автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.04, диссертация на тему:Основы обеспечения качества и работоспособности прецизионных пар трения, создаваемых с использованием вакуумной ионно-плазменной технологии

Акодзмпя наук РЗ Институт цекановздевия ш. Л.Л. Влагонравоза

Для служебного пользования Зкз Гз

На правах рун'писи УДК 621.9.048.7 + 531.43

ЕСРОЗЕИ Николай Алексеевич

ОСНОВЫ 052СП5ЧЕЙЙИ КАЧЕСТВА И РЛБОТОСПОСОБНОСТ11 ПРЕЩЕЗИОННЫХ ПАР ИШ, С03ДШ22Й Г ИОТОЛЬЗОВАШШ ШШШОШ ШШОЧШШШШ ЗЕЯГ, ш

Специальность 05.02.04 - Трение и износ в машинах

АВТОРЙЭВРЙТ диссертации на соискадао учсггоЗ степени доктора технических наук

Москва - 1995 г.

А;/ С^-Г /

Работа кшолнена в институте Маановедения им. А. А. Елаго-

иравова

Официальные'оппоненты - доктор физико-жтештическюс неук,

• профессор

Б. М. Александров, . - доктор'техЕкческих нгук, профессор В.Г. Ппвдов, - доктор технически: ноук, профессор М.К. Марахтанов

Ведущее предприятие - Национальный институт авиационных технологий ■ ....

Защите диссертации состоится "_ » бг+Ш9С£р9(1995 :

в •часов на заседании диссертационного. совета Д034201 при Институте Моппноведения им. A.A. БлагонравоЕа РАН в помещении конференцзала по адресу: I0I830, Москва, центр, ул. Грибоедова,

С диссертацией мозно ознакомиться в библиотеке Института Маш новед^ыш РАН по адресу: Москва,- ул. Бардина, 4. Тел. 135-55-16

Автореферат разослан " ^" igg5 г4

- Отзыв на автореферат, заверенный гербовой печатью, просим направить в'адрес Института: Москва, центр, ул. Грибоедова, 4.

Ученый секретарь г

диссертационного Совета д.т.н., профессор / Усков М.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность проблема. Эффективность функционирования (точнос-ь позиционирования» герметичность, несущая способность газового ноя, надежность , долговечность и т.п.) многих машин, механизмов и эиборов обусловлена качеством изготовления и работоспособностью мцизионных пар трения. Детали прецизионных пар трения изготавлива-р с большой точностью, высокой чистотой поверхности п, кйк правило, з твердых и высокотверднх материалов.

Основными требованиями, предъявляемыми к прецизионным парам зляется малая величина 153носа за весь период работы, высокие изкос-згойкость и стабильность малых по величине сил трения между деталя-I и контактная прочность.

Обеспечение качества и работоспособности прецизионных пар трен! достигается рациональным конструированием, подбором ысокоэффект-зных материалов и методов их технологической обработки, выбора сма-эчннх материалов и покрытий.

Б делэ создания новых машиностроительных материалов и улучшения с свойств объектом повышенного внимания.исследователей и разработч-сов являются поверхностные слои твердых тел. Именно они в значител-юй степени ответственны в реальных деталях за износостойкость, !личину потерь на трение, коррозионную и усталостную прочность, ряд эугих служебных (функциональных) характеристик материала. Однако >змошость градационных методов модифицирования поверхностей в осн-шом исчерпаны. Принципиально новые перспективы открывают тбхнолог-I, основанные на воздействии на поверхность концентрированными пот-;ами энергий и веществ и, в частности, вакуумные ионно-плазменные Ш) метода.

Разработка материалов триЗотехнического назначения тесно связа-! с технологией создания повер' постных слоев с требуемым комплексом шботехнических свойств. Технологическое направление повышения раб-'оспособности заключается в определении оптимальной технологии пол-[ения покрытий при обеспечении заданных параметров качества. Актуа->ным является исследование всех возможных для даннс 'о метода нане->ния технологических' режимов на изменение параметров качества и

создание на основе полученных результатов новых оригинальных технич еских (технологических) решений и общих принципов получения качестг енных покрытий с определенным комплексом слукебных свойств.

Работоспособность покрытий с точки зрения обеспечения как высс ких триботехнических свойств, так и сопротивляемости системы "покры тле - основа" механическому воздействию от внешних силовых эксплуат ациокных нагрузок, во многом определяется напряженно-деформированнк состоянием (НДС) материала (среды) в контактной зоне.

Современные метода расчета параметров контакта и напряжение деформированного состояния твердых тел с покрытиями требуют мощног программного обеспечения и использования ЭВМ, либо имеют доеольё громоздкий вид или невысокую точность и не вполне пригодны для инже нерных расчетов.

С этой точки зрения актуально создание аналитических решения которые позволяют наиболее просто-и наглядно проанализировать влия* ие различных параметров на контактные характеристики и НДС слоиста тел. Актуально создание методов расчета несущей способности и износ остойкости , а также методологии оптимизации толщины покрытия уже к этапе проектирования узла трения.

Задачи оптимизации, как правило, многопараметрические задачи корректность решения таких задач для условия контактирования и трвЕ ия слоистых тел во многом зависит от знания истинных численных зная ений, входящих в оптимизационную задачу, расчетных параметров, .этой точки зрения актуальны разработка и создание методов расчета методик экспериментального определения таких параметров как величин остаточных напряжений, упругие характеристики и коэффициент термин еского расширения материала слоя.

Работа выполнялась в соответствии с координационными планами I СССР в области естественных наук и фундаментальных проблем машине строения (Постановление АН СССР № 642); заданиями и программами Пре зидиума АН СССР, Российской АН, ГКНТ СМ СССР, Миннауки РФ "Повышен! надежности системы "машина-человек-среда", "Машиностроение и технш огня", "Безопасность населения и народохозяйственных объектов с уче том риска возникновения природных и технологических катастроф", "П} оизводства, технологиями и машины будущего"; проектом Российски фэнда фундаментальных исследований $ 93-013-16916; планами совмест!

: работ с научно-исследовательскими институтами , тохничесними цен-, йми ГДР, Финляндии; планами ШГК "Надежность машин" и другими.

Цель и задачи работа. Целью данной работы является разработка 1учко обоснованных принципов выбора материала и вида ВИП покрытая, строения ВИП технологических процессов и устройств, обеспечивающих ;сокие тркботзхничвскио характеристики к увеличение; работоспособно-и ряда имэнщих массовое применение прецизионных пар трения.

Для достижения указанной цели рэиались следующие задачи:

1. Раскрытие на основа экспериментальных исследований законсмер-¡сти формирования, трения, износа ¡1 работоспособности ряда твердо-;азочных и износостойких покрытий, создаваемых.с помощью ВИП техно-гий и работающих з условиях трэшш, шдиирухзщих работу характерн-

, имеющих массовое распространение прецизионных пар трения;

2. Разработка оригинальных технологических хфоцессов и техшчо-их средств получения покрытий, обеспечиваниях повыше'чго качества крытий, воспроизводимость и высокую производительность процесса, а юга их практическая реализация;

3.Разработка инженерных методов расчета параметров контакта, определения давления и напряжений в контактной зоне, остаточных прязкэний, модуля упругости Оса и коэффициента термического расшитая покрытий и поверхностных слоев;

' 4. Разработка методологий к инженерных методов расчета несущей эсобности и износостойкости, пр1шцшх0в оптимизации толщины покрыт, геометрических параметров профилированного регулярного микрорел-£а комбинированных поверхностных слоев, выбора физико-механических рактеристик материалов контактируешх тел.

Научная новизна. На основе экспериментальных исследований шологии получения, трения и .изнашивания твердосмазочных и гасостойких покрытий установлены ранее неизвестные закономерности &орг.ировании структуры покрыта, влияние их на качество (служебные зйства) и работоспособность тел с покрытиями.

Показана принципиальная возможность получения с использованием I метода качественных, очень тонких (а 50 1) с высокими триботехн->скимя свойствами пленок органических веществ.

Для покрытий из дисульфида молибдена установлены в зависимости температуры процесса осаждения зоны структур: лх превращений, каж-I из которых обладает определенными триботехническиш свойствами

и преимущественной.структурой кристаллитов. Установлено, что структ ура и тркботехнические свойства дасульфдаолибденовых покрытий так ге зависят от толщины покрытия,. вида и величины прикладываемого мишени и обрабатываемой поверхности потенциалов, материала подложки состава мишени.

Показана принципиальная возможность создания микрорельефа ионе ым травлением и получение на основе рззработашшх технологий комбии ировакшх покрытий (поверхностных слоев), обладающих высокими трибе техническими характеристиками.

Установлено, что твердые износостойкие покрытия, наносимые ВУ методами, подвергнутые тонкой механической обработке (доводке) по« нанесения, обеспечивают существенно (до 30%) более высокие триботег нические характеристики.

Показано, что при абразивном изнашивании твердых износостойки ВИЛ покрытий имеет место при определенных (критических) толщине локальное разрушение ("продавливание") покрытий в результате исчерг ания ими несущей способности.

Установлена прямая зависимость мевду степенью подготовки (очис тки) обрабатываемой поверхности и качеством получаемых покрытий I 'материалов самой различной- природа (органических, неорганически веществ), в Биде твердых износостойкий или антифрикционных покрытой

На основе рассмотрения механики контактного взаимодействия жри волинейного штампа с двухслойным полупространством решена контактн-.ая задача и разработан оригинальный инженерный метод расчета парам? тров контакта (полуширины, максимального внедрения и величины давле ния в центре контактной зоны) и распределения давления по площадо контакта. Выведенные достаточно простыв , удовлетворительной точное ти аналитические выражения применимы для широко используемых в маш* ностроении материалов и случаев контакта криволинейных тел, обеспе* иващих контакт в виде круга, эллипса или полосы. Показано, что случае применения твердых покрытий эпюра распределения давления г контактной зоне мошт значительно отличаться от герцевской. В рамкг предложенного метода решения контактной задачи получены расчетнь зависимости для определения параметров контакта для многослойнь покрытий и поверхностных слоев, имеющих на своей поверхности регул} ный профилированный микрорельеф.

