлов трения двигателей внутреннего сгорания транспортных средств.

8. Производственная апробация и внедрение технологии фрикционного нанесения износостойких покрытий на цилиндры карбюраторных двигателей легковых автомобилей на предприятии автомобильного сервиса.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Установлена связь механохимической активации поверхности детали при фрикционном контакте эластичного инструмента в ионогенной среде с износостойкостью и модификацией приповерхностного слоя.

2. Установлена диффузия меди в поверхностный слой обрабатываемой детали на глубину до 25 мкм при нанесении покрытия фрикционным методом эластичным инструментом.

3. Разработана методика определения толщины покрытия, полученного фрикционным методом с применением эластичного инструмента параллельными методами: микрозондированием на электронном микроскопе и гравиметрическим методом.

4. Определена зависимость толщины покрытий, полученных фрикционным методом с применением эластичного инструмента от материала инструмента, величины контактного давления и количества циклов фрикционного контакта.

5. Определены эмпирические зависимости износа поверхностей из конструкционных и высоколегированных сталей и чугунов от толщины покрытия, нанесённого фрикционным методом эластичным инструментом.

6. Показано, что при толщине медного покрытия 0,4-0,6 мкм и шероховатости поверхности Яа = 0,32 износ поверхности деталей из стали 45, Х12М, Х18Н9Т, 15Х, чугуна СЧ18 имеет минимальное значение.

7. По результатам моторных и динамометрических испытаний применения разработанной технологии выявлено снижение содержания СО в выхлопных газах карбюраторного двигателя автомобиля на 15-30 %, СтНп на 10-20% с одновременным повышением компрессии в цилиндрах в среднем на 30%, мощности на 25-30% и устойчивом снижении расхода топлива на 15 %.

Автор защищает следующие основные положения:

1) Результаты анализа технологий нанесения покрытий фрикционным методом на поверхности трения узлов и деталей машин и механизмов.

2) Результаты теоретического и экспериментального обоснования выбора технологических сред, инструмента и режимов нанесения покрытия фрикционным методом с применением эластичного инструмента.

3) Методика определения толщины покрытия, полученного фрикционным методом с применением эластичного инструмента параллельными методами: микрозондированием на электронном микроскопе и гравиметрическим методом.

4) Методика износных триботехнических испытаний покрытий, полученных фрикционным методом с применением эластичного инструмента.

5) Результаты износных испытаний покрытий, полученных фрикционным методом с применением эластичного инструмента.

6) Технология фрикционного нанесения износостойких покрытий на поверхности цилиндров карбюраторных двигателей легковых автомобилей на предприятиях автомобильного сервиса.

7) Результаты моторных испытаний при оценке технических и экологических характеристик карбюраторных двигателей при нанесении износостойких покрытий фрикционным методом с применением эластичного инструмента.

8) Результаты динамометрических испытаний при оценке экологических характеристик карбюраторных двигателей при нанесении износостойких покрытий фрикционным методом с применением эластичного инструмента.

9) Результаты производственной апробации и внедрения технологии фрикционного нанесения износостойких покрытий на поверхности цилиндров карбюраторных двигателей легковых автомобилей на предприятиях автомобильного сервиса.

Практическая значимость работы:

1. Разработана и апробирована в производственных условиях автосервисного предприятия технология нанесения фрикционных покрытий эластичным инструментом на детали карбюраторного двигателя внутреннего сгорания.

2. Разработан состав жидкой металлсодержащей среды для нанесения покрытий на детали карбюраторного двигателя внутреннего сгорания.

3. Разработана технология нанесения износостойких покрытий фрикционным методом с применением эластичного инструмента на цилиндры двигателя внутреннего сгорания, позволяющая восстановить технические и экологические характеристики карбюраторных двигателей.

4. Разработан и изготовлен инструмент для нанесения покрытий на детали карбюраторного двигателя внутреннего сгорания.

5. Разработан состав технологической жидкости и способ приработки сопрягаемых поверхностей из железоуглеродистых сплавов (а.с. СССР № 1282960).

