автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Комплексная технология улучшения физико-механических свойств поверхностей деталей ионной имплантацией с предварительным накатыванием



г ¿у 2

ЧУРАНКИН ВЯЧЕСЛАВ ГЕННАДЬЕВИЧ

КОМПЛЕКСНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ УЛУЧШЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИЕЙ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ НАКАТЫВАНИЕМ

Специальность: 05.02.08 - «Технология машиностроения»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 2 ИЮЛ ?019

004607272

ЧУРАНКИН ВЯЧЕСЛАВ ГЕННАДЬЕВИЧ

КОМПЛЕКСНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ УЛУЧШЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИЕЙ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ НАКАТЫВАНИЕМ

Специальность: 05.02.08 - «Технология машиностроения»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена на кафедре «Технология машиностроения» ГОУ ВПО «Омский государственный технический университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Моргунов Анатолий Павлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Корнилович Станислав Антонович

кандидат технических наук, доцент Ражковский Александр Алексеевич

Ведущая организация: ФГУП «Омское моторостроительное объединение имени П.И. Баранова»

Защита состоится « 3 » июля 2010 г. в 12:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.178.05 в Омском государственном техническом университете по адресу: 644050, Омск, пр. Мира, 11 ауд. 6-340. E-mail: dissov_omgtu@oragtu.ru Тел./факс: (3812) 65-24-18

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского государственного технического университета

Автореферат разослан «Q» июня 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета ^¿¿ЬягУ"*1^ Масягин В.Б.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Высокие требования к долговечности узлов трения в значительной мере достигаются применением новых технологии, обеспечивающих износостойкость и коррозионную стойкость поверхностей деталей.

Среди большого количества технологических методов воздействия на детали, подвергающиеся большим статическим и динамическим нагрузкам, наибольшее внимание исследователей привлекли методы, позволяющие изменить физико-механические свойства материалов за счет изменения структуры и внедрения в определенные её фрагменты ионов материалов, которые предопределяют требуемые свойства поверхностных слоев деталей. Этот метод, получивший название ионной имплантации нашел применение в авиационной и авиакосмической промышленности, где безотказность работы механизмов имеет особое значение. Ионная имплантация, как один из технологических методов, позволяет устранить ряд проблем, связанных с изнашиванием поверхностей высоконагруженных деталей. Данный метод также способствует повышению коррозионной стойкости, особенно это актуально в агрегатах, работающих в агрессивных средах при высоких давлениях и скорости потока перекачиваемой жидкости.

Применение ионной имплантации взамен традиционно применяемых методов позволяет значительно сократить время обработки, исключить экологические проблемы, поэтому в ряде случаев является альтернативой гальваническим технологиям.

Поверхность перед ионно-плазменной обработкой должна иметь шероховатость не менее 0,32 - 0,63 мкм, которая достигается, как правило, абразивной обработкой, вместо которой целесообразно использовать поверхностно-пластическое деформирование (ППД), как одного из методов, позволяющего обеспечить не только требуемый микрорельеф, но и упрочнить поверхность.

Целью работы является совершенствование комплексной технологии улучшения физико-механических свойств поверхностей ионной имплантацией с предварительной обработкой ППД (накатыванием) на примере деталей качающего узла авиационного агрегата.

Объектом исследований являются технология ионно-плазменной обработки поверхностей с предварительным накатыванием роликами. Предмет исследования - физико-механические характеристики, изменение износостойкости и коррозионной стойкости поверхностей деталей после комплексной технологии.

Степень достоверности результатов диссертации. Достоверность полученных результатов подтверждается высокой степенью корреляции между результатами, полученными различными исследовательскими методами (рентге-ноструктурный анализ, атомная силовая микроскопия), а также согласием с результатами, полученными в данной области отечественными и зарубежными исследователями.

Методы исследований. Теоретические исследования проведены с использованием научных основ технологии машиностроения, теории упругости и пластичности, теории трения, численных методов решения задач. Экспериментальные исследования проведены по стандартным и оригинальным методикам в лабораторных условиях. Достоверность предложенных теоретических решений и практических рекомендаций подтверждена анализом экспериментальных данных.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. В установлении влияния технологических параметров (режимы накатывания, режимы имплантации элементами У, Мо, Та) комплексного метода на структуру и свойства приповерхностного слоя сталей 95X18, 38Х2МЮА, 20ХЗМВФ, 60С2А, используемых в авиастроении.

2. В разработке модели и установлении влияния топографии исходной поверхности на проникновение ионов и на распределение дефектов в материале по глубине.

3. В разработке модели процесса контактного взаимодействия деформирующего элемента с поверхностью матрицы методом конечных элементов.

Положения, выносимые на защиту:

1. Результаты изучения состояния проблемы повышения износостойкости и коррозионной стойкости деталей узлов трения.

2. Математическую модель процесса контактного взаимодействия деформирующего элемента с поверхностью матрицы при накатывании методом конечных элементов в среде СОБМОЗШогкз.

3. Разработанный метод подготовки исходной поверхности обрабатываемой детали для более равномерного распределения физико-механических свойств по глубине в результате ионно-плазменной обработки.

4. Разработанная комплексная технология повышения физико-механических свойств поверхностей деталей ионной имплантацией с предварительным накатыванием.

Практическая значимость работы состоит в разработке рекомендаций и определении режимов обработки поверхностей пластическим деформированием перед ионной имплантацией и режимов ионной имплантации боковых поверхностей зубьев шестерен, золотниковых пар и самодействующих клапанов компрессоров, используемых в авиастроении.

Реализация результатов работы. Метод обработки рабочих поверхностей золотников, боковых поверхностей зубьев шестерен шестеренного насоса прошел промышленную апробацию в ОАО «Омское машиностроительное конструкторское бюро» при производстве топливных агрегатов авиационных двигателей. Результаты работы использовались при выполнении гранта РФФИ 06-О8-0О137а и ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы (2006 - 2008 годы)».

Апробация работы. Результаты работы докладывались на международных, всероссийских, региональных конференциях и семинарах: «Военная тех-

ника, вооружение и технологии двойного применения» материалы III международного технологического конгресса (Омск, 7-10 июня 2005 г.): в 2 ч. - Омск: ОмГТУ, 2005 г., «Новые материалы, неразрушающий контроль и наукоемкие технологии в машиностроении» материалы III международной науч. - техн. конф. - Тюмень: 2005 г., «Повышение качества продукции и эффективности производства» материалы международной научно-технической конференции. -Курган, 2006 г., Труды XIV Международной научно-технической конференции по компрессорной технике. Том II / ЗАО «НИИтурбокомпрессор им. В.Б. Шнеппа». - Казань, 2007 г., «Динамика систем, механизмов и машин» VII Ме-ждунар. науч. - техн. конф. - Омск, 2009. На расширенном заседании кафедры «Технология машиностроения» в Омском государственном техническом университете, 2010 год.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 17 работ, в том числе 3 работы в изданиях, рекомендованных ВАК.

Объем и структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, списка литературы, включающего 118 наименований. Основной текст изложен на 142 страницах, содержит 12 таблиц и 69 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выполненной работы, сформулирована цель работы, научная новизна и практическая значимость исследования.

В первой главе дан анализ современного состояния вопроса, сформулированы задачи исследования.

Механизмы контактного взаимодействия поверхностей достаточно глубоко исследованы в работах И.В. Крагельского, Э.В. Рыжова, Б.Н. Демкина, М.М. Хрущова, Ю.Г. Шнейдера, В.А. Наумова, Д.Д. Папшева и других отечественных ученых.

Автором работы исследован процесс изнашивания шестерен шестеренных насосов, золотниковых пар и самодействующих клапанов компрессоров. Проведен анализ современных методов обеспечивающих повышение износостойкости и коррозионной стойкости, обосновано применение методов ППД и ионной имплантации.

Учитывая результаты проведенного анализа, были сформулированы задачи исследования:

• Разработать физически обоснованную модель влияния комплексной обработки на состояние приповерхностного слоя деталей узлов и агрегатов топливной аппаратуры.

• Выполнить анализ влияния ионной имплантации на эксплуатационные свойства (износостойкость и коррозионную стойкость) поверхностей деталей.

• Исследовать влияние исходной топографии поверхности на эффективность применения ионной имплантации с целью улучшения эксплуатационных свойств деталей.

• Разработать математическую модель процесса поверхностно-пластического деформирования (ППД), применение которого необходимо для повышения эффективности последующего модифицирования материала детали ионной имплантацией.