Разработана методика инженерного расчета несущей способности и! с покрытиями по критерии возникновению пластической деформации, жазано, что существует ряд толщин покрытий при определенных отнош-кях упругих характеристик и пределов текучести материалов слоя и ¡новы, при которых, твердые износостойкие покрытия обеспечивают снятие несущей способности (эффект "разупрочнения"), а при наличии »лее мягких поверхностных слоев - повышение несущей способности |ффект "субупрочнения").

Разработана методика расчета износостойкости поверхностных юев, имеющих регулярный профилированный микрорельеф, заполненный ¡ердосмазочным материалом. Эта методика базируется на кспользов-гаи экспериментально-расчетного метода оцв5Пси износостойкости с ¡пользованием физически информативных штариаитов и учете фактичес-к эпюра давления и размеров контактной зоны.

Разработаны методологии подбора материалов (физике механических ¡рактеристшс) и расчета оптимальных толщин покрытия и размеров рел-фа из условия обеспечения максимальной несущей способности и треб-мои износостойкости уже на стадии конструирования узла трения и '0 модельных испытаний.

Получены оригинальные расчэтно-экспериментальные методы опрэде-ния остаточных напряжений, модуля Юнга и коэффициента термического ¡сшрения материала покрытия или поверхностного слоя.

Сформулированы научно-прикладшэ (механико-технологические) ишциш создания и обеспечения работоспособности и качества предаз-1шшх пар трения, создаваемых с использованием ВИЛ покрытий и позе-ностных слоев с еысокеш триботехкическими характеристиками.

Новизна разработок защищена 18 авторскими свидетельствами на обретения.

Практическая ценность работы. Проведенные теоретические и эксп-иментальныэ исследования явш—сь основой для создания ряда новых ¡игиналькых технологических процессов получения покрытий с требуем-[ комплексом триботехнических свойств (см. а.с. й 595910, 597244, Л 1034458, № 1019902, Л 1071665, й 1141785, & 1154972, 1218717, # 1259692, Й 1383844, й 1518581, № 15015Ч, № 1668764, 1684549 ).

Разработаны и внедрены в производство ряд технологических

процессов по получению рабочих, поверхностей:

- на опорах приборных газодинамических подшипников;

- на контактных уплотнительных кольцах, используемых для герм еткзации в насосах по перекачке скикенных гвзов и жидких продукта нефтехимии;

- на бесконтактных уплотнительных кольцах, используемых в комп рессорах и турбонагнетателях;

- на шестернях шестеренчатых дозировочных насосах, используемы в производстве синтетических нитей;

- на цилиндрических опорах сколькения блока вращающихся голово цифрового видеомагнитофона.

Разработаны инженерные методы расчета несущей способности, изн осостойкости, остаточных напряжений, параметров контакта, модул Юнга и коэффициента термического расширения материала покрытия.

Разработаны конструкторские документации и изготовлена установ ки по ионному травлению (фрагментированию) рабочих поверхностей дет алей тркботехнического назначения и по нанесению покрытий на длинно мерные детали.

Реализация работы в промышленности. Результаты работы внедрен у производство: на предприятии им. Лавочкина, ММЭА, заводах НПО "Гр ознефтьгргсинтез", "Нижнековгораднвфтеоргсинтвз", ЦКТИ им. Ползуно ва, ВНЮТР и ряде других машиностроительных предприятиях.

Общий экономический эффект составляет более 1.5 млн. руб ( ценах до 1990 г.).

Автор залшает:

I. Основные'закономерности трения и изнашивания твардосмазочны покрытий на основе дисульфида молибдена, органических материалов и износостойких покрытий на основе нитрида титана, алюминия и нэкотор ых других химимческих соединений;

2.. Основные закономерности формирования структур покрытий основе дисульфида молибдена, нитрида титана, нитрида алюминия обеспечения ими качества и работоспособности;

3. Принципы повышения износостойкости (долговечности) твердосм азочных покрытий на основе дисульфида молибдена и графита путем соз дания на поверхности профилированного регулярного микрорельефа;

4. Оригинальные технические решения по повышению качества

зботоспособностн и воспроизводимости свойств покрытий, получаемых 01 методами;

5. Расчетные метода аналитического определения параметров конт-ста, эпюр давления и напряжений в контактной зоне для плоской и юстранственной контактных задач при статическом внедрении криволи-зйного итампа в двух- и многослойное полупространства;

6. Методы расчета и методики экспериментальной оценки остзточн-с напряжений, модуля Юнга и коэффициента тергагаёского расширения атериалов покрытия;'

7. Методологии сценки работоспособности и методов расчета несу-зй способности и износостойкости тел с покрытием, а такхе оптимиза-т толщины покрытия и выбора физико-механических'характеристик мат-эиалов контактной пары по критериям максимальной несущей способнос-1 или износостойкости.

Аппробация работы. Основныэ результата исследований докладывал-зь на международных, всесовзных, республиканских, гор ¡неких и дру-пс конференциях и семинарах:

1. На 2-ом симпозиуме по плазмотехнике, Швейцария, Люцерн, 391 г.

2. На 3 -ей Трибологпческой конференции. Будапешт, 1983 г.

3. На Международной научной конференции "Трение, износ и смазо-ше-материалы". Ташкент;, 1985 г.

4. На Всесоюзных научно-технических симпозиумах "Современное юктротермическое оборудование для поверхностного упрочнения детал-5: машин и инструмента". Саратов, 1988, 1990 гг.

5. На Всесоюзной научно-технической конференции "Теория трения, даоса и смазки". Ташкент, 1975 г.

6. На Всесоюзной научно-технической конференции "Трибоника и {тифрикционное материаловедение". Новочеркасск, 1980 г.

7. На Всесоюзной научно-технической конференции "Трение и изна-гоание композиционных материал У'. Гомель, 1982 г.

8. На Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение над-етости смазываемых узлов трения авиационной техники на основе сове-юнетвования технологии применения и унификации смазочных материал-з". Москва, 1983 г,

9. На Всесоюзной научно-технической конференции "Износ машин и

методы защиты от наго". Брянск, 1985 г.

10. На Всесоюзной научно-технической конференции "Ионно-лучев! модификация материалов". Каунас, 1989 г.

11. На Всесоюзном научно-техническом совещании "Ноше мето, нанесения покрытий напылением". Ворошиловград, 1976 г.

12. На Всесоюзном научно-техническом совещании по уплотнител-ьной технике. Сумы, 1988 г.

13. На Московских научно-технических конференциях "Триботехник - машиностроению", Москва , 1985, 1937, 1989,

14. На Всесоюзной научно-технической конференции "Износостойко сть машин". Брянск, 1991 г. .

15. На научно-технических конференциях в Хабаровске (1977 г. Москве (1935, 1990 гг.), Киеве (I98S, 1937 гг.), Ереване (1986 г.)

Публикации по теме. Основное содержание Диссертации отражено 3-х монографиях и 79 статьях (включая авторские свидетельства) . отечественных и зарубежных научно-исследовательских журналах и сбор никах трудов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения и глав, заключения, списка литературы, актов о внедрении результате и приложения, которое содержит промэауточные математические выкла^ ки. Работа содержит У€С страниц машинописного тексте рисунков, Z3> таблиц, список литературы кз Уо£ наименований.

• _ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе на основании литературных данных проанализировг ны вопросы создания качественных, работоспособных поверхностных слс ев и покрытий с материалозедческой и технологических позиций, мехш шш контактного взаимодействия, принципов обеспечения требуемо] комплекса триботехнических и механических свойств.

Одним из эффективных методов модифицирования поверхносте . являются вакуумные ионно-шшзмешые метода. Основным достоинств; данных методов является возможность достижения весьма высокого ypoi ня физико-механических свойств материалов в тонких поверхности! слоях, а также получение плотных "чисто" керамических покрытий, не, остижимых традиционными методами. Положительным свойством ВИЛ мето, ов является также возможность обеспечения высокой адгезии покрытий

эдложке и равномерности покрытий по толщине на большой площади под-эжек, варьирование состава покрытия в широком диапазоне в пределах дного технологического цикла за счет простого изменения парциально-э давления реакциошоспособного газа или состава распыляемой мише-и, получение высокой чистоты поверхности покрытий ( в ряде случаев з требующих дополнительной механической обработки). Экономическая йективность ВШ технологии связана с весьма малым расходом композитов, входящих в состав модифицированного поверхностного слоя (порытая), который составляя доли объема деталей, позволяет увеличива-ь срок их технической годности во иного раз. Большим достоинством Щ технолопш является экологическая чистота производственного цик-

3.

Толщины покрытия или слоя, получаемых ВИЛ технологиями, как равило, не превышает 100 мкм (наиболее используемой являются толщ-за 3 - 20 мкм). Это предопределяет применение ВШ покрытий, в осно-:юм, для прецизионных изделий машиностроения и приборе .¡троения.

В главе рассмотрены и проанализированы физические основы ВИЛ зтодов и техника получения ВШ покрытий и модифицированных поверхн-зтных слоев методами катодного (МКР) и магнетроиного (МИР) распыле-•ш, конденсации металлической плазмы при одновременной ионной бомб-эдировке конденсата (КИБ), реактивного электронно-плазменного осаж-зния (РЭП).

