автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Конструкционные горячештампованные порошковые материалы, полученные из заготовок, подвергнутых вибрационной обработке

Госудлрстпенимн комитет РСФСР по дслак науки н высшей школы

Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт имени Серго Орджоникидзе

На правах рукописи БАТИ ЕН КО В Виктор Тимофеевич

УДК 621.762.4.016

КОНСТРУКЦИОННЫЕ ГОРЯЧЕШТАМПОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ ИЗ ЗАГОТОВОК, ПОДВЕРГНУТЫХ ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКЕ

Специальность 05.02.01 — «Материаловедение в машиностроении»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ноночеркасск ИНД)

„ "Ч

Работа выполнена на кафедре «Материаловедение и технология материалов» Новочеркасского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института имени Серго Орджоникидзе.

Научный руководитель — заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор технических наук, профессор Дорофеев 10. Г.

Официальные оппоненты: — доктор технических наук, профессор Пустовокт В. Н.; кандидат технических наук Кем А. Ю,

Ведущее предприятие — Ростовскии-на-Дону научно-исследовательский институт технологии машиностроения (НПО Рост. НИИТМ).

Защита состоится 20 декабря 1990 г. на заседании специализированного совета К 063.30.03 в Новочеркасском ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте по адресу: 346400, г. Новочеркасск, Ростовская обл., ГСП-1, ул. Просвещения, 132.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « » ноября 1990 г.

Л . ; ОНЕ.АЯ ХАРАК7Е?ИС7,1КА РАБОТЫ

... , ! : -

... " Актуальность те?ш: Осковпат целям» развития порошковой ¿металлургии на перспективу до 2010 года остаётся расшрегае масштабов её применения и создание новых порозксвых конструкционных материалов.

Горячая птеыповка (ГШ) пористых спеченкьк заготовок является од!Ш-! нэ прогрессивных иеталлосберегаащих технологических процессов получения деталей к имеет большие возможности для повшенля качества поверхностного слоя и от ид шиш ему требуемых свойств.

Остается откритьм вопрос об. использовании предааригзль-ной обработки поверхности пористых спеченных заготовок'.с целы) улучшения структуры, свойств полуиаеыюс изделий и условий их ГШ. Необходимость такой обработки обусловлена тем, что дефекты, полученные ка заготовке, наследуется и после ГШ. Вибрационная обработка с нанесениеы покрытий жеег большие потенциальное возможности для пористых спеченных материалов, (ПСЫ), однако они используются очень ограниченно.

В работе освежены вопроси применения вибрационной обработки ПСЫ с нанесением покрытий для повшепия качества поверхностных слоев горячештакповашшх порошковых материалов н коррозионной стойкости спеченных .заготовок.

Робота внполнялась в соответствии с заданием 02.02.02 межвузовской научкэ-технической программы "Порошковая металлургия" , утверздешюй. приказом Минвуза СССР №. 600 от 18.08. 1986 г. .'■.'•.

. Цель работы. Повысить качество поверхностных слоев конструкционных герячбшта'аювакккх порошковых материалов, используя вибрационную обработку пористых заготовок.

Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучить структуру и свойства поверхностных слоев пористых порошковых заготовок, подвергнутых вибрационной обработке .

2. Исследовать кинетику формирования поверхностного . слоя и разработать ыеханиэм образования покрытий на пористых

заготовках в процессе обработки.

3. Изучить влияние параметров процесса на образование . покрытий и провести их оптгамзацив. ; <

4. Исследовать влияние вябрационаой обработки, ка- уплотнение заготовок при Ш, структуру и свойства поверхностного . слоя изделий.

5. Разработать рекомендации для практической реализации ' результатов исследований. •

Научная новизна работы:

1. Предкохена модель фэрыировакия поверхностного слоя пористых материалов, которая позволила объяснить наличие па- ' ксз я изменение знаков напряжений I рода в процессе виброударной обработки и влияние на »тот процесс исходной пористости. Установлено, что исходная пористость Шо) заготовок влияет на скорость и величину структурных изменений поверхностного слоя, что позволяет сократить продолжительность вибрационной обработки до 20 «• 25 вон.