• Разработать метод получения требуемых геометрических характеристик поверхности и физико-механических свойств приповерхностного слоя поверхностно-пластическим деформированием.

• Экспериментально исследовать влияние комплексной обработки на эксплуатационные характеристики деталей узлов и агрегатов топливной аппаратуры (выполненных из сталей 38Х2МЮА, 60С2А, 95X18 и 20X3МВФ).

• На основании результатов исследований разработать новые технические и технологические решения и внедрить их в производство.

Во второй главе теоретически обосновано изменение структуры материала в результате ионно-плазменной обработки. Исследованы физико-механические характеристики приповерхностных слоев материалов.

Теоретические основы применения ионной имплантации в промышленно используемом диапазоне энергий заложены в работах Линхарда, Гиббонса, Винтеборна, Брайса, Зигмунда, Андерсена, Хирвонена. Среди отечественных авторов следует отметить работы О.В. Фирсова и В.В. Юдина. Большое прикладное значение имеют работы Ю.К. Машкова, Б.Т. Грязнова, В.В. Брюхова, Г.Ф. Ивановского, В.И. Петрова, Ю.А. Быковского, В.П. Яновский, Д.И. Те-тельбаум.

Внедрение ионов в материалы сопровождается изменением структуры и свойств в результате образования многочисленных дефектов, что может произойти полное видоизменение свойств поверхности обрабатываемого материала. Уже сами внедренные ионы представляют собой дефекты структуры материала. Однако большая часть дефектов возникает в результате смещения атомов материала.

Наличие макро - и микроотклонений, появляющихся на поверхности в результате предварительной обработки, существенно влияет на действие эффекта дальнодействия (рис. 1). Суть его заключается в изменении структуры и свойств материала на аномально больших глубинах, превосходящих пробеги ионов.

Известно также, что глубина слоя с измененными свойствами превышает пробег ионов на 3 - 4 порядка. В то же время требования к точности отдельных кинематических пар значительно возросли и находятся в пределах одного микрометра. Очевидно, возможность измерения отклонений профиля (формы) поверхности регламентируется высотой микронеровностей, которая не должна существенно влиять на измерения отклонений профиля.

На основании анализа результатов исследований, проведенных в рассматриваемой области знаний, а также исследований автора по изменению свойств материалов и их влиянию на износостойкость и коррозионную стойкость поверхностей, выдвинуты и доказаны на первом этапе доказательной части следующие гипотезы:

Первая - кристаллографические превращения в приповерхностном слое материала, происходящие в результате ионной имплантации, могут быть использованы для получения требуемых физико-механических свойств узлов и агрегатов (выполненных из сталей 38Х2МЮА, 60С2А, 95X18 и 20ХЗМВФ);

Вторая - на повышение износостойкости и коррозионной стойкости влияет не только режим имплантации, но и материал импланта;

Третья — топография рельефа исходной поверхности влияет на несущую способность микровыступов имплантированной поверхности, а также на износостойкость и коррозионную стойкость.

Рис. 1. Схематическое изображение каскада атомных смещений при ионном облучении (по Тетельбауму)

На рисунке 2 схематично представлено влияние геометрии (топографии) шероховатости на закономерность изменения глубины проникновения иона, как отображение вида микрорельефа поверхности. Здесь не учитывается возможное уменьшение выступов и впадин на поверхности в зависимости от исходных параметров при определенной дозе облучения.

При таком соотношении высоты и шага волны линия профиля проникновения ионов искажается примерно на 0,1 мкм. При высоте и шаге волны равными 1 мкм картина изменяется (рис. 3).

а

Рис. 2. Влияние топографии исходной поверхности на глубину проникновения ионов и дальнодействия: 1 - профиль поверхности; 2 - граница проникновения ионов (условно); 3 -имплантируемые ионы

I

По мнению автора работы, лишь ничтожно малая доля дефектов может проникать на большие глубины, так как основная масса их «гибнет» по пути вследствие рекомбинации, а другая часть связывается в малоподвижные комплексы.

Исходя из этого, можно утверждать, что четкой границы, например на глубине 1 мкм, быть не может. Очевидно, есть определенные границы диссипации энергии проникающих ионов. Тогда влияние топографии исходной поверхности на несущую способность приповерхностного слоя становится более достоверным. При определенном соотношении высоты и шага микровыступов появляются «слабые» сечения (рис. 2,3). Они являются следствием значительного отличия микротвердости на границе глубины проникновения ионов и находящихся рядом слоев материала, подвергающихся воздействию каскада атомных смещений (рис. 1), генерации акустических волн, фотоэффекта и т.д.

Существенное влияние исходный рельеф поверхности может оказать и на изменение коррозионной стойкости в процессе ионной имплантации.

Движение иона в матрице носит существенно случайный характер. Пробег иона не имеет строго определенного значения и находится в некоторой области, размеры которой порядка ДЛ в близи среднего значения траекторного пробега Лпр (рис. 4).

В простейшей модели микровыступ может быть представлен в виде конуса с углом при вершине а.

;

- «слабое» сечение

Рис. 3. Влияние топографии исходной поверхности на глубину проникновения ионов и дальнодействия: 1 - профиль поверхности; 2 -граница проникновения ионов (ус-

ловно); 3 - имплантируемые ионы; 4

Рис. 4 - Выход каскада столкновений на боковую поверхность пика

Из рисунка 4 видно, что при некотором значении угла область, в которой происходит интенсивное движение атомов, выходит за пределы поверхности. В этом случае боковая поверхность будет сильно эродирована вследствие распыления, что приведет к ухудшению коррозионной стойкости.

Предельный угол, при котором возможен выход ионов на боковую поверхность может быть найден в рамках теории ЛШШ (Линхарда-Шарфа-Шиотта) и представляет собой сложную зависимость от масс имплантируемых ионов и ионов матрицы.

На рисунке 5 представлена зависимость угла а от массы атомов матрицы (МО и импланта (М2).

Рис. 5. Минимальный угол, зависящий от массы атомов матрицы (матрицы (МО

и импланта (М2)

Видно, что для некоторых комбинаций ион-мишень значение угла может достигать 100°.

Из расчетов по модели следует, что для эффективного увеличения коррозионной стойкости при использовании ионной имплантации необходима предварительная обработка поверхности с целью создания благоприятного рельефа.

Среди большого количества методов поверхностно-пластического деформирования наибольший интерес представляет метод накатки (раскатки) поверхностей роликом. Предпочтение, отдаваемое этому методу основано прежде всего на высокой производительности и возможности использования его как при формообразовании, так и упрочнении поверхностей деталей различной

геометрической формы. Кроме того можно упрочнять поверхности на отдельных локальных участках, при этом повышая исходную твердость поверхности до сорока процентов и уменьшая шероховатость до 0,080 - 0,063 мкм.

В третьей главе была разработана модель технологического процесса накатывания исходной поверхности обрабатываемой детали.

Топография поверхности существенно влияет на глубину проникновения ионов и на распределение дефектов в материале по глубине. Существующие технологические методы воздействия на рельеф поверхности, как правило, преследуют две цели:

Во-первых, получить поверхность более гладкой, во-вторых упрочнить приповерхностные слои материала детали, добиваясь повышения микротвердости и, в конечном счете, повышения износостойкости поверхности. В то же время доказано, что пары трения находятся в различных условиях эксплуатации, а поэтому топография поверхности должна быть индивидуальна в каждом конкретном случае.

В рассматриваемом случае, когда золотниковая пара должна обладать герметичностью, а боковая поверхность зуба шестерни достаточно гладкой с тем чтобы обеспечить максимальное давление и производительность качающего узла, точность формы находится в пределах одного микрометра.

В зависимости от метода обработки виды поверхности могут отличаться по геометрическим характеристикам и физико-механическим свойствам.

Поверхность, полученная накатыванием, обладает рядом преимуществ по сравнению с другими.

• Во-первых, как уже сказано, этот метод наиболее производительный.

• Во-вторых, исключается попадание абразивных частиц.

• В-третьих, инструмент (ролик), рабочая поверхность которого имеет достаточную точность и низкую шероховатость, оставляет след с равномерно распределенными, пластически деформированными, упрочненными приповерхностными слоями.

Таким образом, целесообразность применения накатывания поверхности перед ионно-плазменной обработкой, можно считать доказанной.

Исследования, проведенные Папшевым Д.Д., Хворостухиным J1.A., Шнейдером Ю.Г., Сорокиным В.М., Моргуновым А.П. и другими отечественными ученными, позволили повысить износостойкость поверхностей деталей в отдельных случаях от двух до пяти раз.