Практика использования ВИП покрытий в узлах трения показало их ¿сокую эффективность. Значительный ресурс в обеспечении триботехни-эских свойств тел с покрытиями заключается в материале, из которого эстоит покрытие. Вопросы материаловедения ВИП покрытий тесно сеязз-I с технологией их получения. Технологическое направление обеспече-1Я работоспособности и повышения качества ВИП покрытий заключается разработке оптимальной экономически выгодной, воспроизводимой и ¡сокопроизводительной технологии.

В трудах Семенова А.П., Ве^ещаки A.C., Рыжкина A.A., Волина ,М., Ройха М.Л., Аксенова И.И., Кузнецова Г.Д., Палатника Л.С., >мника Ю.Ф., Мовчана В.Д., Бабад-Захряпина A.A., Арзамасова Б.Н., истина Ю.М. ..Белого A.B., Андреева A.A., Григорова А.И., Купченко .В., Фукс-Рабиновича Г.С., Matthews Ä., ShillerS., .'/elssmantel С., icobson В.Е., Teer D.G., Thornton J.А., Sumren J.E., Мшг W.D.,

Mattox D.H., Bunshah R.P., Spalvins Т., Korhonen A.S., Holleck H. : других рассмотрены и проанализированы вопросы триботехнического мат ериаловедения ВИЛ покрытий и поверхностных слоев, связь состава структуры с технологическими режимами получения и служебными свойст вами, даны рекомендации по применимости покрытий и технологий дл деталей машин и инструмента.

На основе анализа большого количества литературных источников авторских свидетельств и патентов в первой главе рассмотрены законо мерности трения и изнашивания покрытий, даны принципы подбора матер налов покрытий, технологические особенности различных методов нанес ения, приведены конкретные примеры применения ВИЛ технологий и покр ытий. Показано, что, хотя однослойные покрытия из элементарных веще ств и простых химических соединений достаточно эффективны для триб отехнического использования , перспективными являются композиционны (на основе сложных химических соединений) и комбинированные (многое дойные, гетерогенные по типу твердого сплава) покрытия (слои). Одна ко в настоящее время практически отсутствут принципы получения таки покрытий и слоев, кроме практики применения композиционных компактных материалов и частных положительных результатов по созданию коми озиционных или комбинированных БИЛ покрытий.

Интенсивность изнашивания твердых тел определяется напрякенн деформированным состоянием поверхностных слоев, уровнем и градиенте физико-механических свойств материала слоя по глубине, а также кони ентрэцией, размером и характером распределения инородных включени и пор в приповерхностном слое. Тонкие и тем более субтонкие ВИЛ пон рыгая имеют близколекащую к поверхности и, в силу природы их образе вания, резную границу.раздела, которая являясь сильным концентрато]: ом, может значительно изменять шля деформаций и напряжений, возни» ащие от контактного взаимодействия таких тел. Помимо влияния к износостойкость тел с покрытиями, резкий градиент физике механических свойств на границе раздела обуславливает необходимое! рассмотрения работоспособности системы покрытие-основа с точки зре* ия обеспечения несущей способности , исчерпания прочностных характе ристик в результате механического воздействия. Оценивать работоспос обность тел с покрытиями желательно уже на этапе проектирован! узла, что возмокно путем решения контактных задач и на их осное

доведения расчетов на прочность.

Трудами отечественных и зарубежных учещх Штаермана И.Я.,Алэк-:андрова В.М., Гадина Л.А., Коваленко Е.В., Горячевой И.Г., Можаров-жого В.В., Воровича И.И., Попова Г.Я., Sneddon I.V., Keijers P.,Ch-2n '.V.T., Gupta P.K., Matthewaon И. J., Komvopoulos K., Jonnson K.L. и jpyrax разработаны аналитические и численные методы решения контак-сных задач для слоистых тел, тел с покрытиями. В ряде частных случа-эв результаты их решения можно применять для инженерных расчетов параметров контакта, давления и напряжений в контактной зоне.

Способность системы покрытие-основа обеспечивать нормальное функционирование детали с покрытием при треши монет корректно оцен-зна лишь при условии учета остаточных напряжений, величина которых юкет быть а ряде случаев расчитана при наличии сведений о физико-леханических характеристиках материала покрытия. В данной главе рассмотрены и проанализированы расчетные и экспериментальные методы определении модуля Юнга, остаточных напряжений и коэффь-циентэ ликей-гого термического расширения. Рассмотрены также количественные характеристики таких основных параметров качества тел с покрытиями триб-этехкического назначения, как несущая способность, износостойкость и знтифрикционность; расчетные методы оценки прочностг и т'чносостойхо-:ти.

■ В конце главы сформулированы цель и задачи работы.

Во второй главе рассмотрены вопросы формирования, изнашивания и грения покрытий из органических веществ и из дисульфида молибдена, создаваемых с использованием метода ионного распыления.

Природные прочностные и антифрикционные качества органических веществ предопределили их применение в качестве покрытий для сверхпрецизионных узлов трения (газодинамических подшипников приборных навигационных систем, узлов трения хронометрических систем). Для исследования и разработки технологии получения качественных покрытий Зыла использована лабораторная установка ионного (катодного) распнл-эния. Исследование триоотехнич-эскик сеойств покрытий из органических соединений носили комплексный характер и проводились на■специальных машинах трения, имитирующих работу газодинамического подщиплет« (ГДП). Для оценки работоспособности и диапазона npir.it.лмости твердо-смазочных покрытий был разработай исгытзтелм'нЯ стенд а. с. У

6Ш35), позволяющий производить испытания материалов и покрытой применительно к широкому диапазону типоразмеров ГДП. Толщина наносимых покрытий составляла 40 - 50 к, измерение которой является трудоемким и сложным делом. При данных исследованиях для определения толщины использовался метод лазерной элляпсометрии. Для практически) целей был разработан метод определения толщины покрытия, оснований на растворении образца-свидетеля с покрытием и измерении поверхностного давления пленки смазочного вещества в .ванне с растворителе», (а.с. * 917057).

При изучении технологии получения качественных смазочных плеши большое внимание было уделено вопросу подготовки (очисткй")поверхнос-ти твердого тела перед нанесением покрытия. В результате этих исследований было показано высокая эффективность очистки металлических I керамических поверхностей бомбардировкой- ионами аргона. Процесс! нанесения смазочной органической пленки производились путем окунани* в раствор исследуемой смазки в растворителе (метод "окунания" - МО и термического испарения органического смазочного материала в вакууме в течение определенного времени (метод .термовакуумного испаренш -ЫТВ).

Исследованию подвергались органические смазочные материалы различной Структуры : а) ациклической (линейной) - стеариновая кислота бегеновая кислота промышленной чистоты и перекристаллизованная, сте-арат калия, стеарамид; б) циклической с боковыми цепями - I-третбутилцшшэгексанкарбоновая кислота; в) разветвленной с бензольными кольцами - трикрезилфосфат. В качестве подшипниковых материало! (подложек) - корундовая керамика и твердый сплав ВК6-0М.

Предварительные триботехНические испытания, проведенные пр: комнатной и повышенных (до 140° О) температурах и направленные н; отбор работоспособных смазочных материалов, показали перспективност: стеарата калия и бегеновой кислоты (смазочные пленки наносились мет одом МО на поверхности, очищенные ионной бомбардировкой).

В дальнейших триботехнмческих испытаниях изучалось влияние мет ода нанесения органических смазочных материалов на коэффициент трен ия и долговечность (количество циклов пуск-остановка). Из-за разлож ения при нагреве стеарат.калия методом МТВ не наносился; бегенова кислота наносилась методами МО и МТВ. Результаты испытаний (табл. I

казали, что при сравнительно одинаковых значениях коэффициента ©ния несколько лучшим показателем по долговечности характеризуется гвновая кислота, наносимая методом ШВ (долговечность определяла, количеством циклов пуск-остановка до момента достижения коэ<$ади~ [та трения равного 0.5).

Таблица I

Результаты испытаний твердосмазочных органических покрытий на долговечность (в циклах пуск-остановка)

Материал образцов Смазочный материал Метод | N нанесения ! 4 .Коэффициент ватжашот, %

А1203 - А120^ п2о3 - А12о3 Без смазки* Баз смазки - 50-100 3150 10

А1203 - А120э Сгеарат калия МО МКР+МО 6800 6650 33 21.5

Бзгеновая каслата МО МТБ МКР+МТВ 6600 9200 10700 23.5 6.2 9.1

А1203 - ВК6-0М Стоарат калия МО МКР+МО 8350 8300 ?.8 19

Вегековая кислота МО мгв МКР+МТВ 8600 ШОО 9350 18 11.5 II.3

Очистка бомбардировкой иоиа!.я аргона. - Ультразвуковая очистка по заводской технологии подготовки деталей газодинамических подшипников перед сборкой.

Для повышения долговечности работы смазочных пленок был рэзрзб-тан комбинированный метод та получения, заключающийся в создании на оверхности подложки двухслойного покрытия, состоящего из нижнего олимерного слоя и верхнего антифрикционного. Полимерный слой созда-ался путем катодного распыления (МКР)- бомбардировкой ионами аргона ишени из смазочного материала, на который затем наносился антифрик-ионный слой методом окунания ели термовэкуумного испарения. Полиме-ный слой, образуясь на поверх!: сти твердого тела в результате сшив-и отдельных фрагментов смазочного материала, прибывающих на поверх-:ость а обладающий наличием большого количества свободных связей, 1беспечивает высокую адгезии как к поверхности твердого тела, так и ; слою наносимого на него смазочного материала. Результата испытаний сокрытий, полученных "по комбинированной технологии (см. табл. I) юказали их хорошую работоспособность. Применяемый заводской метод

обеспечивает ГДП в 4-5 раз меньшую долговечность.