6. Разработана методика и малогабаритная установка для триботехнических испытаний конструкционных и смазочных материалов в режиме избирательного переноса.

7. Разработан и издан РТМ 02.101-88 «Руководящий технический материал. Методы повышения износостойкости узлов трения двигателей внутреннего сгорания транспортных средств предприятий бытового обслуживания на основе избирательного переноса (эффекта безызносности)».

8. Снижение количества оксида углерода (СО) и углеводородов (CmHn) в выхлопных газах карбюраторного двигателя в результате использования разработанной технологии в условиях предприятий автомобильного сервиса позволит улучшить экологическую обстановку в городах за счёт сокращения количества загрязняющих веществ в атмосфере.

9. Экономический эффект — в условиях автосервисных предприятий составляет до 2600 руб. на один автомобиль с карбюраторным двигателем.

Достоверность результатов исследования. Достоверность полученных результатов подтверждается практической реализацией и внедрением разработанных научных и технических решений, использованием современных приборов и контрольно-измерительной аппаратуры, одобрением научной общественности.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены на региональной научно-технической конференции «Повышение качества и производительности обработки деталей машин и приборов» (Горький, 1984), научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава научных работников и аспирантов (М.: МТИ, 1984), на семинаре «Развитие услуг по ремонту радиотелеаппаратуры и бытовой техники» (М.: МДНТП, 1985), научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава научных работников и аспирантов института по итогам научно-исследовательских работ за 1986 год (М.: МТИ, 1887), научно-технической конференции «Научно-техническая продукция вузов бытового обслуживания населения рынку» (М.: МТИ, 1991), научно-технических конференциях МТИ в 1992 и 1993 гг., международной конференции «Индустрия сервиса в XXI веке» (М.: МГУС, 2001), У1-й международной научно-практической конференции (М.: МГУС, 2002), VII, VIII, X, XII международных научно-технических конференциях «Наука - сервису» (МГУС, 2003, 2004, 2006, 2008), VI и VII межвузовских научно-технических конференциях (М.: МГУС, 2005, 2006)), VTII межвузовской научно-технической конференции (М.: РГУТиС, 2009).

Выполненные автором разработки экспонировались на выставках: Пушкинских городских НТТМ-83 и НТТМ-86, на ВДНХ СССР НТТМ-85 и НТТМ-87, на международной специализированной выставке «Интербытмаш-85», на Всемирной выставке молодых изобретателей (Болгария), на межотраслевой выставке ВДНХ СССР «Изобретения и научно-технический прогресс» в 1986 г. Автор отмечен грамотами выставок и награжден бронзовой медалью ВДНХ СССР.

Отдельные результаты показаны в фильме «Третья проблема трения» (Леннаучфильм, 1985 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 36 работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.

Объем диссертации и её структура. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, выводов по работе, списка использованных источников и приложения.

Основные выводы по работе.

1. Механохимическая активация поверхности металлов эластичным инструментом в медьсодержащей ионогенной жидкой среде при нанесении износостойких покрытий позволяет модифицировать поверхностный слой обрабатываемой детали.

2. Установлена диффузия меди в поверхностный слой труднообрабатываемых высоколегированных сталей на глубину до 25 мкм при нанесении покрытия фрикционным методом эластичным инструментом.

3. Показано, что при фрикционном нанесении покрытий эластичным инструментом создаются условия для предотвращения наводороживания обрабатываемых поверхностей в условиях эксплуатации за счёт создания концентрационного барьера Си - 4% для проникновения водорода на глубине до 5 мкм.

4. Разработаны методики и установки для проведения триботехнических испытаний, экспериментальных исследований при разработке технологических режимов фрикционного нанесения покрытий эластичным инструментом, определении толщины и строения покрытия, структуры поверхностных слоёв обрабатываемой детали.

5. Определены: влияние материала приповерхностных слоёв обрабатываемой детали, .эластичного инструмента, контактного давления и количества циклов фрикционного контакта на толщину покрытия; зависимость износа поверхностей из конструкционных и легированных сталей, чугунов, цветных сплавов от толщины фрикционного покрытия и режимов его нанесения.