Моделирование процесса контактного взаимодействия деформирующего элемента (ролика) с поверхностью детали может осуществляться методом конечных элементов в программных продуктах Solid Works и COSMOS Works, представляющих собой прикладное программное обеспечение для решения задач расчета на статическую прочность, а также анализа проблем, связанных с геометрической и физической нелинейностью.

Исследования влияния параметров процесса контактного взаимодействия деформирующего элемента с заготовкой на формирование микрорельефа проводились с целью определения усилия вдавливания в зависимости от радиуса рабочего участка деформирующего элемента.

Задача механики контактного взаимодействия индентора с заготовкой решается посредством пространственных конечных элементов, задача математического описания элемента сводится к тому, чтобы связать действующие в узлах факторы.

1. Поле перемещений Д в пределах элемента (для пространственной задачи Д = [и.у,«']) посредством интерполяционных функций, которые в изопара-метрических конечных элементах используемых СОБМОБи'огкз идентичны функциям формы, собранных в матрицу [Ы], выражается через узловые перемещения {Д}. В матричном виде соотношения имеют вид:

д = лЧд} (3)

Для пространственной задачи

где к - число узлов конечного элемента.

2. Поле деформаций е выражается через степени свободы {д} посредством дифференцирования поля перемещений согласно соотношениям, собранным в матрицу [Б] и связывающим деформации с перемещениями:

* = [/>Нд} (4)

3. С учетом уравнений состояния, в основе которых лежит закон Гука и коэффициенты которых образуют матрицу [Е], устанавливается связь сначала между полем напряжений и полем деформаций:

а = [Е]-е, (5)

а затем и между напряжениями и степенями свободы в узлах:

4. Формулируются выражения для сил {Р}, действующих в вершинах элемента в зависимости от поля напряжений а, для чего используется матрица преобразования напряжений в узловые силы [А]:

Ж4И

5. Связываются выражения для узловых сил и перемещений в узлах:

И=[*МЛ}, (8)

где И=[а] ■ [£] • [о] - матрица жесткости конечно го элемента.

6. Для придания матрице^] свойства симметрии матрицы преобразования жесткости заменяются матрицей, транспонированной к матрице преобразования перемещений в деформации [О]. Тогда:

м-мч*ж. <9>

Перечисленные зависимости позволяют, зная перемещения в узлах, получить величины сил, а также решить обратную задачу: по силам найти переме-

Рис. 9. Зависимость максимального Рис. 10. Зависимость максимального перемещения от геометрических пара- перемещения от геометрических параметров модели при усилии вдавлива- метров модели при усилии вдавливания индентора Р=200 Н ния индентора Р=2000 Н

щения, затем деформации и напряжения в пределах конечного элемента. Ко-нечноэлементная модель показана на рисунке 6.

Рис. 6. Конечноэлементная модель и граничные условия.

Для построения алгоритма прогноза выполняется несколько расчетов для одной и той же модели, но с различными нагрузками. По результатам исследований строятся диаграммы (рис. 7-10). Аргумент - геометрические параметры модели: индентор - заготовка; функции - максимальное перемещение.

Рис. 7. Зависимость максимальной деформации от радиуса заготовки, усилия вдавливания индентора при гр= 2 мм

гдаз го

Рис. 8. Зависимость максимальной деформации от радиуса заготовки, усилия вдавливания индентора при гр = 4 мм

В четвертой главе описана методика и аппаратура для проведения экспериментальных исследований.

Накатывание поверхности осуществлялось с помощью установки на базе токарного станка HAAS TL-1 оснащенной необходимыми средствами измерения параметров режимов обработки (рис. ! 1)

Инструменты для накатывания были ролики, изготовленные из твердого сплава ВК 8 с различными геометрическими характеристиками (рис. 12)

Рабочие поверхности роликов обрабатывались алмазным шлифованием и

Рис. 11. Обработка поверхности об- Рис. 12. Твердосплавные ролики разцов накаткой роликом для накатывания

Ионная имплантация осуществлялась в вакуумной камере на установке ННВ-6.6-И1, в которой один из испарителей заменен на вакуумно-дуговой источник частотно-импульсного типа «ДИАН», генерирующий импульсные пучки с силой тока до 1А, ускоряющим напряжением до 50 кВ (рис. 13).

После комплексной обработки проводились испытания образцов на машине трения ИИ 501В. После чего образцы взвешивались на прецизионных весах A&D DL-200.

Исследование микроструктуры материала образцов осуществлялось на металлографическом микроскопе МЕТАМ РВ-21.

Сканирование поверхности образцов проводилось на атомно-силовом микроскопе SOLVER Р47 (NT-NDT) в контактном режиме на воздухе.

Дальнейшие исследования структуры материала, полученной в результате комплексной обработки проводились методом рентгеноструктуриого анализа на рентгеновском дифрактрометре «ДРОН-ЗМ».

Измерение твердости поверхности осуществлялись на микротвердомере ПМТ-ЗМ.

Исследования на коррозионную стойкость осуществлялись с помощью потенциодинамического метода, включающего поляризацию металлического электрода в заданной последовательности потенциалов.

В пятой главе представлены результаты исследований и рекомендации по выбору технологических параметров комплексной обработки.

Сделано сравнение физических свойств исходных образцов, обработанных накатыванием и имплантированных по микротвердости, по весовому износу. Кроме того изучалось изменение эксплуатационных характеристик поверхностей деталей, прошедших комплексную обработку.

Для измерения микротвердости была выбрана партия образцов из стали 38Х2МЮА, состоящая из неимплантированного образца, образцов прошедших имплантацию ионами Мо, У. Измерения проводились на микротвердометре вдавливанием алмазной пирамиды, нагрузка изменялась от 10 до 500 г, для каждой нагрузки проводилось пять измерений.

Из представленных, данных видно (рис. 14), что наиболее благотворное влияние оказала имплантация молибдена, увеличившая микротвердость в полтора раза по сравнению с исходной величиной (максимальное значение микротвердости составило НУ 875).

Положительное влияние оказала имплантация ионов иттрия. Максимальное значение микротвердости увеличено на 10-15% (НУ 655).

■■Средний юное исходно*? обрата Средний иэмсс магатаннэгоовэазиз в * Средний «зное образца обработанного

* „ ро комплексной гехнопогин

• I- 'Л

1/

! ~ИСХОДНЫЙ Сбр4Эви ;

\ | Образец импл. Мо |

У.....]

©.022 0.02« 0.053 0,014 0.(114

• о,«« г

5.010 О.ООЙ 0.000 ОЛХ'

I »■

л

* *

о 1 ? л 4 а ..«

я» л» вот

ИХ» »300 иСО 1605

Рис. 14. Изменение микротвердости по глубине

Рис. 15. Средний весовой износ от пути трения

Так как имплантируемый атом чаще всего проявляет свои обычные химические свойства, внедрение атомов молибдена приводит к формированию в поверхностных слоях упрочняющих фаз (карбиды и силициды молибдена, интерметаллические соединения), чем и объясняется его большее влияние на микротвердость.

Количественные характеристики величины весового износа измерялись с помощью прецизионных весов А&О ПЬ-200. Результаты измерений среднего весового износа представлены на графике (рис. 15).

Одновременно с исследованием весового износа изучалось изменение эксплуатационных характеристик образцов из стали 95X18. В качестве сравнения выбирались исходный образец (твердость HRC 53, Ra=0,32 - 0,63 мкм). Образец, накатанный роликом из твердого сплава ВК8 (твердость ролика HRA 86). Твердость образца после накатывания HRC 56, Ra=0,08 — 0,125 мкм. И образец прошедший комплексную обработку в виде накатывания с последующей ионной имплантацией ионами Та при ускоряющем напряжении 110 кэВ до дозы насыщения.

Полученные результаты аппроксимировались с помощью уравнения (10) изменения площади модифицированного слоя от момента, получены зависимости момента трения от числа циклов для исходных образцов, для образцов обработанных ППД и для образцов, обработанных по комплексной технологии (рис. 16-18).

п п

М = Мте n° + Af0( 1 - е п°) (10)

где, Мо и Мт — значения моментов для исходной и модифицированной поверхности. Уравнение (10) может рассматриваться как модификация известного уравнения Вейбулла - Гнеденко.

В результате комплексной технологии была увеличена твердость модифицированного слоя, поверхность стала более однородной по своим свойствам, на имплантированной поверхности отсутствуют задиры, износ равномерный, что свидетельствует о значительном повышении эксплуатационных характеристик поверхностного слоя.