Проведенные исследования показали, что работоспособность и ка' ество смазочных органических покрытий зависит от адгезии их к под» шее, определяемой в значительной мере эффективностью очистки повер; ности от загрязнений, способом получения граничных смазочных слоев условиями контактного взаимодействия (нагрузкой, геометрией контак ируемых тел и толщиной смазочной пленки). Испытания смазочных покр тий, нанесенных различными методами, продемонстрировали наибольш; долговечность покрытий, полученных методами MTB и МКР+МТВ, что oöei печивалось высокой адгезией благодаря предварительной очистке и ак1 иващш поверхности бомбардировкой ионами аргона и последующему, тер! ическому методу нанесения смазки, а также проведению процесса очис ки и процесса нанесения смазочного вещества в одной вакуумной каме' без промежуточной разгерметизации.

Результаты исследований по технологии получения, структур составу и триботехкиче ским свойствам ВИЛ покрытий из MoS2 содержа' ся в трудах Spalvlns С., Buck V., Reichelt К., Bergmann Е,, Семено: 1.П., Григорова А.И., Нокенкова М.Б. и других.

Автором совместно с А.П. Семеновым, М.В. Ножежсовым и Н.Т. Фа, аковой были проведены исследования по изучению влияния ряда технол гических параметров на структуру и триботехнические свойства покры1 ий из MoS2 , разработан ряд оригинальных технических решений, напр; вленных на повышение качества покрытий и эффективности технологичен ких процессов.

Для - исследований использовали установку ИОН-IB, ревлизуюш. процесс ионного (катодного) распыления на постоянном токе и в высо; очастотном (ВЧ> разряде. Триботехнические испытания покрытий произ: одились на стенде, реализующем торцевую схему трения. Исследовав структуры осуществлялось на электронографе ЭР-IOO методом на "отра; ение".

О целью повышения адгезионных характеристик твердосмазочно покрытия из MoS2 к подложкам, материал которых имеет возможное выдерживать высокие температуры, была разработана оригинальная тех ология (а.с. № II4I785 ДСП). Суть предложенного технического решен заключается в нанесении покрытия MoS2 на подложку, предваритель: нагретую до высокой температуры. В процессе нанесения покрытия тем

зтура плавко снижается, что обеспечивает получение переходного эя переменного состава - от чистого молибдена до стехиометрическо-досульфзда молибдена. Переходная зона может быть получена и по ¡ггому техническому решению ( а.с. М 10716665), не требующего обье-л'х высока температур и заключающегося в приложении к подложке и звном уменьшении отрицательного потенциала от высокого значения в 10Л9 процесса осаждения покрытия до нулевого. Такое изменение пот-даала или температуры позволяет получать переходные сло}1 по соста-, изменяющемуся от металла до дахалькогенвда этого металла для раз-пшх дихалькогенидов переходах металлов (йо32, и т.п.).

Исследования влияния температуры подлога® на структуру покрытий 32 и триботехтческие свойства представлены в таблице 2.

Таблица 2

Структура и свойства пленок МоЭ0, напылениях при различных температурах подложен

эмпература Структура Длитель- Установив- Размер Цвет

подложки, ность шийся коэф- зерна А покрытия

К приработки фициент вдоль оси

трения [10103

293 - 373 квази- _ 0.5 20 - 35 серый

аморфная

423 пояикрис- - 0.5 Юи - х20 корич-

таллическ. невый

.473 [1010] 10J 0.2 120 - 130 темно-

корич-

«л невый

523 [ЮТО] 105 0.2 180 - 220 черный

723 (1020J 105 0.2 230 - 250 черный

873 [1010] ю2 0.2 250 - 300 черный

373 - 1473 поликрис- - 0.8 SO - 100 серый

таллическ.

До температур 473 К покрытия имеют аморфную или поликристалл« скую структуру и не обладают антифрикционными свойствами. Диэпэзо-текператур 473-623 К, 673-72° К и 773-923 К характеризуются увел-энием размера кристаллитов, наличием текстуры и хорошими триботех-ческими свойствами. Превышение температуры подложки выше 923 К провождается ухудшением триботехнических характеристик, формиоова-ем поликристаллпческой структуры МоБ2, а затем чистого молибдена, казано, что благоприятная ориентация пленок Мс^ (базисной плоско-ью параллельно поверхности трения) в процес.э нанесения покрытий

во всем диапазоне исследованных температур не образуется. Однако процессе трения, в результате приработки такая текстура оргашзуе' ся. Для получения благоприятной для трения структуры пленок Mol непосредственно в процессе нанесения было предложено техничеею решение (а.с. Jé 1034456 ДСП), заключающееся в нанесении подслоя уг. ерода гексагональной структуры. Углеродная пленка уже в процео нанесения имеет ориентацию кристаллитов плоскостью (0001), паралле, ьной поверхности трения. При последующем нанесении покрытия Мо! кристаллиты дисульфида молибдена епитакиально наращиваются на орие: тирующий слой углерода с аналогичной ориентацией. При исследован влияния толщины покрытия, наносимых при температуре а 523 К, бы, установлено, что до 0.1 мкм покрытия MoS2 имеют квазиаморфную стр; ктуру; при 0.1 мкм образуется поликрасталлическая; при толщине 0.: мкм начинает зарождаться структура с осью C10T03, которая при дост) жешш толщины покрытия 0.3 мкм становится ярко выраженной. Плен IáoS2 толщиной 1.5-2 мкм обладают самой совершенной текстурой СЮ и имеют наиболее низкие значения коэффициента трения. Однако из» таких пленок в начальный момент процесса трения достаточно интена вен и, как показали исследования, долговечность покрытий MoS2 в oci овном обеспечивается пленками толщиной 0.5 - I мкм.

Вид потенциала (ВЧ, постоянный отрицательный), прикладываемый распыляемой мишени, не влияет на структуру покрытий MoS2> получаем! катодным распылением; в обоих случаях получается текстура И ОТО] -Коэффициент трения примерно на 2Ъ% был ниже у пленок MoS2, получе: шх ВЧ распылением, что, по-видимому, связано с дополнительной очи ткой наносимого покрытия колеблющейся ВЧ-плазмой.

, При исследовании влияния потенциала смещения было установлен« что в интервале -30 + -100 В пленки имеют текстуру И ОТО], низк коэффициент трения и максимальную долговечность. Повышение величи потенциала приводит к появлению мелкодисперсной кристаллической ст . уктуры и потере триботехнических свойств.

Исследования влияния материале подложки (корундовая керамика ШХ-15, нержавеющая ствль) не выявили отличий в структуре покрыта Коэффициент трения был. ниже у пленок MoS2, нанесенных на корундов керамику, что, по-видимому, связано о более низкой твердостью стал ных подложек и, как следствие этого, увеличением вклада деформацио:

ой составляющей коэффициента трения. Подтверждение этого вывода южно считать результаты триботехничэских испытаний, проведенных со ¡тальными подложками, имеющими на поверхности тонкие твердые износо-:тойкие ВИЛ покрытия под слови MoS^. Отмечено танке, что твердые •одложки обеспечивают большую долговечность пленок MoS2.

Добавление в распыляемую мишень из MoS2 при, ее изготовлении [еренковой серы приводит, как показали исследования, при небольших количествах (до 30 % об.) к улучшению триботехничесих свойств,при ¡ольших количествах ( >30 % об.) к появлению мелкокристаллической ¡труктуры и потере триботехнических свойств. Изучение состава покрытой MoS2, показавших хорошие антифрикционные свойства, установлено, rao он может быть описан формулой MoS2Sx (при 0,1 < х < 0,2).

Уникальные антифрикционные свойства таких материалов , как дисульфид молибдена или графит, широко используются для снижения трения i повышения долговечности прецизионных пар трения. По сравнению с традиционными методами нанесения пленок MoS2 ВИП методы обладают ipeимуществом, так как обеспечивают более высокие антифрикционные свойства и долговечность покрытиям из MoS2 без связущего. Значительно повысить долговечность поверхностей троння при незначительном снижении антифрикционных свойств можно путем создаш:; п* перхностного сомпозита. Для достижения этой цели в поверхности трения создается регулярный профилированный рельеф, который потом заполняется эффективным твердосмазочным материалом.

В ряде случаев для прецизионных некестких или изготавляемых из сверхтвердых материалов, а таете деталей с малыми размерами контактной зоны (узлы трения, относящиеся к высшим кинематическим парам), когда линейные размеры площади контактирования соизмеримы с размерами рельефа, получаемого традиционными методами (механическим путем), решение возможно с помощью применения ионного травления. Из практики получения интегральных схем известны высокие разрешимость и точн-эсть этого метода.

Автором совместно с Б.И. Сахаровым и А.П. Семеновым разработаны технологические процессы получения и исследованы триботехнические свойства поверхностных комбинированных, слоев, представляющих собой поверхность твердого .ела с регулярным профилированным микрорельефом (РПМР) определенной формы и степени заполнен"я площади контакта и

заполненным твердосмаэочным материалом.

Для получения ИМР на любых материалах, включая сверхтвердые, эффективным инструментом является ионный газовый шток, создаваемы! с помощью автономного многоаппертурногс ионного источника (типа Кау-фыана). Рельеф на поверхности деталей создавали путем вытравливаши материала через окна маски (шаблона), накладываемой на рабочую обрабатываемую поверхность. В данной работе в качестве смазочного материала использовали Мо32 и графит.

Испытания на износостойкость твердых поверхностей с РПМР, заполненным дисульфидом молибдена, наносимым катодным распылением, показали, что на долговечность работы такого комбинированного^слоя оказывают влияние метод нанесения твердосмазочного покрытия, глубин; травления рельефа и степень заполнения его смазочным материалом, площадь контактной зоны, материал полокки и Др. Основной результат проведенных исследований заключается в том, что создание регулярной профилированного микрорельефа позволяет существенно повысить долговечность работа твердосмазочного материала и узла трения в целом. Целенаправленно варьируя параметрами рельефа можно создавать оптимальные поверхностные комбинированные слои (покрытия), обеспечивающие требуемые тоиботахнические свойства.