2. Разработан механизм формирования покрытий на пористых . материалах, зашшчаазийся в тон, что на первой стадии происходит подготовка поверхности- иатериала к схватываний с части- -цами шакяруадего пороагса, на. второй - Ери совместной пластической деформации частиц порошса и материала заготовки/ иезду ними возникает механическое сцепление и прочные химические свлоя - образуется верзнчный слой сокрытия,-на третьей - про-' исходит наравдзание тоддкны образованного слоя, до уравновешивания с процессом переноса иатеркалас заготовки на рабочих сроду. ' ' - . ■ ; '

3. Установлено, что дня получения пскриия с преде- , льной толпяной до 45 »aas необходима предварительная виброударная обработка, вродожительность которой растет с увеличением По заготовок, тогда, как для получения графитовых .покрытий,. -т&лзина которых определялась согласно специально разработал- . ноГ: ыетэдяви, необхздшэкж з такой обработке нет. При é>

200 °С медь вступает в реакции с железом, что исключает воз- • уазззасть сбразозаяяж равномерного медного покрытия без при-кеаеяня базикшх сред- * . ' •

4. Ваявлиш различия s* структуре графитового покрытия,. д^тучзеиого огуканжж . спеченнхгх saforoaoK в эмульсию

' графита, по сравнении с покрытием, подучаенш прн их вибрационной обработке,- что позволило установить усиление слияния такого покрытия на формирование структуры поверхностного слоя горячештамповашого материала:

- понижение общей к поверхностной пористости при одинаковых энергетических затратах;

- уменьиекие степени общего и локального обезуглероживания и , кшс следствие, повьаекие твердости и износостойкости изделий. ' ' • ■ . - .

Практическая ценность.'Результаты исследований позволяют управлять структурой и свойствами поверхностного слоя ПОЫ в процессе вибрационной, обработки, расширить область их применения за. счет- повшения коррозионной стойкости-.

Используемый в работе метод нанесения покрытий прост, надёжен, обладает высокой производительностью и ыозхет быть реализован на.существующем оборудовании.

Проведенные исследования даст оосмоязздсть управлять толщиной покрытий и получать многослойные покрытия.

Реализалия результатов работ;-!.. Результата, подученное в работе, использованы в технологии ГШ деталей конструкционного • назначения на ПО "Росгселылаа" с олщаекш годозш экономическим сффектом 15,4 ткс. руб.

Анзсбаггая работы. Основные положения диссертационной работы дологзкы и обсуждезш на УП Всесоюзной-научно-технической конференции "Горячее прессование - з порраковсй металлургии" (Новочеркасск, 1988 г.)'; Негреспубл.икаккой научно-технической конференции '"Свойства порошковкх' композиционных материалов и покрытия, -технология их получегсот с применением инцуяьсюк нагрузок *:• обработки давлением" СВолгоград, 1959г.) ; на объединенной сзссж постоянных се^-инарсэ ГС УВ в ССО РСб£Р по физике твердого тела к к"хяиике "Пластическая деформация сплавов и порозковнх материалов" и "Актуальные прсблеш прочности" по теме "Пластическая деформация в поротконнэ: технологиях" (Томск, 1990 г) ; региональной конференции молодых ученых и специалистов научных организаций и предприятий "Современные материалы в уетикостроении" (Пермь, 1990 г.); научно-технических конференциях профессорско-преподавательского со-

стаза и конференциях 'адлодых ученых г.оБочер-;асс:сого политех- ■ нического института.(1562-1989 гг.).

Публикалии. По материалам диссертации опубликовано- 5 печатных работ, получено I авторское свидетельство и I положительное решение о вццаче авторсхсог-с свидетельства на изобретение. . _

Объём па^ога. Диссертация состоят из введения, пяки разделов, обших выводов и приложений, и содержит стртгщ машинописного текста, 62 рисунков, ? таблиц. Список литературы вклячает 152 наименования.

Основное содержание работы. Во введения обосновывается актуальность тепы исследования, содержится краткое описание выполненной работы.