Наилучшее совпадение аппроксимирующей кривой и экспериментальных точек наблюдается для образца, обработанного по комплексной технологии (рис. 18). Расхождения наиболее значительны на этапе приработки, что связано со сложной динамикой процессов на данном участке.

Таблица 1. Число циклов нагружения приводящих к износу модифицированного слоя

Исходный ППД Комплексная обработка

По 393 535 1426

Как видно из представленной данных (табл. 1) в результате ППД число циклов нагружения, необходимых для износа приповерхностного слоя детали увеличивается на 30 - 40 процентов, применение комплексной технологии увеличивает ресурс в 3 - 4 раза.

Я

« 51Ю ПЧЙ> !5(К1 УЧ'Ю 31100 N

Рис. 16. Зависимость момента трения от числа циклов для исходных образцов

1.5 / 1,0' 0.40 5УП 100« |5и0 20110 35«! .»000 N

Рис. 17. Зависимость момента трения от числа циклов для образцов обработанных ППД

<! ¡"9 ит 1500 аой> зтг N

Рис. 18. Зависимость момента трения от числа циклов для образцов

обработанных комплексной технологией

Влияние комплексной обработки на микрорельеф поверхности представлены на профилограммах и фотографиях (рис. 19 - 24). Проведенные исследования показывают, что комплексная обработка способствует высокой степени однородности шероховатости поверхности, уменьшению числа возможных концентраторов напряжения, увеличению износостойкости и коррозионной стойкости.

■'14 !

Рис. 19. Профилофамма исходного образца

Рис. 20. Поверхность исходного образца

Рис. 21. Профилограмма образца после обработки ППД

Рис. 22. Поверхность образца после обработки ППД

Рис. 23. Профилограмма образца по- Рис. 24. Поверхность образца после еле комплексной обработки комплексной обработки

Исследование воздействия ионных пучков на коррозионные свойства было проведено на образцах из стали 60С2А. Сравнивались анодные потенциоди-намические кривые исходного образца, образцов имплантированных молибденом (Мо), иттрием (У), и образца с покрытием из нитрида титана (ИМ), нанесенным ионно-плазменным методом. Визуально оценивалось изменение поверхностного слоя при коррозии.

Для исследования использовался ацетатный буфер. Потенциал образцов меняется от -500 до 1200 мВ (относительно стандартного водородного электрода). Скорость развертки потенциала составляла 5 мВ/с.

На рис. 25 приведены анодные потенциодинамические кривые, в таблице 2 приводятся данные о потенциалах (относительно стандартного водородного электрода).

Таблица 2. Параметры потенциодинамических кривых

Образец Стационарный потенциал фс, мВ Потенциал начала активного растворения фр, мВ Потенциал окончания активного растворения <р„, мВ Потенциал перепассивации Фппас» МВ

Исходный -360 -360 45 1040

Мо -360 -360 10 740

У -140 260 360 710

Ш -230 -30 - -

Сравнивая данные из таблицы 2 можно увидеть, что внедрение в поверхность ионов молибдена незначительно улучшает антикоррозионные свойства, уменьшая область активного растворения металла. Имплантация молибдена позволяет достичь высокого значения твердости поверхностного слоя, сравнимого с твердостью азотированных слоев. Поэтому данный способ обработки может быть рекомендован для деталей, испытывающих большие механические нагрузки и работающих в условиях слабоагрессивных сред.

Покрытие нитридом титана занимает промежуточное положение, превосходя по своим антикоррозионным свойствам исходный образец и образец им-

плантированный молибденом. Наиболее перспективной является имплантация ионов иттрия, данный метод обработки, может быть, применим к деталям, несущим большие механические нагрузки и работающим в присутствии окислительных агрессивных сред.

1. Математически промоделирован технологический процесс имплантирования поверхности детали пучками заряженных частиц. На основании модели определены требования к состоянию поверхностного слоя обеспечивающие максимальную эффективность процесса ионной имплантации.

2. Разработана математическая модель процесса ППД для создания микрорельефа, предотвращающего разброс глубины проникновения ионов, эрозию поверхности и устранения вероятности появления слабых сечений микровыступов.

3. По результатам моделирования составлены имеющие практическую ценность диаграммы остаточных деформаций материалов использующихся в авиастроении, позволяющие определять оптимальные значения технологических параметров процесса поверхностного пластического деформирования.

4. Модернизирована установка ННВ-6.6-И1, заключающаяся в замене на ионный источник одного из источников нанесения покрытий.

5. Исследовано влияние технологических параметров процессов поверхностного пластического деформирования и ионной имплантации на эксплуатационные характеристики изделий. На основании исследований внесены усовершенствования в процессы финишной обработки деталей агрегатов летательных аппаратов.

6. Разработан новый комплексный метод обработки деталей топливной аппаратуры авиационных агрегатов выполненных из сталей 38Х2МЮА, 60С2А, 95X18, 20ХЗМВФ, позволяющий повысить ресурс работы изделий на 300-400 процентов.

- й- Мо

-- -->•■ ПК у

и.

-200 >1 .VI -1<!П 12<*) и<«>

»р. мВ

Рис. 25. Анодные потенциодинамические кривые ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

7. Разработанные в диссертации научные положения, позволяющие определить рациональные параметры формирования геометрических характеристик рельефа поверхности и физико-механических свойств материала приповерхностного слоя детали, внедрены на предприятии ОАО «Омское машиностроительное конструкторское бюро».

Список основных публикаций по теме диссертации:

1. * Моргунов А.П. Технологическое обеспечение эффективности и надежности работы машин и агрегатов компрессорной техники [Текст] / АЛ. Моргунов, A.M. Ласица, ВГ. Чуранкин и др. // Технология машиностроения - 2007. - №5. -С. 40-43.

2. * Моргунов А.П. Нанотехнологии в компрессорной технике [Текст] / А.П. Моргунов, А.М. Ласица, В.Г. Чуранкин и др. // Химическое и нефтегазовое машиностроение - 2007. -№ 5. - С. 30-32.

3. * Моргунов А.П. Применение нанотехнологии для повышения ресурса работы высокоточных деталей топливной аппаратуры двигателей внутреннего сгорания [Текст] / А.П. Моргунов, А.М. Ласица, В.Г. Чуранкин и Др. // Омский научный вестаик-№2 (35), март-апрель.-2006. - С. 84-86.

4. Эдигаров В.Р. Повышение коррозионной стойкости методом ионной имплантации [Текст] / В.Р. Эдигаров, П.А. Прозоров, В.А. Мухин, В.Г. Чуранкин и др. // Вестник академии военных наук. - №3 (24). - 2008. - С. 83-85.

5. Моргунов А.П. Технология повышения износостойкости деталей машин модифицированием ионной имплантацией поверхностного слоя молибденом [Текст] / А.П. Моргунов, А.И. Блесман, В.В. Деркач, О.П. Коржова, В.Г. Чуранкин // Военная техника, вооружение и технологии двойного применения: материалы III международного технологического конгресса (Омск, 7-10 июня 2005 г.): в 2 ч. -Омск: ОмГТУ, 2005,4.1.-С. 99-101.

6. Моргунов АЛ. Повышение ресурса качающего узла шестерного насоса ионно-плазменной обработкой [Текст] / А.П. Моргунов, В.Г. Чуранкин // Новые материалы, неразрушающий контроль и наукоемкие технологии в машиностроении: материалы III международной науч. - техн. конф. - Тюмень: Феликс, 2005. -С. 180.

7. Моргунов А.П. Повышение ресурса качающего узла агрегата авиационного двигателя ионно-плазменной обработкой поверхностей [Текст] / АЛ. Моргунов, В.Г. Чуранкин, А. Беккер, О.П. Коржова // Анализ и синтез механических систем: сб. науч. тр. / Под ред. ВВ. Евстифеева. - Омск: ОмГТУ, 2005. - С. 34-39.

8. Моргунов А.П. Исследование качества боковой поверхности зубьев шестерен, модифицированньгх ионами иттрия и молибдена [Текст] / А.П. Моргунов, А.М. Ласица, В.Г. Чуранкин // Повышение качества продукции и эффективности производства: материалы международной научно-технической конференции. -Курган, 2006. - Кн.1. - С. 59-60.

9. Моргунов А.П. Повышение коррозионной стойкости поверхностей клапанов методом ионной имплантации редкоземельных элементов [Текст] / А.П. Моргунов, В.А. Мухин, A.M. Ласица, В.Г. Чуранкин // Проблемы исследования и проектирования машин: Сб. ст. III Междунар. науч. - техн. конф. - Пенза, 2007. - С. 110-112.