Исследования на трение и износ в данной работе производились I основном с рельефам, полученным ионным травлением с помощью автономного ионного источника. Однако получение РПМР возможно также щи использовании технического решения (а.с. & 597244), реализующее эффект "плазменного конденсатора". В данной главе рассмотрены и описаны также технические решения, позволяющие повысить долговечност] комбинированного слоя с МоБ2 за счет создания благоприятной структуры и уплотнения смазочного материала, находящегося в углубления; рельефа (а.с. № 1684549); поверхностей трения деталей, изготовляемы: из антифрикционных конструкционных материалов (например, на основ' . меди) за счет создания износостойкой гетерогенной структуры, отвеча ющей правилу Шарпи (а.с. № 1518581).

Процесс травления (ионного фрагментирования) рабочих поверхнос тей был использован также для создания газодинамических канавок н уплотнительных кольцах компрессоров (см. более подробно об этом : главе 4).

Третья глава посвящена результатам исследований, выполненных, втором совместно с А.П. Семеновым, А.Р. Мареем, A.A. Громовым, A.A. орокко. A.A. Кецура и К.Г. Казаряном , по изучению триботехнических войств твердых игносостоШсих покрытий на основе нитрида титана, нтрида алиминия а некоторых других простых и слохных соединений, а вюге технике и технологии напыления указанных материалов методами ИОВ, МИР и РЭП. В качестве технологического оборудования в основном спользовались промышлешо выпускаемые установки ННВ-6.&-И1, МИР-2, ПН-3. Триботехнические исследования включали в себя испытания на бразивную стойкость, испытания на трение без сиазки и со смазкой по хемам торцевой и вал-плоскость.

Исследования технологии получения покрытий TIN методом КИБ пок-зали, что качество и воспроизводимость таких покрытий в значительн-й степени определяется обеспечением отсутствия пробоев на обрабаты-аемой поверхности в процессе ее очистки ионами металла. Стандартная ехнология, применяемая на установках типа "Булат", практически не озволяет избежать пробоев, так. как в процессе очистки обрабатываем-я деталь является катодом, находящимся по. высоким отрицательным отенциалом. Более эффективным приемом проведения процесса очистки вляется предложенная технология, разработанная б да яой работе, озволявщая снять функцию катода с обрабатывемнх изделий при обеспе-юнин требуемой степени очистки их поверхности и прогрева, это дост-гается применением ионного газоЕого потока, фэрмируемого автономным юншш источником типа Кауфлана.

Дня получения покрытий методом КИБ из сложных химических соеди-:eas3 с изменением состава по толщине были разработаны способ и шструкцзш составной мишени-катода( а.с. & I2I87I7 ДСП). Указанное 'Этническое решение было использовано для получешя композиционных :окрыгий (с высокими триботехническими характеристиками при трении в ухую) из титан-пгобаэвовой и титан-кобальтовой мишеней в среде азо-а.

В процессе исследовгагая технологических возможностей магнетрон-юго распыления для получения покрытий триботехкического нззначешш ¡ыли разработаны оригинальные технические решения, позволяющие устр-шть ряд присущи, тр -5ИШОННОМУ методу недостатков и повысить гсзче-:тво получаемых покрытий и эффективность техно эгического процесса.

Была разработана конструкция магштрошюго узла (а.с. * 142436: ДСП), обеспечивающего однородность состава по толщине при нашлете и повышение производительности процесса за счет подцеркашш постоянным расстояния между додлоккодержателем и распыляемой поверхность! шпени. Разработан способ нанесения (а.с. $ I50I544 ДСП) покрытий < использованием реакциовдоспособного газа, позволяющий устанавливав оптимальное (с точки зрения обеспечения максимальной скорости распыления и получения покрытий с максимальной твердостью) значение парциального давления реакционного газа в каждый конкретный момент времени напыления, независимо от того, как ведется процесс: с постоянной мощность» разряда, постоянным напряжением разряда юш с постоянныл током. Для повышения коэффициента использования материала шшеш разработана оригинальная конструкция составной мииени (а.с. й I452198 ДСП), обладающая повышенной надежностью за счет увеличения термостойкости соединения диска из распыляемого материала с прижимным вспомогательным кольцом.

Для повышения абразивной стойкости деталей из алюминия и алюминиевых сплавов разработан способ (а.с. № 1259692 ДСП) нанесения многослойных покрытий из последовательно осакдаемых слоев алюминия и :штрида (оксида) алюминия при определенных температурах осаждения, чередукдахся слоев и их толщин.

Испытания .покрытий TIN, полученных методом КИБ, в условиях абразивного изнашивания при граничной смазке маловязкой жидкости показали, что зависимость износостойкости от твердости имеет максимум при твёрдости.покрытия а 23 ГПа. Повышение твердости приводит к снижению износостойкости вследствие возрастания хрупкости покрытия. Износостойкость покрытий превышает в этих испытаниях износостойкость закаленной стали ШЗС-15 твердостью 7.8 ГПа в 12 раз.

Испытаниям на абразивную стойкость о далузакрепленный абразив подвергались покрытия из нитрида титана, полученные методами КИБ, МИР и РЭП, а также нитрида алюминия, полученные методом МИР.

Покрытия TIN, полученные методом КИБ. Исследовалось влияние твердости и толщины покрытий. Установлено, что зависимости интенсивности износа от твердости и парциального давления азота (рис. I) имеют экстремальный вид. Минимальным износом обладают покрытия с твердостью 20-25 ГПз, полученные при давлении реакционного газа в

Рис, 1. Зависимости интенсивности изнашивания I, мшсротоер-дости НУ и скорости осаждения V покрытий системы Т1-И (КИВ) от парциального давления азота р{(

Рис. 2. Характерные зависимости микротвердосги НУ и скорости И-И, А1-И, (МИР) от

интенсивности изнашивания I, осаждения V покрытий систем парциального давления азота р^

камере (1-3)-10" Па. С повышением твердости интенсивность износ; возрастает, что связано с увеличением хрупкости покрытий. Максимальная износостойкость покрытий не соответствует максимальной твердости. Покрытия TIN с твердостью 32-35 ГПа получают при давлении азот; (0.8-2)'КГ1 Па; в этом же диапазоне давлений скорость осаздени! покрытий наибольшая.

Исследование износостойкости покрытий различной толщины (5 - 4( мкм) позволили выявить следующие закономерности: I) имеет место Tps стадии износа покрытий - приработка, установившийся износ и катастрофический износ; 2) для различных толщин время приработки и величавг износа за время приработки, а также скорость установившегося износ? примерно одинаковы; 3) существует некоторая предельная толщина'покрытия (в нашем случае 2-3 мкм), при которой происходит локальное разрушение покрытия « начинается интенсивный износ, сравнимый пс величине с износом материала подложки.

Покрытия TIN, AIN, (A1,T1)N, полученные методом МИР. Для всех исследованных систем показано (рис. 2), что с увеличением парциэльнс го давления азота интенсивность износа уменьшается, а микротвердость возрастает, проходя в дальнейшем через экстремум при одном и том же значении давления газа. Этому ке значению соответствует резкое снижение скорости осаждения покрытия. Установлены оптимальные значения парциального давления азота: для TIN - (1.8 - 2) •Ю'^Па, для AIN -(2.1 - г.гмо^Па, для (AI,Ti)N - (1.6 ~ 1.8)'Ю-1Па. Характер изм-•енения износостойкости и твердости покрытий исследованных систем обусловлен.в первую очередь составом и структурой покрытий. Установлено, что для TIN и A1N при оптимальном давлении реакционного газа образуется полккристаллический однофазный материал; при меньших и больших значениях давления азота имеет место двухфазная система, состоящая в первом случае из кристаллитов химического соединения и мелких кристаллитов металла, а во втором случае - из химического соединения и крупных включений металла. Если появление мелких кристаллитов металла, равномерно распределенных по толщине покрытия, является результатом недостатка азота для обеспечения химической реакции со всеми распыленными из мишени атомами металла, то появление крупных включений в массе поликристаллического химического соединения обусловлен осаждением осколков (кластеров) материала мшени, воз-

жавших в результате мм сроду го пых разрядов на поверхности мшени, а которой из-за избытка азота Et камере образуется тошная диэлоктри-зская (полупроводяшая) пленка химического соединения.

Результаты исследования кинетики изнашивания покрытия, недосим-х методом ШР, при греты о полузакрэплешшй абразив идентичны олучвкным для покрытий TIN, наносимых моголом КИБ, то есть имеются ри стадии изнашивания и последняя стадия интенсивного изнашивания ачинается с локального разрушения покрытия в результате исчерпания м несущей способности. При это, чем мягче материал подложки, тем юнывч наступает этап катастрофического износа.

В данной работе также показано, что на твердость покрытия оказ-тает значительное влияние температура процесса. При невысоких текп-фатурак \< Ь73 К) покрытия, наносимы« ггри оптимальном давлении азо-:а, имеют нигкую твердость и износостойкость. В интервале температур 327 - 677 к твердость и износостойкость р<эгко возрастают и при даль-«Кием повышении температуры остаются на прежнем уровь..

Наиболее полным исследованиям в данной работе подвергались покрытия A1N (МИР). Результаты сравнительных испытаний оптимальных по :оставу Allî, нанесешпос на подлогами иг Д16Т и I2XI6HI0Î, показал;. что- их износостойкость превышает даже износостойкость компактных твердого сплава ВКбКС и корундовой керамики на основе Ai^O^.