В пеозом разделе на основании литературных дозаак уста-маЕллвьется влиглп'о поверхностного слоя на обгемние; свойства изделия.и иаяожены жпользуежо методу для его улучшения. Лсвузеиие качества позерхяостньх слоев материала изделий ягляется актуальней иатериаловэдческой задачей, так к а:: боль-ф13жо-юшических явлений, происходящих при-эксплуатации деталей нея, сосредотачивается преимущественно в поверхностных зонах материала. Поэтому поверхность последнего скааетоет прямое еякяниэ на иаде^-ость я ресурс работы язде-л'.иг з целом'. Одшсм из направлений уяучке;с.г. ебьеикнх свойств' ис-деляй является иа<.ек-зпле структурно-рноргетического состояния и хтаического состава поверхности.,-

Проведенный шшиз позволяет сделать следующие выгоды:

1. йогерхкостный слой изделии, получаемых методом горя-, чей стачпоЕк;: ; , характеризуется наличием д с полнит елоту., по сравнения с получаеыяш из монолитных материалов, де;|.ек~ гол структуры (тупиковых пор, «ыфотрецин, неоднородности . . химического состава и др.). ' •

2. Технология ГШ пористых заготовок заключает в себе возюгности не только повшения качества поверхностного слоя, ко и придания ему требуеынх свойств.

3. Наличие пористости у ПСМ, подвергаемого'ГШ, позволяет проводить легирование. и воздействовать на структуру паве-схкссгного слоя изтрвдщионшзщ саособгш Ж), а непссред-

ítbghho касщением его пор необходимы«« элементами в различных их сочетаниях и агрегатных состояниях.

4. В настоящее время нет разработанного кегода твердофазного иасщения поверхности ПОМ, который был бы прост, обеспе-швал бы вшокуп производительность процесса, поддавался бы механизации и автоматизации, а гак язв равномерность н возможность управления толщиной и качеством образующегося слоя.

5. Вибрационная"обработка с нанесением покрытий имеет Зольаие возможности для ПСМ,.- однако они используйтся очень ограничено. -,■"■•

6. Применительно к ПСИ исследований, по изучению технологических возможностей вибрационной обработки'и её.влияния на структуру и свойства поверхностного слоя изделий после ГШ ке доводилось.

Второй раздел содержит описание применяемых для иссле-10 в алия материалов, оборудования, устройств и методик проведения исследований и экспериментов.

Для изготовления образцов использовали в качестве основы п'.хты железный порошок 2.160.26 (ГОСТ 9849-85). В качестве латериала покрытий использовались порояки: графита карандашного ГК-1 (ГОСТ 17022-76), мэди Ш-I (ГОСТ 4960-68) и алгья-тая' АЛ по ТУ 48-05-03-73 из первичного алюминия - А5-А7 (ГОСТ IIСо9-74). .

Технология получения образцов" включала приготовление порошковой шихты, её доготовку, статическое холодное лреесо-эание (С>И), до пористости 10 -г- 35 %, спекание (при 1000-1050 °С б. течений Т -часа в контейнере с -защитной средой). ГШ ■i термообработку. .Кроме перечисленных-операций спеченные ?отовки либо подвергались Еибрационнсй обработке с нанесенис-м покрытий, либо смазке окунанием в коллоидную эмульсию грсф--га, либо на их поверхность наносилось антикоррозионное покрытие в результате вибрационного воздействия. Нагрев перед ГШ осуществляли в среде диссоциированного аминаха при температурах 1000 -г 1150 °С. Натурные испытания проводили на ролике подборщика зерноуборочного комбайна из стали НГр1. Нагрев-и ЛП заготовок ролика подборщика проводились в цехе порошковой металлургии ПО "Ростсельмаа". . .