10. Моргунов А.П. Технологическое обеспечение эффективности и надежности работы машин и агрегатов компрессорной техники [Текст] / А.П. Моргунов, А.М. Ласица, В.Г. Чуранкин и др. // Тр. XIV Междунар. науч. - техн. конф. по компрессорной технике.—Казань, 2007.-С. 384-391.

11. Моргунов А.П. Повышение физико-механических свойств самодействующих клапанов поршневых компрессоров и пневмодвигателей методом ионной имплантации [Текст] / А.П. Моргунов, B.C. Калекин, В.Г. Чуранкин и др..// Динамика систем, механизмов и машин: VI Междунар. науч.-техн. конф. - Омск, 2007. -Кн. 2.-С. 244-247.

12. Блесман А.И. Применение метода атомной силовой микроскопии для анализа напряженного состояния в имплантированных слоях [Текст] / А.И. Блесман, Д.В. Постников, В.Г. Чуранкин и др. // Динамика систем, механизмов и машин: VI Междунар. науч. - техн. конф. - Омск, 2007. - Кн. 2. - С. 343-346.

13. Моргунов А.П. Повышение физико-механических свойств поверхностей самодействующих пневмодвигателей методом ионной имплантации [Текст] / А.П. Моргунов, B.C. Калекин, В.Г. Чуранкин // Сб. тр. традиционной конф. «Автоматизация и прогрессивные технологии» (АПТ-2007) / Труда V межотраслевой науч. техн. конф., Том 1. Новоуральск: /Изд-во НГГИ, 2007. - С. 80-83.

14. Моргунов А.П. Теоретическое обоснование влияния топографии рельефа поверхности на изменение структуры материала по глубине [Текст] / А.П. Моргунов, М.С. Карагодина, В.Г. Чуранкин // Сб. науч. тр. - Омск: Омский институт водного транспорта (филиал) НГАВТ, 2009. - Выпуск 7. - С. 136-139.

15. Моргунов А.П. Моделирование процесса контактного взаимодействия деформирующего элемента с заготовкой методом конечных элементов в среде COSMOSWorks [Текст] / А.П. Моргунов, B.C. Сердюк, В.Г. Чуранкин и др. // Динамика систем, механизмов и машин: VII Междунар. науч. - техн. конф. - Омск, 2009.-Кн. 2.-С. 285-293.

16. Моргунов А.П. Теоретическое обоснование влияния топографии рельефа поверхности на изменение структуры материала по глубине [Текст] / А.П. Моргунов, B.C. Сердюк, В.Г. Чуранкин и др. // Динамика систем, механизмов и машин: VII Междунар. науч.-техн. конф. - Омск, 2009. - Кн. 2. - С. 294-297.

17. Моргунов А.П. Изменение состояния материала детали при ионной имплантации [Текст] / А.П. Моргунов, B.C. Сердюк, В.Г. Чуранкин и др. // Динамика систем, механизмов и машин: VII Междунар. науч. - техн. конф. - Омск, 2009. -Кн. 2.-С. 318-320.

Личный вклад в статьях, опубликованных в соавторстве составляет не менее

* Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

Подписано в печать 01.06.2010. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Гарнитура «Тайме». Усл.п.л. 1. Уч.-издл. 0,8. Тираж 100 экз. Тип.зак. 30 Заказное

Отпечатано на дупликаторе в полиграфической лаборатории кафедры «Дизайн и технологии медиаиндустрии» Омского государственного технического университета 644050,0мск-50, пр. Мира, 11

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Анализ причин износа поверхностей деталей агрегатов летательных аппаратов.

1.2. Анализ традиционных технологических методов повышения триботехнических характеристик узлов трения.

1.3. Аналитический обзор энергетических технологических методов.

1.4. Анализ приведенных работ. Цели и задачи исследования.

ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛА В РЕЗУЛЬТАТЕ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ.

2.1. Изменение элементного состава при ионной имплантации.

2.2. Изменение структуры материала при ионной имплантации.

2.3. Влияние ионной имплантации на эксплуатационные свойства. Обоснование выбора имплантируемых материалов.

2.4. Теоретическое обоснование влияния топографии рельефа поверхности на изменение структуры материала по глубине.

ГЛАВА 3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОДГОТОВКИ ИСХОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ДЕТАЛИ.

3.1. Математическое моделирование контактного взаимодействия поверхностей.

3.1.1. Определение перемещений и давлений на поверхности.

3.1.2. Контактные задачи при формировании многоуровневого микрорельефа

3.2. Контактное взаимодействие реальных (шероховатых, волнистых) поверхностей.

3.3. Моделирование процесса контактного взаимодействия деформирующего элемента с заготовкой методом конечных элементов в среде COSMOSWorks.

ГЛАВА 4 МЕТОДЫ И АППАРАТУРА ИССЛЕДОВАННИЙ.

4.1. Установка на базе токарного станка HAAS TL-1 для упрочнения поверхностей образцов.

4.2. Установка для ионной имплантации ННВ-6.6-И1 и её модернизация.

4.3. Визуальное наблюдение микроструктуры материала детали на металлографическом микроскопе МЕТАМ РВ-21.

4.4. Исследование микрорельефа поверхности с помощью сканирующего зондового микроскопа Solver Р47 (NT-MDT).

4.5. Исследование триботехнических характеристик материалов деталей.

4.6. Исследование структуры имплантируемого материала приповерхностного слоя детали с помощью рентгеноструктурного анализа.

4.7. Потенциостат и его применение для коррозионных исследований.

ГЛАВА 5 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ.

5.1. Влияние обработки на изменение структуры материала.

5.2. Влияние ионной имплантации на микротвердость.

5.3. Анализ результатов измерений весового износа.

5.4. Изменение эксплуатационных характеристик при комплексной обработке.

5.5. Влияние обработки на шероховатость поверхности.

5.6. Изменение коррозионной стойкости при обработке.

5.7. Рекомендуемые технологические параметры комплексной обработки.

В настоящие время предъявляются высокие требования к эксплуатационным характеристикам, которые могут обеспечиваться применением новых технологий.

В современных условиях жесткой конкуренции машиностроительной продукции одним из основных критериев оценки качества машин является обеспечение ресурса и надежности при снижении материалоемкости.

Наиболее высоконагруженными элементами узлов и агрегатов летательных аппаратов являются мелкомодульные зубчатые колеса редукторов систем управления, шестерни шестеренных насосов качающего узла топливного агрегата, а также золотниковые пары топливно-регулирующего агрегата.

Актуальность работы заключается в том, что среди большого количества технологических методов воздействия на детали, подвергающиеся большим статическим и динамическим нагрузкам, наибольшее внимание исследователей привлекли методы поверхностно-пластического деформирования (ППД) и ион-но-плазменной обработки. Большое количество исследований, выполненных в этой области, направлено на раздельное применение каждого из этих методов в зависимости от конкретных условий эксплуатации объектов. В последние два десятилетия наблюдается развитие известных и разработка новых технологических методов с целью повышения износостойкости и коррозионной стойкости деталей авиационно-космической техники. Ионная имплантация, как один из технологических методов, позволяет устранить ряд проблем, связанных с изнашиванием поверхностей высоконагруженных деталей, в том числе и тех, которые работают в агрессивной среде.

В связи с этим повышение коррозионно-механических характеристик при высоком давлении и скорости потока перекачиваемой жидкости является одной из задач, решаемых технологическими методами, реализуемыми в условиях высокого вакуума при воздействии низкотемпературной плазмы на деталь.

Применение ионной имплантации взамен традиционно применяемых методов позволяет значительно сократить время обработки, исключить экологические проблемы, поэтому в ряде случаев является альтернативой гальваническим технологиям.

Эффективность применения ионно-плазменной обработки обеспечивается тщательной подготовкой поверхности детали, обеспечивающей в основном шлифованием и полированием. Недостаточно изучена возможность применения методов поверхностно-пластического деформирования (ППД) и их влияния на изменение структуры материала детали.

В диссертации представлены результаты исследований по разработке комплексной технологии обеспечивающей работоспособность зубчатых передач, золотниковых пар и других элементов агрегатов летательных аппаратов за счет повышения износостойкости и коррозионной стойкости поверхностей деталей.

Теоретические исследования проведены на основании математических и физических моделей, позволяющих оценить изменение состояния приповерхностного слоя материала обрабатываемой детали. Экспериментальные исследования проведены с применением лабораторного оборудования, специализированных стендов и контрольно-измерительной аппаратуры.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. В установлении основных закономерностей влияния режима имплантации элементами Y, Мо, Та на структуру и свойства приповерхностного слоя сталей (95X18, 38Х2МЮА, 20ХЗМВФ, 60С2А), используемых в авиастроении.