Покрытия TIN, полученные методом РЭП', имели толщину 18 мкм и наносились на образцы из стали I2XI8HIQT. Испытания этих покрытий в условиях трения о полузвкрепленный абразив показали, что покрытая TIN (РЭП) имеют несколько лучшие показатели по срввнению с -TIN (КИБ) (поводимому за счет присутствия капельной фазы в составе покрытая последних), но уступают покрытиям TIN it (Л1,Т1)Н, подученных методом

Покрытия TIN. полученные методом КИБ, при испытаниях на трегам по торцевой схеме без смазки показали, что наилучшие триботеигическ-ие результаты получены в одно: хнном сочетании. При трении по стальным образцам износ покрытия повышается, причем, чем ниже твердость конгртелв, тем износ покрытия выше (табл. 3). Это можно объяснить характооом разрушения поверхности покрытия в процессе трения, Ч няч-алышй период пр- исходит хрупкое разрушение выступают микрснчрсы!-остей, в результате чего образуются абразивные частицы из мзт^рив.г.

ТриСотеошчоокии свойства noKpimifi, полученных методами КИБ и РЭП, при треиии по торцевой схеме без смэзки

Ы-этод Материал Материал Мякротвердоеть Состояние Коэффи- Интенсив

полу- покрытия контр- покры- контр- поверхj циент HOOTL

чения тела тия, тела. нооти тренин иэнашива

покры ГПа ГПа нин, 10~

тип

TIN гт 23 23 Полиров. 0.37 4.4

TIN P18 25 6.2 — " — 0.4 11

WLfC TiK 11DM5 22 7.6 — и 0.47 13

TIN 12X18H10T гэ ¿.5 __ »1__ 0.5 15

liN ШХ-15 23 7 ,Ь Исходное 0.55 30

TIN 12Х18Н10Т 23 _ м _„ 0.55 50

TiN 17 Исхзднов 0.40 3.39

•Till 18 .9 Полиров. о.зо э.оэ

РЙП Ti -(С.О) 19 __и _ 0.20 3.26

roll Ti МС.О.Н) Ь.9 - 14 _,1___ 0.28 З.т)

Pi-C 7.8 1 ъ __м _ 0.14 0.85

Ti -(0.N) 6 - 12.7 _ н ___ 0,17 0.84

- Исходное состощше поверхности соответствует шероховатости со зяачением R« 2.5 мкм} полированное - R = 0.1 иим.

___8.___ _ __я___

покрытия. Эти частицы шаржируют поверхность более мягкого стального образца и трение в дальнейшем происходит между поверхностью покрытия

-------незакрепленным абразивом" (частицами износа). Это приводит к более

интенсивному изнашиванию покрытия при трении по стали, чем при трении в одноименном сочетании (в последнем случае частицы износа не закреплены и при "перекатывании" удаляются из зоны контакта, не приводя к столь сильным разрушениям). Если покрытие после нанесения подвергалось доводке, в результате которой удаляются наиболее выступающие неровности и "слабые" участки, интенсивность изнашивания уменьшается (снижается масштаб начальных повреждений, определяющих темп износа в дальнейшем).

Введение жидких смазочных материалов при трении покрытий TIN (КИБ) коренным образом меняет картину изнашивания. Испытания по схеме вал-плоскость при использовании в качестве контроле вала из стали 40Х показали, что подвергнутые полироЕке поверхности обладают лучшими триоотехническими свойствами, и, в отличие от трения без смазки, износ стального коятртела несколько выше, чзм покрытия.

Испытания покрытий из различных химических соединений, получен-

них методом РЭП, при трении по торцевой схеме без смаэки в одноименном сочетании подтвердил:! необходимость тонкой механической доводки Biffl покрытий после нанесения для получения солее высоких триботехни-ческих характеристик; показали эффективность простых и особенно сло-кных химических соединений в качестве покрытий триоотохнического назначения (см. таОл. 3). Отдельно мокно отметить высокую износостойкость покрытий T1-(0,N) и Т1-С. Для этих покрытий, помимо низкого значения интенсивности изнашивания при достаточно невысокой микротвердости (12 - 14 П1а), зафиксированы низкие значения коэффициента трения (а 0.15;, что позволяет предположить о наличии в покрытиях включений чистого углерода.

В данной глава такие приведены результаты исследований по созданию материала покрытия для контактной пары ушютнителыюго узла центробежных насосоз. Были разработаны методика комплексных испытан ий триоотехнических свойств покрытий и испытательные стенды применительно к условиям раооты торцовых уплотнений, ^зультьты проведенных исследований оыли проверены на натурных насосах в заводских условиях и показали повышение долговочности оолее чем в lb раз. Для рэОоты е контакте как с "мягким" углеграфитовым материалом (типа АГ-1500С), так и с "твердым" (ГАКК) рекомендуется покрытия Т1М с твердостью а 25 ГПа, наносимые методом КИБ.

Приведены результаты на трение и износ применительно к торцовым уплотнениям комбинированных поверхностных слоев, состоящих из износостойкого твердого слоя TIN (КИБ), нанесенного на всю глубину износостойкого покрытия регулярного профилированного рельефа и заполненн ого терморасиирешшм графитом.. Результаты показали эффективность таких комбинированных покрытий для торцовых уплотнений.

Четвертая глава посвящена результатам разработки технологии ионного травления газодинамических канавок на кольцах бесконтактных уплотнений компрессоров и нагнетателей.

Ряд узлов трения должны по условиям эксплуатации работать в отсутствии традиционных хидких и пластичных смазочных материалов. Особенное место среди них занимают опоры на газовой смазке ( газодинамические ; "сухие* или бесконтактные уплотнения). Работоспособность таких узлов достигается созданием (иошшм травлением) на поверхностях трения профилированных прецизионных канавок сложной формы.

Применение газодинамических бесконтактных уплотнений в нагнета толях и компрессорах значительно упрощает конструкцию их герметизир-уадих устройств. Стоимость таких уплотнений по дашшм фирмы "Дхон Крейн" (Великобритания) втрое меньше стоимости традиционных уплотнений, смазываемых кидкими маслами. Многократно снижаются эксплуатационные расхода. Исключается загрязнение маслами перекачиваемых сжиженных газов. Снижается до минимума количество непредусмотренных остановок и запусков и связанных с этим потерь продукции. Наконец, уменьшатся габариты и вас.

Несущая способность газового слоя сильно зависит от" формы (очертаний) и точности изготовления газовых канавок. Допуски на отклонение размеров такого рельефа по глубине, как правило, не превышают 58! от номинальных значений (составляющих для глубины канавок от нескольких единиц до одаого-двух дасягков микрометров).

В России и странах СНГ не имеется аналогов технологии получения газодинамических канавок на уплотнениях методом ионного травления, Газовая промышленность страны только приступает к переходу на уплот нителыше узлы на газовой смазко. Промышленность России не выпускает технологических установок, оснащенных источниками ионного травло -ниягиг тем более, не_располагает технологией ионного профилирования уплотнений, элементов опор с газовой смазкой, поверхностей прения прецизионных деталей машин и приборов.

В данной главе приводятся результаты исследований технологических возможностей по ионному травлению газодинамических канавок и РШР с помощью источника Кауфмана и источника с замкнутым дрейфом электронов. Показана перспективность применения многоаппертурного газового ионного источника для фрагмэнтирования поверхностей трения прецизионных деталей машин.

Опыт работы Института машиноведения и автора по ионному профили рованию поверхностей трения был поддержан Министерством науки России в виде финансируемого проекта, выполняемого в рамкзх Государственной научно-технической программы России "Технологии, машшш и производства будущего".

При разработке технологии ионного травления к^л-зц уплотнения

Шло предложено несколько вариантов получения г/д канавок , в том числе и оригинальное техническое решение (а.с. № 1668764), позволяющее получать поверхность дна канавки с высокой чистотой. Разработана и изготовлена опытная установка, созданная на базе вакуумной системы установки 01НЭ-07-СЮ8. которая оснащена двумя газовыми ионными источниками. Разработанная внутрикемерная оснастка позволяет производить обработку уплотнительных колец с диапазоном размеров от 20 до 300 мм з диаметре.

Пятая глава посвящена разработке инженерных методов решения контактных задач для тел с покрытиями и оценки некоторых параметров качества ВИЛ покрытий.

Трудности определения контактных напряжений в рамках теории дгругости обусловлены тем, что перемещения произвольной точки конта-ста зависят от распределения давления, по всей области контакта. Оты-гканив давлеш!я в какой-либо точки области контакта твердых тел сло-ютой конструкции требует решения интегрального уравнения. Это урав-;ение можно решить численно или асимптотическим методом.

В данной работе предложено решение контактных задач для слоист-îx систем, основанное на применении асимптотического метода для двух гредельных случаев перемещения верхней границы двухслойного полупро-¡транства (h » О и ïi «* <») и сращивании прэделышх асжптотик методом езухточечной аппроксимации Паде.

В начале было рассмотрено действие на двухслойное полупростран-:тво нормальной нагрузки, распределенной по а) круговой области, б) рямоуголыюй полоске и в) эллиптической области. Дня случвя действ-:я в пределах круговой области нормальных усилий с Герцевским закон-м распределения, перемещение центральной точки А круговой области эухслойного полупространства может сыть представлено в виде суммы еремещений:

где - перемещение точки А за счет деформации поверхностного яоя толщиной h; wQs - перемещение точки А за счет деформации никал-кащего под поверхностным слоем материала толщиной H >> h.

Из теории упругости известны аналитические выражения для [фвделения перемещений любой точки поверхности в пределах областу

нагрухения и любой точки внутри для однородного полупространства при нагрушнии его поверхности нормальными распределенными по эллиптическому (герцевскому) закону усилиями. Используя эти выражения для двух однородных полупространств, материалы которых имеют упругие константы поверхностного слоя и нижележащей основа, соответственно, мокем записать:

"а = "о^

где = ~ перемещение точки А, представляемое как результат деформации только слоя некоторой толщины у однородного полупространства, имеющего упругие константы (модуль упрупости Юнга Е, и коэффициент Пуассона ц,) материала поверхностного слоя двухслойного полупространства; = п0г~ перемещение точки д, представляемое

как результат деформации только нижележащего на глубине от поверхности основания у однородного полупространства, имеющего упругие константы (Ед, и0) материала основы двухслойного полупространства.