При металлографических исследованиях использовались нш-

б

кроскопы "HE0?H0T-Zlv't " StereOSKOri -I50". Иагарекие ми-кротвердостк проводили ка приборе. ШМ-3 по ГОСТ 9450-76 при •• нагрузке 0,126 Н. Твердость образцов после ГШ'и закалки измерялась на приборе ТК-2 по Роквеллу.-Шероховатость поверхности оценивалась по RcL (ГОСТ 2789-73). Измерения проводили • на гфС(|илограие-1фофиломегр8 201. Общую пористость заготовок определяли методом гидростатического.взвешивания (ГОСТ 18898-73). Измерение площади пор на поверхности образца проводили по ыжфофотографнм. Толщину гранитового покрытия определили по специально разработанной методике. Толщина алюминиевого побития определялась стравливанием 10 %~нш раствором ' МаОН , .медного - металлографическим методом.

Коррозионная стойкости материала с алшикиевьм покрытием определялась весовым методом при экспресс-испытаниях на атмосферную коррозию (ГОСТ 9.012-73). Испытания на износостойкость проводили на, ыааине трения в условиях сухого трения скольжения при Р = 8 !.Ша и V = 0,68 м/с. Износостойкость исследуемых материалов оценивалась по интенсивности изнашивания (ГОСТ 23.002-78). Рентгенографии.образцов проводили на ди-¿рактокатре "ДРОК-1,5" с автоматической•записью кривой распределения интенсивности в монохроматическом "железном излучении. Микрорентгекоспэктрадьгай анализ.осуществляли' с помощью ыккроакализатора " Сатдка, N$ -4öM •

Результаты экспериментов подвергались обработке на ЭВМ, ■ статические расчеты осуществляли при уровне значимости а = « 0,05. ■ • ' • . ' '

В третьем -разделе представлены результаты исследования структуры и свойств поверхностных слоев пористых'порошковых сагэтоЕок, подвергнутых вибрационной обработке. Определены закономерности формирования структуры к свойств поверхностного слоя ПСМ при виброударной обработке, а также влияние ис- • • ■ ходной пористости на скорость.и величину происходящих коме-нений: рельефа поверхности { глубины наклёпанного слоя и распределения шкротвердости по сечениэ ;'поверхностной пористости ; напряжений I и П рода, плотности дислокаций и мшероиз-кплений кристаллической ркпеткк.

Для объяснения: наличия пиков и ишенеюш знаков напряжений I рода в процессе вкброударной обраЗокш а адкжил на

этот процесс исходной пористости заготовок предложена модель формирования поверхностного слоя ПСЫ. С повшениеы пористости до 30 * 35 % сшшапцле напряжения фпссируются в начальный период обработки <7 + 9 мин). При последующей обработке под' действие,*« тангенциальной составляющей силы удара рабочей среды происходит смятие и загиб выступов микронеровностей с образованием за пятном касания растягивалцих напряжений, которые' релаксируют шещиеся напряжения сжатия . Продолжительность "этого периода зависит от пористости и составляет 25 мин при По = 35 %..Дальнейшая обработка приводит к уплотнегаш поверхностного слоя заготовок, постепенной релаксации растягившцих напряжений» появленги и росту напряжений, сжатия. ■ .

Процесс образования покрытий на ПОЛ иояно представить в 3-я стадии: '

. - подготовка поверхности материала к схватыванию с частицами плакирующего лорозка;

- образовании перпичного слоя покрытия;

- наращивакйо образованного слоя до момента,когда уравновесятся процессы переноса материала из рабочей среды на заготовку и обратно. Длительность этого процесса зависит от материала покрытия,, пористости и предварительной обработки отовок, а также параметров процесса вибрационной обработки. \ ■ ■ ' .

Увеличение времени-предварительной обработки и повышение пористости сопрОЕОгдаегся увеличением потерь.массы образцов. Эта обработка аютгоигкрует поверхность образцов и позволяет получить покрытия с предельной толщиной 45 мкм. Бреют обработки, необходимое ¿¡ля получения такого побития, растет с увеличением пористости заголовок с 8 * 10 --а^ у образцов с По = 9 4 II % до 20 шй; у образцов с По = 25 * 28 %.

Определяющим фактором при гслучаки грефктовю: покрктпГ: является поверхностная пористость и необходимость в предварительной обработке отпадает.