2. В разработке модели и установлении влияния топографии исходной поверхности на проникновение ионов и на распределение дефектов в материале по глубине.

3. В разработке модели процесса контактного взаимодействия деформирующего элемента с поверхностью матрицы методом конечных элементов.

Практическая значимость работы состоит в разработке рекомендаций и определении режимов обработки поверхностей пластическим деформированием перед ионной имплантацией и режимов ионной имплантации боковых поверхностей зубьев шестерен, золотниковых пар и самодействующих клапанов компрессоров.

Результаты выполненной работы изложены в настоящей диссертации, состоящей из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений.

В первой главе представлен аналитический обзор исследований, посвященных механизмам контактного взаимодействия поверхности, по применению методов ППД и ионной имплантации.

Вторая глава посвящена теоретическому обоснованию изменения структуры материала в результате ионно-плазменной обработки. Приведены результаты исследований влияния топографии исходной поверхности на глубину проникновения ионов и дальнодействия.

В третьей главе приведена модель технологического процесса накатывания исходной поверхности обрабатываемой детали. Представлены результаты исследований влияния параметров процесса контактного взаимодействия деформирующего элемента с заготовкой на формирование микрорельефа.

В четвертой главе приведены методики и аппаратура экспериментальных исследований.

Пятая глава содержит результаты исследований и рекомендации по выборы технологических параметров комплексной обработки в виде накатывания с последующей ионной имплантацией ионами Y, Мо, Та. В настоящей работе автор защищает:

1. Результаты изучения состояния проблемы повышения износостойкости и коррозионной стойкости деталей узлов трения.

2. Математическую модель процесса контактного взаимодействия деформирующего элемента с поверхностью матрицы при накатывании методом конечных элементов в среде COSMOSWorks.

3. Разработанный метод подготовки исходной поверхности обрабатываемой детали для более равномерного распределения физико-механических свойств по глубине в результате ионно-плазменной обработки.

4. Разработанную комплексную технологию повышения физико-механических свойств поверхностей деталей ионной имплантацией с предварительным накатыванием.

Основные результаты исследований работы докладывались на международных, всероссийских, региональных конференциях и семинарах: «Военная техника, вооружение и технологии двойного применения» материалы III международного технологического конгресса (Омск, 7-10 июня 2005 г.): в 2 ч. — Омск: ОмГТУ, 2005 г., «Новые материалы, неразрушающий контроль и наукоемкие технологии в машиностроении» материалы III международной науч. — техн. конф. — Тюмень: 2005 г., «Повышение качества продукции и эффективности производства» материалы международной научно-технической конференции. - Курган, 2006 г., Труды XIV Международной научно-технической конференции по компрессорной технике. Том II / ЗАО «НИИтурбокомпрессор им. В.Б. Шнеппа». — Казань, 2007 г., «Динамика систем, механизмов и машин» VII Междунар. науч. - техн. конф. - Омск, 2009. На расширенном заседании кафедры «Технология машиностроения» в Омском государственном техническом университете, 2010 год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результатами теоретических и экспериментальных исследований подтверждена гипотеза о повышении износостойкости и коррозионной стойкости поверхностей методом ионной имплантации. Доказана целесообразность применения методов ППД перед модифицированием материала поверхности ионной имплантацией.

Стендовые испытания исследуемых элементов авиационных агрегатов подтвердили удовлетворительные результаты, а именно повышение износостойкости и коррозионной стойкости поверхности в 1,6 - 1,8 раза.

Сформулированы основные выводы и результаты работы:

1. Математически промоделирован технологический процесс имплантирования поверхности детали пучками заряженных частиц. На основании модели определены требования к состоянию поверхностного слоя обеспечивающие максимальную эффективность процесса ионной имплантации.

2. Построена математическая модель технологического процесса поверхностного пластического деформирования деталей. По результатам моделирования составлены имеющие практическую ценность диаграммы остаточных деформаций материалов использующихся в авиастроении, позволяющие определять оптимальные значения технологических параметров процесса поверхностного пластического деформирования.

3. Разработана математическая модель процесса ППД для создания микрорельефа, предотвращающего разброс глубины проникновения ионов, эрозию поверхности и устранения вероятности появления слабых сечений микровыступов.

4. Определено влияние обработки ППД на равномерность изменения структуры материала.

5. Модернизирована установка ННВ-6.6-И1, заключающаяся в замене одного из источников напыления на электронный источник.

6. Исследовано влияние технологических параметров процессов поверхностного пластического деформирования и ионной имплантации на эксплуатационные характеристики изделий. На основании исследований внесены усовершенствования в процессы финишной обработки деталей агрегатов летательных аппаратов.

7. Разработан новый комплексный метод обработки деталей топливной аппаратуры авиационных агрегатов выполненных из сталей 38Х2МЮА, 60С2А, 95X18, 20ХЗМВФ позволяющий повысить ресурс работы изделий на 300 - 400 процентов.

8. Разработанные в диссертации научные положения, позволяющие определить рациональные параметры формирования геометрических характеристик рельефа поверхности и физико-механических свойств материала приповерхностного слоя детали, внедрены на предприятии ОАО «Омское машиностроительное конструкторское бюро».

1. Аброян, А.И. Физические основы электронной и ионной технологии / А.И. Аброян, А.Н. Андронов, А.И. Титов. М.: Высш. школа, 1984. - 320 с.

2. Алямовский, A. A. SolidWorks. Компьютерное моделирование в инженерной практике / А.А. Алямовский, и др.. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 800 с.

3. Анализ контактирования поверхностей на основе рассмотрения полного контакта /Чекина О. Г. // Трение и износ. 1995. -№ 2. С. 205-212.

4. Антипов, В.В. Износ прецизионных деталей и нарушение характеристик топливной аппаратуры дизелей / В.В. Антипов. — М.: Машиностроение, 1972.- 177 с.

5. Беляев, В.И. Теоретические основы процессов ППД / В.И. Беляев. Минск: Наука и техника, 1988. - 182с.

6. Блесман, А.И. Ионно-лучевая обработка некоторых конструкционных материалов / А.И. Блесман, A.M. Ласица, Ю.К. Машков // Сб. материалов IV Всерос. науч.- практ. конф. Пенза; 2001.- ч. 2. С. 54-57.

7. Бреббия, К. Методы граничных элементов / К. Бреббия, Ж. Тел-лес, Л. Вроубел.; пер. с англ., -М.: Мир, 1987. 524 с.

8. Брюхов, В.В. Повышение стойкости инструмента методом ионной имплантации / В.В. Брюхов Томск: Изд-во НТЛ, 2003. - 120 с.

9. Быковский, Ю.А. Ионная и лазерная имплантация металлических материалов / Ю.А Быковский, В.Н. Неволин, В.Ю. Фоминский М.: Энерго-атомиздат, 1991. - 240 с.

10. Гаркунов, Д.Н. Триботехника / Д.Н. Гаркунов -М: Машиностроение, 1989.-328 с.

11. Голубев, А.И. Коррозионные процессы на реальных микроэлементах / А.И Голубев. М.: Оборонгиз, 1953. - 230 с.

12. Горелик, С.С. Рентгенографический и электроннооптический анализ. Приложения / С.С. Горелик М.: Металлургия, 1970. 107 с.

13. Горячева, И.Г. Механика фрикционного взаимодействия / И.Г. Горячева М.: Наука, 2001. - 478 с.

14. Грязнов, Б.Т. Установка для ионной имплантации / Б.Т. Грязнов, Б.И. Макаров // Диагностика запыленной плазмы: сб. докл. науч. -практ. конф. 1983.

15. Гуляев, А.П. Металловедение: учебник для вузов / А.П. Гуляев 6-е изд. перераб. и доп. М.: Металлургия, 1986. 544 с.

16. Гуревич, Д.Ф. Основы теории износа плунжерных пар / Д.Ф.Гуревич // Записки Ленинградского СХИ. — Лен. 1958 г. вып. 73

17. Гусева, М.А. Технологические аспекты ионной имплантации в металлах / М.А. Гусева // Проблемы машиностроения и надежности машин. -1991.-№3.-С. 73-81

18. Джонсон, К. Механика контактного взаимодействия / К. Джонсон. М.: Мир, 1989.-510 с.

19. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике / Зенкевич О. под ред. Б.Е. Победря. М.: Мир, 1975. - 271 с.