Обозначив через «0 полное перемещений центральной точки круговой области нагружения для однородного полупространстве, имеющего упругие константы Ед, и проведя соотвествующие преобразования, получим аналитическое выражение для определения перемещения точки л двухслойного полупространства в следующем общем виде:

"а

где Ф0 = /(г1^0,£1,Е0,ц1,ц0) - сомножитель, названный автором упруго-геометрическим параметром.

Представта аналитическое выражение для ®0 в виде степенных рядов для двух крайних случаев существования двухслойного полупространства № » 0 н к ■» «) и воспользовавшись методом двухточечно« аппроксимации Паде, получим выражение для определения Ф0 для всего диапазона толщин слоя. Для случая ц, = = 0.25 и различных областей наг-рукения результаты представлены в табл. 4.

Из анализа роста деформаций при увеличении нагрузки на основе соображений размерности можно показать, что величина перемещена точки А для однородного полупространства прямо пропорциональна действующему контактному давлению, отнесенному к модул- упругости и , следовательно, мокно получить выражение для определения некоторо! упругой характеристики двухслойного полупространства:

30 I

I

Вырагмния для определения уггруго-геометричэского парвмвтра Фп

Область нагрухения (характерный размер) ВЫРАЖЕНИЕ

Круговая (радиуо - а) ф _ 1+0.424(2+6)5 + (ЭЙ+4)Я2 + 4.7Й13 0 1 + 6.424Н + 75 + 4.7Е3

Прямоугольная (полуширина - (?) ф _ 1+(1.6Й+0.7)К + 2.вШ2 + 2.2ЙЯ3 0 1 + 2.3Н + 2.8Й + 2.2Й3

Эллгяттхпэекая (полуоси эллипса - а,Ь; а > Ь ) 1 + (.424К+0.686)4-Е + К ¿2 * п 0 о -0.Э6

фо" 1 + 1.14 0 о -0.36

Условные обозначения: ? 9 у. К. 1-ЦГ /—» _2

2 , &С * V Ф0 • где К0=(1-Цд)■(20) - комплексная упругая постоянная однород-

юго материала (материала основания); Я0 - параметр, характеризующий гаругке свойства двухслойного полупространства на оси а как одаород-[ую среду. ( В данной работе параметр К0 назван эффективной комплексов ' упругой характеристикой двухслойного полупространства на оси

Известно, что контактные напряжения ортотропного тела можно проделать, основываясь на решении изотропного случая. Используя слученный в данной работе параметр мокно о учетом вышвогмечешю-о варианта решения для ортотропногого случая, аналитически оиредел-ть напряжения, действующие на оси г двухслойного полупространства, оторые, как известно, ¡алеют, как правило, максимальные значения для сей области деформированного состояния к наиболее часто используот-я в расчетах на прочность.

Рассмотренный выше подход был использован автором для определит упруго-геометрического параметра ф я параметров контакта градуса (полуширины) контакта - а0, &0; максимальной осадки (сближения,) <30; ) в случаи взаимодействия криволинейного штампа (жесткого или другого) с упругим двухслойным полупространством (табл. 5). Для

Расчетные выражения для определения упруго-геометрического параметра ®, -параметров контакта и контактных давлений

Параметр Область яагру»ения

Прямоугольная площадка Круговая плоп^про

""............ Упруго-геометрический парамэтр Ф т (1+/£~)2 + 1.57(1 +/]Г)ЕЕ + 2.467Кй2 ж _ 1+ О.ЗЕ + 0.045Е2У/К~

(1+/1~)а + 1.57}1+/{Г)К + 2.467Е2 1 + О.ЗЕ + 0.0455 - ... .1 11 ь

Сблизтнкэ - еосткйй штамп л - упругий Егеамп I Е - ТГ 0р <= 8'Ф 1 °0 б0 - б-« --2

0С= -¿--Е- (К+^Ф)(1л^-+0.407) б0 = 0.825 Э/(К+К0Ф -/ТГ )РгЛ"1

Редаус Шолутрвпв) - я® откой штемя - упруги® атамз в ь0«/т 1 1.128 */(К+К0©)РЙ , 1 а0 * 0.909 Мк+кдф -гт )р л

..... Давлвш® в любой точке контакте г л Л- (1-Й) Р(*). (Р0)в[1 - г т^ -га-(1-») (р0>0(1 - 4 г "о

Давление э центре контакта - жесткий штамп - упругий штамп (Рс,)° гЛк ,(Ро,° (Р0)0 - /(К+К0вГ1РГ1 2 к <Р0>0 » *

Условные обозначения (см. такжэ к табл.4 и с тексте работе). 1 ! - редвус цилиндрического (сферп-з одну с, полувирива контактной об- Г1- комплексная упругая таете-

чёского) штампа; Р - нормадакая йогрузка» Ц^Ьд- гвраовокяэ | ласти тела с упругими характеристиками £0> Цл.Кл} К в(1-цг)»1 ялная материала упругого штампа.

определения давления в центра контактной площадка и эпюры давления была исследована функция оо< Исследования показали, что первая производная б0по й = ) имеет точку перегиба, значение которой определяется экстремальной точкой второй производной. Полагая, что

характеризует скорость изменения деформации двухслойного полупространства с изменением й, было введено понятие относительной скорости деформации, определяемой отношением 00 к текущее значению б0- Считая, что величина относительной скорости деформации й = (ряс. 3) мокат служить мерой отклонения закона расо

пределения контактного давления от эллиптического было предложено описывать эпюру контактного давления при действии криволинейного штампа ( цилиндрического, сферического; выражением:

( х2 15- *( %>о-[1 ~ "¡г]

о

где (р0)с - давление в центре контактной зоны двухслойного полупространства.

Значение давления в центре контактной площадки может быть определено из условия равенства величин нагрузок для двухслойного полупространства и однородного, состоящего, например, из материала основы:

где (р0)0 - максимальное давление в контактной зоне при взаимодействии цилиндрического штампа с однородным полупространством из материала основы;

1 ' _ 24- *(1 - Я) _ _ т а = ; и -1гг ¿ис , х =-§-.

На рис. 4 представлены эпюры контактных давлений для случая контакта веского цилиндра с двухслойным полупространством для ряда значений Кий. Для К > ?, то есть для двухслойного полупространства с "мягким" поверхностным слоем, эпюра контактного давления незначительно отличается от герцевской (занимает положение между эллиптическим и параболическим распределением); для К < 1, то есть когда поверхно,-стный слой более жесткий чем основа, эпюра значительно отличается от герцевской. Особенно необходимо отметить, что для тонких, но очень

о -0.1 -0.2 -0.3 -0.4

Рис. 3. Зависимости [■$*]» построенные для различных значений К: 1 - 0.5; 2 - 0.1; 3 - 0.01; 4 - 2; 5 - 10; 6 - 100.

0.8

0.6 0.4 0.2 О

Рис. Б при К: 5-5.

— -1 - 2

__-')

С-4

......... _ 1 V

а)

4. Изменение профилей контактного давления в зависимости < а) 4 и 6)0.1: 1 - задача Герца, 2-0.1, 3 - 4-1,

твердых слоев реализуется ситуация, при которой давление в центре контактной шэдадки может быть меньше по абсолютной величине , чем для случая нагру&ения аналогичной нагрузкой штампа, внедряющегося в изотропное тело из материала основы двухслойного полупространства.

3 работе было изучено влияние параметров слоя на напряженное состояние. Некоторые результаты представлены на рис. 5,6,7.

Сравнение результатов расчета параметров контакта по выражениям, полученным в данной работе показало хорошую корреляцию (погрешность не более 3 - 5% ) с результаты® работы P.K.Gupta (ASME J.of Lubrication Technology, 1974, v. 96, pp. 250-257) по численному определенна параметров контакта для случая взаимодействия цилиндра с двухслойным упругим полупространством.

На основе рассмотренного подхода к решению контактных задач с двухслойным полупространством было получено выражение для определения а> и Я0 для многослойного полупространства и для поверхностей, имеющих регулярный профилированный микрорельеф (РПМР). Для последнего случая выражения для Ф и К0 получены в зависимости от геометрических размеров рельефа. Рассмотрены и проанализированы случаи создания рельефа в материале основы, из которого изготовлено изделие, а твкже в износостойком покрытии, нанесенном на основу. При использовании РПМР и износостойкого покрытия рассмотрены и получена расчетные зависимости для определения Ф и К0 для вариантоз, когда рельеф создан на глубину равную и превышакщую толщину покрытия.

Применение тонких жестких и "мягких" покрытий изменяет прочность поверхности, что необходимо оценивать. Автором разработан метод расчета несущей способности покрытия по критерию наступления пластической деформации. Метод расчета рассмотрен на примере статического внедрения в двухслойное полупространство жесткого цилиндра. Рассмотренный подход мохно применить для случаев контактного взаимодействия -поверхностей, обеспечивающих контактную площадку в виде эллипса или круга, а также применения упругих как слоистых, так и однородных штампов.