Зависимость толщины Л С покрытая от температуры носит окстремальньтй характер с максимумом в интервале 130 - 180 °С. Качественное графитовое покрытие образуется при Ь У1&0 °С. Интервал оптнмаяышх температур,при которых образуется ото

покрытие предельной'.тетины 200 240 °С. Значительный , рост толщины Си покрытия наблюдается при Ь У 150 °С. При t >200 °С ыедь вступает в реакцию с железом, что исклвчает образование равномерного медного покради без применения защитных сред.

Установлено влияние пористости образцов на скорость роста толлдены покрытий. Её величина сказывается на первах стадиях форифозания Л5 покрытия до образования первичного счоя и с Обличением пористости от 9 4- II % до 30 * 35 это время растет с? 10 до 20 мин, После 30 шн обработки пористость образцов влияния на рост, толяины покрытия не оказывает.

Повышение пористости способствует образовании графитовой пленки большей толщины с 25 мкм у образцов с По = 10 + 15 %, до 60 шел у образцов с По ¡= 30 * 35 % после 10 «ян обработки. Формируемое Л покрытие отличается спяосноеть» я однородность п. Ыазду и материалов подложки образуется лсфеходкая зона глубиной 5 * 7 мкм, состоящая из неравновесных твердых растворов. Алюминия, проникает в железнуа ктгрицу на ^ 2 Vни, а нселезо в ЛЕ на ~ 3 мкм. ■".

Образование диффузионной зоны объясняется пошаеняем температуры в зоне удара до ¿ягбОО °С. Диффузии медного* покрытия в матрицу основного .'.материала не- происходит, так как,недостаточно высока температура в.зек;, контакта.• Коррозионная стойкость образцов с По = 20 25 % после 30 мин виброударной о6г работки повышается в-1,3 раза, а образцов с Л£ покрытием толаиной 10 4- 23 мкй в 7 г . 10, раз по сравнении со сягченишга изделиями в . исходном состоянии. Очаги коррозии на изделиях с

покрытием толщиной 10 + 12 мкм образуется на 10 ■>• 14 день испытаний, а у образцов _ с толщиной' 19 * 23 цкм, не н-аблзздаяиеь ■ в течение всего времени- испытаний (20 суток)..

В четвертом разделе представлена результат« 'яеояедоза- ; ний структуры и свойств горячеатампоэгааедс породаоеах «атарк-злоз, полученных из заготовок , подвергйутас евбдапшогой сб-работке. - . . ' .

С помопзьо скачограмй поверхности с&йчт$£с ъ&ттош/, после нанесения смазочных трафчтошх тщпт/.й ф&я шяаг«ш различия з структуре покрнтля, яслучатоги яфн&тт, яо

сравнении с покрытием, получаемым 'при их вибрационной обработке: .

- частицы, образущяв тщжгие, меняют свои глобулярную . форму ка плоскую, чешуйчатую;

- повышается площадь контакта частиц покрытия с поверхностью заготовки;

- хаотическое расположение частиц сменяется их преимущественной ориентацией в направлении пластической деформации, испытываемой при получении покрытия;

- границы меяду частицами, составляющими покрытие, частично исчезая?, повышается сплошность покрытия и его равномерность.

Результаты исследований по уплотнению образцов с соотношением hK/c¿ - 0,4; 0,6; 0,8 ; 1,0, приведенной работой W = 5; 10 ; 15 ; 20; 25 ЗДк/мэ при температурах от 1000 до 1150 °С, через каждые 50 °С показали, что графитовое покрытие, полученное при вибрационной обработке более эффективно, чем полученное окунанием. Это выражается в понижении общей и поверхностной пористости при одинаковых энергетических затратах. Исследования по изучению защитных свойств покрытий пока-'зали, что,использование вибрационной обработки заготовок, позволяет уменьшить степень общего и локального обезуглероживания углеродистой стали. ■

При использовании дзухслсйннх покрнтий графит-медь, с толщиной медного слоя до 10 ыкм, на пористых заготовках удается получить при нагреве под ПИ ягодируздий медный, барьер, коуогпЩ предотвращает диффузию графита смазки в матрицу основ-лого материала. По дяая-гзл мгарорен-ггеноспектрального ■анализа пойерзбю'сгиыа слой -та;.их изделий имее? участки с растворенной •медь» s гглг$що ссзото?о на глубину от 1,5 до 10

Йкййсйл tatito yií£SVüiíf' "713 «/& 4'i обнаруживается, ciwoia. -його слой лег'нроййянсгз ж сфазузтея. Таксе количество

вякяййя т мёханйческйО свойства Ш-дел^'Л № сказывает.