20. Ивановский, Г.Ф. Ионно-плазменная обработка материалов / Г.Ф. Ивановский, В.И. Петров -М.: Радио и связь, 1986. 232 е., ил.

21. Ильюшин, А.А. Пластичность / в 3 ч. 41. Упруго-пластические деформации / А.А. Ильюшин. М.: ОГИЗ: Гостехиздат, 1948. — 376 с.

22. Ионная имплантация / под ред. Хирвонена Дж. К.: пер. с англ. М.: Металлургия, 1985. 392с.

23. Ионная имплантация и «эффект дальнодействия» в поликристаллическом a-Fe / А.Н. Диденко и др.. Металлы. 1993. - № 3. - С. 122-129.

24. Качанов, JI.M. Основы теории пластичности / JI.M. Качанов М.: Наука, 1969.-420 с.

25. Коваленко, B.C. Упрочнение и легирование деталей машин лучом лазера / B.C. Коваленко, B.C. Черненко. К.: Тэхника. - 1990. — 192 с.

26. Колбасников, Н.Г. Теория обработки металлов давлением. Физические основы прочности и пластичности металлов: учебное пособие / Н.Г. Колбасников СПб.: СПбГПУ, 2004. - 268 с.

27. Коррозия: справ, изд. / под. Ред. JI.JI. Шрайера; пер. с англ. М.: Металлургия, 1981. - 632 с.

28. Крагельский, И.В. Основы расчетов на трение и износ / И.В. Кра-гельский, М.Н. Добычин, B.C. Комбалов. — М.: Машиностроение, 1977. 526 с.

29. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия / Я.С. Уманский и др. М.: Металлургия, 1982. 632 с.

30. Максимович, Г.Г. Физико-химические процессы при плазменном напылении и разрушении металлов с покрытиями / Г.Г. Максимович, В.Ф. Шатинский, В.И. Копылов. Киев: Наукова думка, 1983. - 264 с.

31. Маталин, А.А. Качество поверхности и эксплуатационные свойства деталей машин / А.А. Маталин. М-Л.: Машгиз, 1965. - 265 с.

32. Математическая энциклопедия / под ред. И.М. Виноградова. М.: Советская энциклопедия, 1985. - 1248 с.

33. Машков, Ю.К. Модернизация ионного источника установки для лучевой обработки конструкционных материалов // Ю.К. Машков и др.. / Мат. IV Междунар. науч.-техн. конф., посвященной 60-летию ОмГТУ. -Омск: Изд-во ОмГТУ, 2002. Кн. 2. - С. 131-132.

34. Машков, Ю.К. Трибология конструкционных материалов / Ю.К. Машков. Омск: Изд-во ОмГТУ, 1996. - 304 с.

35. Механика в СССР за пятьдесят лет:, в 3 т. Т.З Механика деформируемого твердого тела / под ред. Л.И. Седова и др.. М.: Наука, 1972. - 480 с.

36. Механика контактных взаимодействий / под ред. И.И. Воровича и В.М. Александрова. -М.: Физматлит, 2001. -М.: 672 с.

37. Миркин, Л.И. Рентгеноструктурный контроль машиностроительных материалов: справочник / Л.И. Миркин М.: Изд-во МГУ, 1976. 140 с.

38. Миронов, В.Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии /

39. B.JI. Миронов М.: Техносфера, 2005. 114 с.

40. Моргунов, А.П. Исследование влияния виброобкатывания на износостойкость штока / А.П. Моргунов, В.В. Деркач, В.Б. Масягин // Современные технологии в машиностроении: Материалы Республ. конф., 17-18 февр. — Пенза, 1997.-С. 37-40.

41. Моргунов, А.П. Некоторые вопросы технологического обеспечения и неразрушающего контроля надежности неподвижных неразъемных соединений: дис. канд. техн. наук / А.П. Моргунов. Тюмень: ТИИ: 1974. - 130 с.

42. Моргунов, А.П. Планирование и обработка результатов эксперимента Текст.: учеб. пособие / А.П. Моргунов, И.В. Ревина. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005.-304 с.

43. Моргунов, А.П. Повышение износостойкости поверхностей с многоуровневым микрорельефом / А.П. Моргунов, В.Б. Масягин, В.В. Деркач // Новые материалы технологии в машиностроении: материалы регион, науч.-техн. конф., 19-21 ноября. Тюмень, 1997. - С. 88-89.

44. Морозов, Н.П. Глубокое проникновение радиационных дефектов из ионно-имплантированного слоя в объем полупроводников / Н.П. Морозов, Д.И. Тетельбаум // Физика и техника полупроводников. 1983. - Т. 17. вып. 5.1. C. 838-842.

45. Муханов, И.И. Упрочнение деталей машин ультразвуковым инструментом / И.И. Муханов // Повышение прочности и долговечности деталей машин поверхностным пластическим деформированием: тр. НИИТяжмаш. -М., 1970.

46. Норри, Д. Введение в метод конечных элементов / Д. Норри, Ж. де

47. Фриз; пер. с англ. -М.: Мир, 1981. 304 с.

48. Папшев, Д.Д. Отдел очно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием / Д.Д. Папшев. -М.: Машиностроение, 1978. -152 с.

49. Папшев, Д.Д. Упрочнение деталей обкаткой шариками / Д.Д. Папшев. -М.: Машиностроение, 1968. 132 с.

50. Победря, Б.Е. Численные методы в теории упругости и пластичности: учеб. Пособие / Б.Е. Победря 2-е изд. - М.: Изд-во МГУ, 1995. - 366 с.

51. Повышение качества и надежности машин и приборов регуляризацией микрогеометрии поверхностей деталей / под. ред. Ю.Г. Шнейдера. Л.: ЛДНТП, 1989.-52 с.

52. Повышение несущей способности деталей машин поверхностным упрочнением / Л.А. Хворостухин и др.. М.: Машиностроение, 1988. - 142 с.

53. Применение модели случайного поля для исследования случайных поверхностей / П.Р. Найак // Проблемы трения и смазки. 1971. С. 85-95.

54. Проников, А.С. Надежность машин / А.С. Проников. М.: Машиностроение, 1978. - 592 с.

55. Проскуряков, Ю.Г. Технология упрочняющей и формообразующей обработки металлов / Ю.Г. Проскуряков -М.: Машиностроение, 1971. — 203с.

56. Работнов, Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела.: учеб. пособие для вузов / Ю.Н. Работнов 2-е изд., испр. - М.: Наука, 1988. - 712 с.

57. Распределение пробегов ускоренных ионов / Ф.Ф. Комаров, М. А. Кумахов, М. М. Темкин, Т. И. Жукова: М., 1980. 68 с. - Препринт ИАЭ им. И. В. Курчатова, № 3332/11,

58. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой. Вып. III Характеристики распыленных частиц, применения в технике: пер. с англ. / под ред. Р. Бериша, К. Виттмака М.: Мир, 1998. - 551с.: ил.

59. Рудзит, Я.А. Микрогеометрия и контактное взаимодействие поверхностей / Я.А. Рудзит — Рига: Зинатне, 1975. 210 с.

60. Русаков, А.А. Рентгенография металлов, учебник для вузов / А.А. Русаков М.: Атомиздат, 1977. 480 с.

61. Рыбакова, JI.M. Деструкция металла при объемном и поверхностном пластическом деформировании / JI.M. Рыбакова // МИТОМ. 1980. №8. -С. 17-22.

62. Свириденок, А.И. Механика дискретного фрикционного контакта / А.И. Свириденок, С.А. Чижик, М.И. Петроковец. Минск: Навука i Тэхшка, 1990.-272 с.

63. Сегерлинд, JI. Применение метода конечных элементов / JL Се-герлинд под ред. Б.Е. Победри. М.: Мир, 1979. - 392 с.

64. Семенюк, Н.Ф. Описание топографии анизотропных шероховатых поверхностей с помощью модели случайного поля. 4.1 / Н.Ф. Семенюк, Г.А. Сиренко // Трение и износ. 1980. №3. С. 465-471.

65. Семенюк, Н.Ф. Описание топографии анизотропных шероховатых поверхностей с помощью модели случайного поля. 4.2. / Н.Ф. Семенюк, Г.А. Сиренко // Трение и износ. 1980. - № 5. - С. 815-823.

66. Семенюк, Н.Ф. Средняя высота микровыступов шероховатой поверхности и плотность пятен контакта при контактировании шероховатой поверхности с гладкой / Н.Ф. Семенюк // Трение и износ. 1986. №1. - С.85-91.