6. Разработан состав технологической жидкости, инструмент и метод фрикционного нанесения износостойких покрытий на детали двигателя внутреннего сгорания со сложной криволинейной поверхностью.

7. Экспериментально подтверждена возможность повышения износостойкости деталей карбюраторного двигателя при фрикционном нанесении покрытий эластичным инструментом на поверхности коленчатого вала и блока цилиндров:

8. Проведенные моторные и динамометрические испытания двух автомобилей Се Аз с пробегом более 58 тысяч километров показали, что применение метода фрикционного нанесения износостойких покрытий эластичным инструментом на цилиндры двигателя внутреннего сгорания снижает содержание СО в выхлопных газах на 15-30 %, CmHn на 10-20%%, при повышении компрессии в цилиндрах в среднем на 30%, мощности двигателей на 25-30%% и устойчивом снижении расхода топлива на 15 %.

9. Разработаны и апробированы в производственных условиях автосервисного предприятия технология нанесения фрикционных покрытий эластичным инструментом на детали карбюраторного двигателя внутреннего сгорания и способ приработки сопрягаемых поверхностей трения из железоуглеродистых сплавов (а.с. СССР № 1282960).

10. Разработан РТМ 02.101-88 «Руководящий технический материал. Методы повышения износостойкости узлов трения двигателей внутреннего сгорания транспортных средств предприятий бытового обслуживания на основе избирательного переноса (эффекта безызносности)».

11. Снижение количества оксида углерода (СО) и углеводородов (CmHn) в выхлопных газах карбюраторных двигателей в результате использования технологии основанной на методе фрикционного нанесения износостойких покрытий эластичным инструментом на поверхность цилиндров в условиях автомобильного сервиса позволит улучшить экологическую обстановку в городах за счёт сокращения количества загрязняющих веществ в атмосфере.

1. Адамсон А. Физическая химия поверхностей/ Пер. с англ. Под ред. З.М. Зорина, В.М. Муллер. - М.: Мир, 1979. - 568 с.

2. Александров В.М., Мхитарян С.М. Контактные задачи для тел с тонкими покрытиями и прослойками. — М.: Наука, 1983. — 488 с.

3. Бабусенко С.М., Степанов В.А. Современные способы ремонта машин. Изд. 2-е, перераб. и доп. -М.: «Колос», 1977, 272 с.

4. Балабанов В.И. Безразборное восстановление подвижных соединений машин и механизмов нанесением на них покрытий из цветных металлов // Металловедение и термическая обработка металлов М., 2001, № 7. С. 36-38.

5. Балабанов В.И., Болгов В.Ю., Ищенко С.А. Нанесение трением нано-размерных антифрикционныхпокрытий на детали машин // Нанотехно-логии, экология, производство, № 3. 2010. С. 30-34.

6. Балабанов В.И. Восстановление работоспособности ДВС в процессе их эксплуатации / Автомобильная промышленность, 1996, № 8,-с. 16— 18.

7. Белый В.А., Свириденок А.И. Подбор материалов для трущихся деталей/ Трение, изнашивание ичсмазка. Справочник, кн.1. М.: Машиностроение, 1978, с. 127-159.

8. Бородин И.Н. Упрочнение деталей композиционными покрытиями. — М.: Машиностроение, 1982.

9. Буткевич М.Н., Титов В.А. Технологические мероприятия повышения ресурса деталей швейных машин. Материалы VI межвузовской научно-технической конференции М.: МГУС, 2005. - с. 121-124.

10. Воронков Б.Д. Подшипники сухого трения. 2-е изд., перераб. и доп.-JL: Машиностроение, Ленингр. отд., 1979, 224 е., ил.

11. Воскресенский В.А., Дъяков В.И. Расчет и проектирование опор скольжения (жидкостная смазка): Справочник. — М.: Машиностроение, 1980, 224 с.