Па ст&гжул орягедеяййх эсеров тв еи!,чсгА я их статно-мжахэя еС^з/кпж j/sí£íгогз'ленб, что ьхбрацясшоя е-£р-гботка заpoíqsoií е фй^йф-тчйа« х^йфитозога покрытия' а 20 г

4- 60 isíjí козявке? fíúsuüm-á 6ps&m теедаос«* еораяя&жт* занг-ых' изделий mate ггхзлки на Z6 4- 24 износостойко&íb

при Р = 8-ЫПа,. и V - 0,68 м/с в условиях сухого трения в 1,35 4- 1,4 раза, снизить плоцадь белых пятен по изделию в 1.5 -г 2 раза, по сравнению с изделиями, полученными из заготовок после их окунания в коллоидную зцу-льсию гранита. Оптимальное время вибрационной обработки заготовок с нанесением графита находг.-ся в пределах от 20 40 мин при ¿ = 200 220 °С амплитуде колебаний 3 4- 3,5 мм, частоте - 30 Гц и диаметре паров рабочей среды (111X15) 1,5 15 ьы.

В пятом разделе изложены рекомендации по практическому использовании результатов исследований. На изделия, получаемые по технологии прессование-спекание, которые испытывают при оке плуатации воздействие внешней среды, и склонные к коррозии предлагается наносить Л1, покрытие толщиной 15 4- 20 ыки. Пере нанесением покрытия они должны проходить предварительную вибро ударную обработку в среде стальных шаров 0 1,5 4- 8 км. Режим обработки: амплитуда колебаний - 2 2,5 ми, частота — 26 * *■ 30 Гц, без подогрева рабочей камеры. Бремя предварительной обработки от 10 мин у образцов с По = 9 4- II % до 30 мин у образцов с По = 25 4- 28 %. Нанесение ЛЕ покрытия -следует производить по реккму: ташлитуда ^ 3 г 3,5 ш, частота - 30 Гц, Ь ~ 150 4- 180 °С, иремя нанесения 2-2,5 час , рабочая среда -стальные шары 0 1,5 4- 15 мм. Загрузку порошка покрытия следует производить партиями'через кездые 15 4- 25.мин. Количество подаваемого порекгка в рабочую камеру определяется площадью поверхности покрываемых изделий: . ■

п ^2-/0 6$-8-(Г? о ' где Б - площадь покрагаемыг изделий, и";

2 - толщина пекраткя, ш:;'

Г- плотность материала покрытия кг/ы3. Сос-?с--осенпе объемов обрабатываемых деталей Уйот и рабочей среда '/¿р : зависит от характера выполняемой операции I: припишется равным 0,7-0,6 для предварительной обработки и 0,4-0,6 для нанесения по^ытий. \/ср зависит от объема рабочей камеры \'рк : Урх-%

где - 0,бо -г- 0,95 - степень заполнения рабочей камеры. . йорма заготовок.делана быть без остры?: углов л вистутюв,

не иметь резких переходов. Радиусы переходов, галтелей заготозо-цоляны соответствовать радиусу используемой рабочей среда. Диаметр внутреннего отверстия должен быть не менее (2 т 3) с/ работай среды* Обработку основной площади заготовок рехомевдуется дести более крупной рабочей средой в течение I * 1,5 г:яс с последующей доработкой мелких элементов и участков сложной конфигурации. .

Внедрение разработанной технологии ГШ детали "ролшс подборщика" с использованием вибрационной обработки заготовок позволи-ю повысить эксплуатационные свойства и качество поверхностного :лоя изделий. Ожидаемый'годовой экономический эффект от внс-дре-•ия на ПО "Ростсельмаш" составит 15,4 тыс. руб.