67. Сорокин, В.М. Комбинированная антифрикционно-упрочняющая обработка деталей машин / В.М. Сорокин. Горький: ВСНТО, 1985 - 90с.

68. Сорокин, В.М. Повышение вибронакатыванием износостойкости трущихся поверхностей с антифрикционными покрытиями / В.М. Сорокин, А.А. Баер // Вестник машиностроения. 1980. - №10. - С. 23 - 24.

69. Сорокин, В.М. Повышение качества и долговечности высокона-груженных деталей машин / В.М. Сорокин. Горький: ВСНТО, 1983. - 92с.

70. Сорокин, В.М. Состояние поверхностного слоя и эксплуатационные свойства деталей при совмещении операций упрочняющих обработок /

71. B.М. Сорокин // Поверхностный слой, точность и эксплуатационные свойства деталей машин и приборов. М, 1986. - С. 56-59.

72. Структурные изменения глубинных слоев материала после модификации ионными пучками и природа его упрочнения / А.Н. Диденко и др.. Доклады Академии наук СССР. 1987. - Т. 296. № 4. - С. 869-871.

73. Сулима, A.M. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин / А.М. Сулима, В.А. Шулов, Ю.Д. Ягодкин. М: Машиностроение, 1988.-240с.

74. Суслов, А.А. Сканирующие зондовые микроскопы / А.А. Суслов,

75. C.А. Чижик // Материалы, технологии, инструменты. 1997,- № 3. - С.78-89.

76. Тетельбаум, Д.И. Эффект дальнодействия / Д.И. Тетельбаум, В.Я. Баянкин // Природа. 2005. - №4. - С. 9-17.

77. Технологические методы повышения долговечности машин микрокриогенной техники / Б.Т. Грязнов и др.. Новосибирск: Наука. Сиб. предприятие РАН, 1999. - 272 с.

78. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) / А.В. Чичи-надзе и др.; под общ. ред. А.В. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 2003. -576 с.

79. Телевной, А.В. Технологические процессы повышения конструкционной прочности деталей машин: учеб. пособие. / А.В. Телевной, В.А. Телевной. Омск: ОмГТУ., 1993.- 122 с.

80. Фокин, М.Н. Методы коррозионных испытаний металлов / М.Н. Фокин, К.А. Жигалова // М.: Металлургия, 1986. 80 с.

81. Хасуи, А. Техника напыления / А. Хасуи. М.: Машиностроение, 1975.-288 с.

82. Хачатурян, А.Г. Теория фазовых превращений и структура твердых тел / А.Г. Хачатурян М: Наука, 1974.

83. Чекина, О.Г. Анализ контактирования поверхностей на основе рассмотрения полного контакта / Чекина О.Г. // Трение и износ. 1995. - № 2. -С. 205-212.

84. Шалашилин, В.И. Метод продолжения решения по параметру и наилучшая параметризация (в прикладной математике и механике) / В.И. Шалашилин, Е.Б. Кузнецов. М.: Эдиториал УРСС, 1999. - 224 с.

85. Шаркеев, Ю.П. Эффект дальнодействия в ионно-имплантированных металлических материалах: дислокационные структуры, свойства, напряжения, механизмы: дис. д-ра физико-математических наук / Ю.П. Шаркеев.-Томск, 2000. 425с.

86. Шнейдер, Ю.Г. Исследование влияния маслоемкости рабочих поверхностей гильз цилиндров двигателей ЗИЛ-130 на динамику их износа / Ю.Г. Шнейдер, Г.Г. Лебединский, И.А. Иванов // Автомобильная пром. 1973. - № 7. - С. 7 - 8.

87. Шнейдер, Ю.Г. Исследование зависимости износостойкости гильз цилиндров от микрорельефа рабочей поверхности / Ю.Г. Шнейдер, Г.Г. Лебединский, Г.А. Бунга, М.Е. Гутин // Автомобильная пром. 1970. - №2. - С. 41 -42.

88. Эффект дальнодействия в металлах при ионной имплантации / Ю.П. Шаркеев и др.. Металлы. 1998. - № 1. - С. 109-115.

89. Carbon nitride thin film synthesized on iron buffer layers Y. F. Lu, Z. F. He, Z. H. Mai, Z. M. Ren // Journal of applied physics. 2000. - vol. 88, n. 12, P. 7095-7098.

90. Chekina, O.G. A new approach to calculation of contact characteristics / O.G. Chekina, L.M. Keer // Trans, of the ASME, J. Tribology. 1999. - V. 121. -P. 20-27.

91. Derek, J. Development of corrosion-resistant metal nitride coatings via ion beam assisted deposition / J. Derek Demaree // Application of Accelerators in Research and Industry Sixteenth Int'L Conf., 2001. - P. 915-918.

92. Greenwood, J. A. Contact of nominally flat surfaces / J. A. Greenwood, J.B.P. Williamson//Proc. Roy. Soc. A. 1966. - V. 295, No 1442. - P. 300-319.

93. Greenwood, J. A. Contact of rough surfaces / J.A. Greenwood, I.L. Singer, Pollok H.M. (etc.) // Fundamentals of friction: Macroscopic and Microscopic Processes. Kluwer Academic Publishers, 1992. P. 37-56.

94. Greenwood, J.A. Problems with surface roughness / J.A. Greenwood, I.L. Singer, Pollok H.M. (etc.) // Fundamentals of friction: Macroscopic and Microscopic Processes. Kluwer Academic Publishers, 1992. P. 57-76.

95. Hai, K. Corrosion resistance of a magnetic stainless steel ion-plated with titanium nitride / K. Hai, T. Sawase, H. Matsumura, M. Atsuta, K. Baba, R. Ha-tada. Journal of Oral Rehabilitation 2000. №27. - P. 361-366.

96. Mandelbrot, B.B. The fractal geometry of nature / Mandelbrot B.B. -San-Fransisco: Freeman, 1982. 461 p.

97. Miindl, S. Anisotropic strain in nitrided austenitic stainless steel / S.

98. Mandl, В. Rauschenbach. // Journal of applied physics. 2000 vol. 88, n. 6. - P. 3323-3329.

99. Mandl, S. Formation of wear resistant steel surfaces by plasma immersion ion implantation / S. Mandl, B. Rauschenbach // Applications of accelerators in research and industry: 17 th Int'l Conference. 2003. P. 635-638.

100. Mao, K. Effect of sliding friction on contact stresses for multi-layered elastic bodies with rough surfaces / К. Mao, T. Bell, Y. Sun // Trans, of the ASME. J. Tribology. 1997. - V. 119. - P. 476-480.

101. McCool, J.I. Comparison of models for the contact of rough surfaces / J.I. McCool // Wear. 1986. V. 107. - P. 37-60.

102. Nogi, T. Influence of a hard surface layer on the limit of elastic contact. Part 1. Analysis using a real surface model / T. Nogi, T. Kato // Trans, of the ASME. J. Tribology. 1997. - V. 119.-P. 493-500.

103. Sayles, R.C. Surface topography as a nonstationary random process / R.C. Sayles, T.R. Thomas //Nature. 1978. - V. 271. - P. 431-434.

104. Shackelford, James F. / The CRC Materials Science and Engineering Handbook // James F. Shackelford, William Alexander., Third Edition, 2000. P. 1980.

105. Some Features of the Ion-Beam Mixing during Simultaneous Ion Implantation and Metal Deposition / A. D. Pogrebnyak, V. A. Martynenko, A. D. Mik-halev, V. T. Shablya, V. P. Yanovski // Technical Physics Letters. 2001. - Vol. 27, No. 7, P. 615-617.

106. Stanley, H.M. An FFT-based method for rough surface contact / H.M. Stanley, T. Kato // Trans, of the ASME. J. Tribology. 1997. - V. 119. - P. 481-485.

107. Thair L., Kamachi Mudali U. Corrosion properties of surface modified

108. Ti 6A1 - 7Nb alloy under pulsed plasma nitriding and nitrogen ion implantation conditions / L. Thair, U. Kamachi Mudali. Surface Engineering 2004. - Vol. 20, No. 1.-P. 11-16.

109. Thomas, T. Rough surfaces / T. Thomas. 2-nd ed. - London: Imperial College Press. 1999. - 296 p.

110. Tribological behavior of aluminum alloys surface layer implanted with nitrogen ions by plasma immersion ion implantation / Zaiji Zhan, Xinxin Ma, Lili Feng, Yue Sun, Lifang Xia // Wear 220. 1998. - P. 161-167.