12. Н.Восстановление деталей гальваническими покрытиями. Методические указания в помощь слушателям системы повышения квалификации. — М.: ЦНИИТЭИ, 1980, 52 с.

13. Гаевик Д.Т. Справочник смазчика. М.: Машиностроение, 1990, 352 с.

14. Галахов М.А., Усов П.П. Дифференциальные и интегральные уравнения математической теории трения. — М.: Наука, 1990, 280с.

15. Гальванические покрытия в машиностроении. М.: Машиностроение, 1985.

16. Гаркунов Д.Н. Триботехника (износ и безызносность): Учебник 4-е изд., перераб. и доп. - М.: «Издательство МСХА», 2001. 616 с.

17. Гаркунов Д.Н. Триботехника (конструирование, изготовление и эксплуатация машин): Учебник. — 5-е изд., перераб. и доп. М.: «Издательство МСХА», 2002. - 632 с.

18. Гаркунов Д.Н. Триботехника. М.: Машиностроение, 1985. - 424 с.

19. Гаркунов Д.Н. Триботехника: Учебник кия студентов втузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989. — 328 е., ил.

20. Голубев А.П. Повышение основных параметров компрессоров бытового назначения металлоплакированием. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: 2000, 21 с.

21. Горленко А.О. Технологическое повышение долговечности деталей трибосопряжений с криволинейными поверхностями. Автореферат диссертации на соиск. уч. степени доктора технических наук. М., 2003, 32 с.

22. Горячева И.Г., Добычин М.Н. Контактные задачи в трибологии. М.: Машиностроение, 1988 -256 с.

23. Гриденок С.С., Евдокимов В.Д., Гаркунов Д.Н., Филимонов Г.Н. Поверхностно-активная среда для нанесения натиранием покрытий из меди и медных сплавов A.C. № 954516 от 30.08.82.

24. Грилихез С.Я. Оксидные и фосфатные покрытия металлов. — JL: Машиностроение, 1977.

25. Грилихес С.Я. Обезжиривание, травление и полирование металлов/ Под ред. П.М. Вячеславова. Изд. 5-е, перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд., 1983, 101 с, ил.

26. Громаковский Д.Г., Берсудский А.Л., Ковшов А.Г., Малышев В.П., Ибатуллин И.Д. Способ упрочнения деталей с одновременным нанесением композиционных покрытий. П. № 2138579 от 27.09.99.

27. Дасоян М.А. и др. Технология электрохимических покрытий. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989, 391 с, ил.

28. Заславский Ю.С., Заславский В.Н. Механизм действия противоизнос-ных присадок к маслам. М.: Химия, 1978, 224 с.

29. Иванов А.Ф. Износостойкие и антифрикционные покрытия.// Журнал всероссийского химического общества им. Д.И. Менделеева. Т. XXXIII, 1988.-с. 126-137.

30. Илюшин Р.В. Исследование и разработка технологии восстановления экологического класса легковых автомобилей с карбюраторным двигателем. Автореферат диссертации на соиск. уч. степени кандидата технических наук. М. - 2010. - 17 с.

31. Какуевицкий В.А. Применение газотермических покрытий при изготовлении и ремонте машин. Киев: Техника, 1989, 176 с.

32. Кершенбаум В.Я. Механотермическое формирование рабочих поверхностей узлов трения. — В кн.: Долговечность трущихся деталей машин: Сб. статей. Вып. 1. — М.: Машиностроение, 1986, с. 96-116.

33. Костецкий Б.И. Износостойкость деталей машин. Киев: Машгиз, 1950, 168 с.

34. Костецкий Б.И., Натансон М.Э., Бершадский Л.И. Механохимические процессы при граничном трении. — М.: Наука, 1972, 170 с.

35. Кудрявцев Н.Т. Электролитические покрытия металлами. М.: Химия, 1979, 352 с.

36. Кузьмин H.A. Процессы и закономерности изменения технического состояния автомобилей в эксплуатации. Нижний Новгород. - 2002. -120 с.

37. Кутьков A.A. Износостойкие и антифрикционные покрытия. — М.: Машиностроение, 1976, 152 с.