ОБЩИЕ ШВОДЫ

1. Установлены закономерности формирования структуры и .войств поверхностного слоя пористых порошковых материалов при шброударной обработке, а такяе влияние исходной пористости

:а скорость и величину происходящих изменений: рельефа поьег.с-:ости ; глубина наклепанного слоя и распределение микротзердо-ти по сечению; поверхностной пористости ; напряжений I и П ро-,а *, плотности дислокаций и мпхроисказений кристаллической ре-етки. Увеличение продолжительности обработки свыше 20 25 ш это влияние ослабляет.

2. Предложена модель формирования позерхностного слоя СМ, которая позволила объяснить наличие пиков и изменение наков напряжений I рода'з процессе виброударной обработки, сталозлено, что с повышением пористости до 30 4- 35 % слимло-ие напряжения фиксируются в'первые ? -г 9 мин. При последней обработке под действием тангенциальной составляющей силы царе. рабочей среда происходит смятие и загиб выступов микро-ерсвностей с образованием за пятном касания растягивающих зпряу.ений,'которые релаксируэт напряжения сжатия. Дальнейшая Зработка приводит к уплотнения поверхностного слоя заготовок, эязленгео и росту напряжений с:?лткя.

3. Разработан механизм формирования покрытий на ПСУ: грвая стадия характеризуется подготовкой поверхности матери-

ала к схватыванию с частицами плакирующего порошка; на вто~, рой - при совместной пластической деформации частиц порошка и материала заготовки между ними возникает механическое сцепление и прочные химические связи - образуется первичный слой покрытия; на третьей - происходит наращивание толщины образованного слоя покрытия, когда перенос материала из рабочей среды на заготовку и обратно уравновесятся рост толщины покрытия прекратится.

4. Определено влияние пористости заготовок и параметров процесса вибрационной обработки на формирование покрытий и проведена их опгимизедия:

- время предварительной виброударвой обработки, необходимое для получения At покрытий с предельной толщиной 45 мкм растет с 8 * 10 мин у образцов с По = 9 * II % до 30- мин у образцов с По = 25 г 28 При нанесении графитовых покрытий определяющим сектором является поверхностная пористость и необходимость в предварительной обработке отпадает;

- зависимость тодди и At покрытия от температуры носит экстремальный характер с максимумом при 130 4- 180 °С. Качественное графитовое покрытие образуется при t > 180 °С, интервал оптималы-о: ~ í = 200 240 °С.. Значительный рост толщины Си покрытия до 30 мкм наблюдается при t > 150 °С. При t > 200 °С медь вступает в реакцию с. железом, что исключает возможность образования' равномерного покрытия без применения задигных сред; '

- влияние пористости на скорость роста толщины покрытий имеет место до образования первичного слоя' и с увеличением. По от 9 V II /2 до 20 35 % бто время растет от 10 до 20'кж при образовании покрытия.

Повышение пористости способствует образованию графитового покрытия больней толщины: 25 мкм у образцов с По = 10-15 % до 60 ьим у образцов с По = 30 35 % после 10 мин обработки.

5. Установлено, что между Л С и материалом подложи образуется переходная зона глубиной 5*7 ют.!, состоящая из неравновесных твердых растворов. Диффузии медного покрытия в матрицу основного материала не происходит.

6. Выявлены различия в структуре графитового покрытия, получаемого окунанием спеченных заготовок в коллоидную эмуль-

ост графита, по сравнетш с по-фнтиеи получаемым при их вибрационной обработке.

7. Установлено усиление влияния графитового покрытия, полученного при вибрационной обработке спечешовс заготовок, по сравнения с получгшшм окунанием их в коллоидную эмульсив графита, на формирование структуры гсрячеатамповенного материала: понижение общей и поверхностной пористости при одинаковое энергетически затратах; уменьшение степени общого и локального обезуглероживания углеродистой стали. Такое влияние связано с умекьиением потерь на внешнее трение при ГШ заготовок I обеспечением зшзитн их от обезуглероживания.

3. Определено, что использование двухслойных покрытий графит-медь с толщиной медного слоя до 10 мкм на пористых заготовках позволяет предотвратить дкффузто углерода смазки а «атркцу основного материала.

9. Установлено, что коррозионная стойкость образцов с 1о = 20 >25% после 30 мки знброударной обработки повнжает-!я в 1,3 раза, а образцов с Ж покртгтиеи толгппюй 10 4- 23 ,<ны в 7 10 раз по сравнению с с печенными изделиями з ис-

СОДНОМ СОСТОЯНИИ.

10. Еибрационная обработка заготовок с формированием гранитового покрытия толщиной от 30 до 40 ьеш позволяет повысить :редшоа твердость горячептампозоншп изделий после закалки на :5 34 %, износостойкость при Р = 3 Ша я V » 0,68 м/с з одоэиях сухого трег-кя в 1,35 * 1,4 раза, снизить плоаадь бе~ ых-пятен по. изделию з.1,5_* 2 раза по срависшго с -изделиями, •олученннми из заготовок, смазанных окунанием з эмульсию рофита.

'II. Составлены рекгленд/иши по дракгическо?ту попользована результатов исследований.

Внедрение технологии Щ "рояшс подборщика1' из

аготовок, подвергнутых вибрационной обработке позволяет ло~ яейтъ як'сплуатйцношше свойства я качество поверхностного ася изделий, производительность труда. Ожидаемый годозо-л ксномипясний зфг^зкэ от внедрения на. НО "Рсатсельмая" детали злего наименования составят 15,4 гиа.руб»

Основные - положения диссертации опубликованы в следующих работая:

1. Батиенков В.Т., Кононенко С.Д., Бахала 3.G. Технол гнческие смазки для горячей шташовим порошковых материалов , Горячее прессование: Тез. докл. УП Всесопзн. науч.-техн.конф - Новочеркасск, 1988. - С.23.

2. Батиенков В.Т., Кононенко С.Д. Кинетика процесса образования технологических покрытий на порошковых заготовка при вибрационной обработке // Свойства порошковых композиционных материалов и покрытий, технология их получения с приме нением импульсных нагрузок и обработки давлением: Тез.докл. Мажреспубл. научно-техн. конф. - Волгоград, I9S9. - С.151.

3. Батиенков В.Т., Скориков A.B., Кононенко С.Д., Байда ла Э.С. Влияние виброударной обработки на структуру и свойства поверхностных слоев порошковых спеченных материалов н основе железа // Пластическая деформация в порошковых технологиях: Тез. докл. сбъед. сесс. пост, семинаров "Пласткческа деформация сплавов и порошковых материалов". - Томск, 1990.

П ЪТ о • «-" — ■

4. Батиенков З.Т., Кононенко С.Д., Кособоков И.А., Дре-ев Г.А. Особенности образования технологических покрытий пр вибрационной обработке пороговых спеченкцх материалов на ос нозе келеоа // Современные материалы в машиностроении: Тез. до-сл. регион, конф. молодых ученых1и специалистов научн. орган, и предприятий. - Пермь, 1990. - С.34.

5. Батиенков В.Т., Дреев Г.А., Еердкцкац H.H., Дорофе-еь В.Ю. Кинетика структурных изменений поверхностного слоя порошковых спеченных изделий в процессе виброударной обработки // Порошковая металлургия и области е" применения: Тег;, докл. к зональному семинару. - Пенза, 1990. - 0.48.

6. A.c. }>• 1227337 СССР, МКИ В22Р 3/14. Установка для горячей штамповки изделий из лороака / Дорофеев D.P., Вол-ксгок Г.Li., Батиенков В.Т. и др. - W 3618134/22-02; Заявл. 30.11.64; опубл. 30.04:.86. Бкл. Ь* 16. ■

7. Пол, решение # 4668193/31-02 ИО! Е22Р 3/02 Способ горячей штамповки пористая заготовок и устройство для его осуществления / Дорофеев Ю.Г., Батиенков В.Т., Родион« Куллжская Л.Б., Вензик H.H. /,

m-r-r

1»1. А.

/