38. Лахтин Ю.М., Арзамасов Б.Н. Химико-термическая обработка металлов. М.: Металлургия, 1985.

39. Лебедев В.М., Ашейчик A.A. Способ нанесения твердосмазочных покрытий A.C. №834247 от 30.05.81.

40. Любарский И.М., Палатник Л.С. Металлофизика трения. М.: Металлургия, 1976. — 176 с.

41. Маликов И.И., Гаценко П.А., Маликова Я.И. Применение покрытий меди в триботехнических процессах. В кн. Практическая трибология. Мировой опыт. Под ред. A.B. Чичинадзе. М.: «Наука и техника», 1994. -т.1., с. 219-224.

42. Маталин A.A. Технология машиностроения. — Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1985. 496 с.

43. Машиностроительные материалы: краткий справочник/ В.М. Раскатов, B.C. Чуенков, Н.Ф. Бессонова, Д.А. Вейс. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1980, 511 с.

44. Мельников П.С. Справочник по гальванопокрытиям в машиностроении. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1991. - 384 е., ил.

45. Метод проведения триботехнических испытаний конструкционных и смазочных материалов в режиме избирательного переноса / А.К. Прокопенко, Д.Н. Гаркунов, В.А. Титов и др. М.: Минбыт РСФСР, 1984. -40 с.

46. Микроанализ и растровая электронная микроскопия. Под ред. Ф. Морис.-М.,1985.

47. Погонышев В.А. Повышение износостойкости восстановленных узлов трения сельскохозяйственных машин фрикционным нанесением пленок пластичных металлов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Калинин, 1990, 16 с.

48. Поверхностная прочность металлов при трении./ Под ред. Б.И. Кос-тецкого. Киев: Техника, 1976, 292 с.

49. Повышение надежности и долговечности деталей машин химическим никелированием. -М.: Машгиз, 1963, 173 с.

50. Польцер Г. Состояние и перспективы применения фрикционного латунирования. В кн. Практическая трибология. Мировой опыт. Под ред. A.B. Чичинадзе. М.: «Наука и техника», 1994., Т.1. с. 225-232.

51. Польцер Г., Майсснер Ф. Основы трения и изнашивания/Пер. с нем. О.Н.Озерского, В.Н. Пальянова; Под ред. М.Н. Добычина М.: Машиностроение, 1984. -264 с.

52. Польцер Г., Мюллер В., Ланде И. Использование трения для нанесения покрытий на рабочие поверхности цилиндров двигателей. — В кн.: Долговечность трущихся деталей машин: Сб. статей. Вып. 1. — М.: Машиностроение, 1986., с. 88-96.

53. Постановление Правительства Москвы от 24.04.2007 N 290-пп «О расширении применения диметилового эфира и других альтернативных видах моторного топлива».

54. Постановление Правительства Москвы 25 декабря 2007 г. № 1179-пп «О мерах по снижению уровня загрязнения атмосферного воздуха взвешенными частицами в городе Москве».

55. Прикладная техника обработки поверхности металлических материалов: Справ, изд. Симон Г., Тома М. Пер. с нем / Под ред. Пименова А.Ф. Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1991, 368 с.

56. Проблемы повышения трибологических свойств деталей машин путем термической и поверхностной обработкой. 28 выпуск серии научно-технический прогресс в машиностроении. Под общ. Ред. К.В. Фролова. М. 1991.

57. Прокопенко А.К. Избирательный перенос в узлах трения машин бытового назначения: Моногр. -М.: Легпромбытиздат, 1987, 104 с.

58. Прокопенко А.К. Повышение срока службы трущихся деталей и инструмента машин легкой промышленности и бытового назначения в процессе эксплуатации. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. М., 1999, 51 с.

59. Прокопенко А.К., Воронин Е.А., Юдин В.М., Тихомиров В.М. и др. Способ нанесения антифрикционных покрытий на детали узлов трения. A.C. №1686033 от 23.10.91.

60. Прокопенко А.К., Голина С.И., Гаркунов Д.Н., Симаков Ю.С. и др. Состав для нанесения покрытия. A.C. №1203126 от 07.01.86.

61. Прокопенко А.К., Поспелов М.В., Смирнов В.Н., Голубев А.П. Состав для нанесения покрытия натиранием. A.C. №1623232 от 22.09.90.

62. Рекомендации по применению смазочных материалов и технологических сред с металлоплакирующими присадками для оборудования бытового обслуживания и промышленных предприятий. / А.К. Прокопенко, В.Н. Францев, В.А. Титов и др. М.: Минбыт РСФСР, 1988. -39 с.

63. Ремонт автомобилей: Учебник для вузов /JI.B. Дехтеринский, К.Х. Ак-маев, В.П. Апсин и др.; Под ред. JI.B. Дехтеринского. М.: Транспорт, 1992, 295с., ил.

64. Руководящий технический материал РТМ 03.101-88. Методы повышения износостойкости узлов трения компрессоров бытовых холодильников на основе избирательного переноса (эффекта безызносности). М.: Минбыт РСФСР, 1989, 8 с.

65. Руководящий технический материал РТМ 05.101-90. Методы повышения износостойкости узлов трения оборудования фабрик химической чистки и прачечных на основе избирательного переноса (эффекта безызносности). М.: Минбыт РСФСР, 1990, 10 с.

66. Рыбакова Л.М., Куксенова Л.И. Структура и износостойкость металла. -М.: Машиностроение, 1982, 217 с.

67. Сайфуллин Р.С. Композиционные покрытия/ Журнал всесоюзного химического общества им. Д.И. Менделеева. Т. XXXIII, 1988, с. 138-146.

68. Селиванов А.И. Основы теории старения машин. — М.: Машиностроение, 1964, 404 с.

69. Словарь-справочник по трению, износу и смазке деталей машин. — Киев: Наука думка, 1979, 188 с.

70. Смазка оборудования текстильной и легкой промышленности. Справочник по ред. к.т.н. Н.Е. Денисовой. — М.: Легпромиздат, 1994, 448 с.

71. Смирнов В.Н., Голубев А.П., Прокопенко А.К., Поспелов М.В., Состав для нанесения покрытий. A.C. № 1736196 от 22.01.92.

72. Современные методы нанесения гальванических и химических покрытий. Материалы семинара. М.: МДНТП им. Ф.Э. Дзержинского, 1979.

73. Способ приработки сопрягаемых поверхностей трения. А. с. СССР № 1282960 /А.К. Прокопенко, В.Н. Быстров, В.А. Титов и др., зарег. 15.09.1986.

74. Ставровский М.Е., Полянин Б. А. Методы защиты деталей гидроаппаратуры от водородного изнашивания. В кн. Повышение срока службы машин и оборудования бытового обслуживания на основе триботехники. Сб. научных трудов. М.: МТИ, 1989, с. 62-69.

75. Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. М.: Машиностроение, 2000, 320 с, ил.

76. Сыркин В.Г. CVD м етод. Химическая парофазная металлизация. -М.: Наука, 2000, 496 с, ил.

77. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости. М.: Машиностроение, 1979.-560 с.

78. Титов В.А., Быстров В.Н, Деркач Е.И. Динамометрические испытания для определения экологической эффективности применения избирательного переноса при трении// Ремонт, восстановление, модернизация, №2, 2010, с. 34-36.

79. Титов В.А., Быстров В.Н. Повышение экологической надёжности бензиновых двигателей фрикционным нанесением покрытий// Ремонт, восстановление, модернизация, №3, 2010, с. 30-35

80. Титов В.А., Быстров В.Н. Фрикционное нанесение износостойких покрытий эластичным инструментом// Электротехнические и информационные комплексы и системы. №2, том 6. — 2010. — 53-56.

81. Титов В.А., Быстров В.Н, Деркач Е.И. Ускоренные испытания при оценке экологической надежности карбюраторных двигателей// Электротехнические и информационные комплексы и системы. №2, том 6. -2010.-с. 57-60.

82. Титов В.А. Измерение толщины медной пленки на деталях, обработанных в металлоплакирующих средах. М.: МТИ, 1991, с.

83. Титов В.А., Каплин М.И., Семенов В.А. Улучшение качества трущихся поверхностей деталей финишной безабразивной обработкой. В кн.: Вопросы совершенствования машин и оборудования бытового назначения. Сборник научных трудов МТИ № 58. М.: МТИ, 1985 - с. 54.

84. Титов В.А. Метод измерения тонких металлических пленок на поверхности деталей. В кн.: Научно-техническая продукция вузов бытового обслуживания населения — рынку 92-95. Тезисы докладов научно-практической конференции. -М.: МТИ, 1992. — с. 220.

85. Титов В.А. Новые технологии и срок службы бытовой техники. В кн. Сб. науч. трудов международной конференции «Индустрия сервиса в XXI веке». М.: МГУС, 2001, с.

86. Титов В.А. Методы измерения толщины тонких металлических пленок на стальных образцах для машин трения. В. кН.: Современные средства управления бытовой техникой. Материалы IV Межвузовской конференции. М.: МГУ сервиса, 2004. - с. 220-222.

87. Титов В.А.Обработка стальных деталей в металлоплакирующих средах для защиты от водородного изнашивания. В кн.: Наука сервису. 1Х-я научно-практическая конференция: Материалы секции «Техника сервиса». - М.: ГОУВПО МГУС, 2004. - с. 111-112.

88. Титов В.А. Повышение срока службы технологического оборудования швейных предприятий службы быта. Тезисы доклада на научно-технической конференции. — М.: ГАСБУ, 1994, с. 87.

89. Титов В.А. Повышение срока службы узлов трения бытовой техники. Тезисы доклада на научно-технической конференции. М.: ГАСБУ, 1997, с. 101-102.

90. Титов В.А. Повышение срока службы челночного комплекта швейных машин. В кн.: Научно-техническая продукция вузов бытового обслуживания населения рынку 91-95. Тезисы доклада научно-техн. конф. — М.:МТИ, 1991.-с. 106.

91. Титов В.А. Установка для обработки поясков челноков швейных машин в металлоплакирующих средах. Тезисы доклада на научно-технической конференции. М.: МТИ, 1993. - с. 93.

92. Трение, изнашивание и смазка: Справочник. В 2-х кн. / Под ред. И.В. Крагельского, В.В. Алисина. — М.: Машиностроение, 1978 — Кн. 1. 400 е., ил.

93. Турчков Е.В. Финишная антифрикционная безабразивная обработка поверхностей трения. — В кн.: Фрикционное взаимодействие твердых тел с учетом среды. Ивановский гос. университет, Иваново, 1982, с. 135-138.

94. Тютина К.Н., Космодамианская JI.B. Применение электрохимических покрытий сплавами в функциональной гальванотехнике/ Журнал всероссийского химического общества им. Д.Н. Менделеева. Т. XXXIII, 1988, с. 146-152.

95. Хокинг М., Васантари В., Сидки П. Металлические и керамические покрытия: Получение, свойства и применение: Пер. с англ. — М.: Мир, 2000, 518 с.

96. Шпеньков Г.П. Физико-химия трения. Минск: БГУ им. В.И. Ленина, 1978, 208 с.

97. Щербакова В.Д., Клячко И.И., Прокопенко А.К., Юдин В.М., Айзенберг М.С. и др. Состав для получения антифрикционных покрытий на поверхностях стальных изделий. П. №2069237 от 20.11.96.

98. Ямпольский A.M., Ильин В.А. Краткий справочник гальваносте-га. — Л.: Машиностроение, 1981.

99. Polzer G., Reinhold Н. Untersushungen zum optimalen Aufreiben von Messing CuZn40Pb2 auf rotationssimmetrihe Stahlkorper unter den Bedingungen einer selektiven Übertragung/ Wissenschaftliche Beitrage der IH Zwickau 6 (1980) 2, s. 23-26.