Согласно теории упругости первоначальная пластическая деформация под криволинейным индентором возникает на глубине, там, где максимальные касательные напряжения достигают предела текучести. Для двухслойного полупространства, состоящего из поверхностного слоя

Оа -1.0

-0.5

I "I l 1

гТ^6

/ЧЛЛУЧ гТ л

12 3 4

а)

(Piï

-3.0

О'о

I- 0.1

0.5 1

z

-1.5

I 5-- Л! 1 »2

Жз

\ 6- \ж4

V7

0.1 0.5

I- 1

z

"So

б)

Рис. 5. Эпюры нормальных напряжений Oz по оси z при различных К и h: 1 - задача Герца; а) К > 1: 2 - 2, 0.1; 3-2, 1.0; 4-2, 5-0; 5 - Ю, 0.1; 6 - 10, 1.0; 7 - 10, 5-0; б) К < 1: 2 - 0.5, 0.1; 3 - 0.5, 1.0; 4 - 0.5, 5-0; 5 - 0.1, 0.1; б - 0.1, 1.0; 7 - 0.1; 5-0

av -1.0 -0.5

О ах -1.5 -0,75

з^х 4 ,1 .2 Ч

- 0.1

- 0.5 1

"So

б)

Рис. 6. Эпюры нормальных напряжений 02 на оси z при К > 1 (а) и К < 1 (О) и некоторых значениях Е (обозначения см. на рис.5).

Рис.7. Эпюры максимальных касательных напряжений Т1 на оси и при К > 1(а) и К < 1(6) и некоторых значениях й (обозначения см. на рис. 5).

толщиной Та ( с упругими характеристиками Е1, , К, и значением предела текучести о,) и основания (Ед, |1д, Кд.Од) можно выделять четыре характерных случая возникновения зон пластического деформирования в зависимости от полокения границы раздела относительно положения максиму),1а максимальных тангенциальных напряжений и отклонения от - °1

единицы параметра о= -д— . В работе получены аналитические выражения для определения предельных нагрузок для всего возможного диапазона изменения толщины покрытия, упругих постоянных и пределов текучести (твердостей) материалов покрытия и основы (без учета вклада изгибных напряжений). Была разработана методика расчета нрсущей способности двухслойного тела (тела с покрытием), заключающаяся в определении предельной нормальной нагрузки Рс, действующей на цилиндрический штамп, при которой в двухслойной среде (на глубине или поверхности) возникает зона пластической деформации.

Рассматривая введение покрытия (слоя) как средство повыиения

несущей способности основы было исследовано изменение относительной

Рс

несущей способности двухслойного полупространства ДР = —(где Р0

- предельная нормальная нагрузка, действующая на цилиндрический штамп, при которой в однородном материале с упругими характеристиками материала основы возникает зона пластической деформации) от параметра, характеризующего толщину покрытия Б, для случая К > 1 и К < 1 (рис. 8, 9). Как видно из полученных результатов, для варианта, когда о^Од ( К < -1 ) установлено, что а) для тонких пленок несущая способность тела с покрытием нша, чем для тела без покрытия (эффект "разупрочнения") (см. рис. 8, область с горизонтальной штриховкой) и б) для более толстых покрытий имеет место некоторое превышение величины несущей способности тела с покрытием по отношению к телу, состоящего из одного материала покрытия (эффект сверхупрочкения) (см. рис. 8, область с вертикальной штриховкой).

Для случая, когда <^<0^ ( К > 1), для всего диапазона толщин и реальных в технике значений отношения о и параметра К имеет место снижение несущей способности тела с покрытием с наличием при средних толщинах покрытия (й = 1) области большего снижения нег-тцей способности (зффект "субразупрочнения") , чем для тела, состоящего из одного материала покрытия (см. рис. 9, области с горизонтальной штрихо-

АР 4

0.01

0.1

1.0

10

100

Рис. 8. Зависимости изменения относительной несущей способности АР от h для некоторых значений параметров 5 и R : 1 - 2, 0.5; 2-2, 0.3; Э - 4, 0.3.

1

О

.............-J_.

2

.............. /

!

0.01

0.1

1.0

10

^о

100

Рис. 9. Зависимости изменения относительной несущей способности АР от К для некоторых значений параметров б и К : 1 - 0.5, 2 ; , 2 - 0.8, 2;

вкой) . Однако возможен подбор таких материалов, когда имеет местс эффект "субупрочнения" (небольшого превышения несущей способности тела с покрытием по отношению к телу без покрытия) при субтонкиз слоях (см. рис. 9, область с вертикальной штриховкой).

Зная закономерности изменения несущей способности от толщин покрытия и механических характеристик материалов мокно на стада проектирования узла трения целенаправленно осуществлять выбор материалов (физико-механических характеристик) покрытия и основы, рассчитывать толщину покрытия исходя из условия оптимизации ее по параметру несущей способности двухслойного тола и минимальных экономически; затрат (минимальная толщина покрытия). В работе рассмотрена методология и приведена методика расчета минимальной толщины покрытия п критерию обеспечения максимальной несущей способности тела с покрытием.

Рассмотренный выше подход был использован для создания расчет, несущей способности поверхностного слоя с РШР и методики определен ия геометрических размеров рельефа для обеспечения требуемой (макса мальной) несущей способности.

Точность расчета напрякенно-деформированого состояния тел •покрытием при их контактном взаимодействии значительно возрастав при учете имеющих место практически для всех видов поверхностно обработки остаточных напряжений, действующих в поверхностном слое, работе разработан расчетно-экслериментальный метод определения оста точных напряжений, возникающих в ВИП покрытиях. Методика реализаци этой задачи заключается в вырезки тонких консольно закрепленных пла стинок определенной формы из массивного образца с покрытием, экспер иментальном определении прогиба и вычислении величины остаточны напряжений с использованием выражений, описывающих равновесие упруг ой системы (покрытие - основа) до и после вырезки балки. В работ показано, что, пользуясь методикой определения остаточных напряжен ий, можно вычислять значения модуля нормальной упругости и коэффици ента термического расширения материала покрытия.

Введение РШР с твердой смазкой изменяет не только несущую спс собнссть поверхностного слоя, но и способность его значительно большей степени сопротивляться изнашиванию. В работ« рассмотрев методология оценки износостойкости поверхности, имеющей РПМР, и при

ведена расчетно-экспериментальная методика определения геометрических размеров рельефа по критерию достижения требуемой ( допустимой, максимальной) износостойкости.

Работоспособность предложенных конструктором материалов контак-гируемых пар и толщины покрытия желательно оценивать не по результатам дорогостоящих натурных испытаний, а ¡то предварительным модельным. В данной работе предложен экспрессный расчетно-эксперимэнтальный метод оценки работоспособности и качества выбранн-ах на этапе проектирования прецизионной пары трения материалов и толщины покрытия (размеров модифицированного слоя) по результатам испытаний на трение по схеме перекрещивающихся цилиндров. По известной в натурном узле предельной нагрузке расчитываются диаметры пере-крещивавцися цилиндров, которые обеспечивают при контактировании размеры контактной площадки и эпюру давления, аналагичную возникающей в натурном контакта. Испытания на трение ведут при линейно возрастающей нагрузке в контакте, начиная с нагрузок значительно меньших требуемых в натурном узле и заканчивая при значительно больших. В результате фиксируются фактические значения предельных нагрузок, при которой происходит заровдение пластической деформации, ее развитие, возникновение трещин и полное разрушение покрытия с учетом действия в контакте нормальных и тангенциальных усилий.

В шестой главе диссертации освещены результаты внедрения проведенных исследований, послуживших основой для разработки новых ВИП технологий, создания опытных установок для их реализации и применения износостойких и антифрикционных ВШ покрытий.

Результаты исследований по разработке износостойких и антифрикционных покрытий, а также по изучению их триботехнических свойств позволили применить их на ряде предприятий страны. В частности , покрытия нитрида титана, наносимые методом КИБ, были использованы для упрочнения колец торцовых уплотнений центрабежных перекачивающих насосов (си. также гл. 3). Износостойкие покрытия из нитрида титана, получаемое методом РЭП, применены в дозировочных шестеренчатых насосах для производства синтетических волокон ( а.с. № 1358435 ДСП) и для упрочнения цилиндрических опор скольжения блока вращающихся гол-

овок цифрового видеомагнитофона.

ДисульфидаолиОденовое покрытие, получаемое высокочастотным катодным распылением, было использовано для повышения долговечности г. надежности работы электромагнтных клапанов летательных аппаратов. Органические антифрикционные твердые пленки (см. гл. 2) нашли применение в газодинамических, опорах приборных подшипников навигационных устройств.

Разработанные технологические процессы ионного травления были использованы для создания газодинамических канавок на кольцах торцовых уплотнений компрессора марки ША-62 (мощностью 5 МВт) для сжатия пропилена.

Совместно с НИАТ была разработана техническая документация и изготовлена опытная установка для нанесения покрытий, включая комбинированные, на протяженные детали цилиндрической и плоской формы. Установка оснащена тремя пленарными магнетронами, линейным источником газовой очистки, электродуговым испарителем и нагревательным устройством.

Результаты работы внедрены в производство на предприятии им. Лавочкина, ШЭА, заводах НПО "Грознефгьоргсинтез", "Ншкненовгородне-фтьоргсжтез", _ ЦКТИ им. Ползунова, ВНЖГР и ряда других машиностроительных предприятиях.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ К РЕЗУЛЬТАТЫ

В диссертаций обобщены основные результаты исследований автора, посвященных решению важной научно-технической проблемы в области трения и изнашивания прецизионных поверхностей, создаваемых вакуумными ионно-плазменными методами, имеющей большое значение для народно го хозяйства, - разработке научных и практических (технологических) основ обеспечения работоспособности и качества ВИЛ покрытий и поверхностных слоев с высокими триботехническими характеристиками. Решение этой проблемы осуществлено на базе экспериментальных исследований закономерностей получения ВИП покрытий из материалов различной природы (органических, неорганических веществ), морфологии (однослойные, многослойные, композиционные, комбинированные), ттат-ны; кинетики трения и изнашивания ВИЛ покрытий в различных условиях; теоретических исследований напрякенно-деформированного состояния поверхностного

сдоя тел с покрытиями при статическом внедрении криволинейных жестких и упругих штампов; расчетно-эксперименгального изучения некоторых параметров качества ВИЛ покрытий; применения разработанных технических способом и средств получения, а также методов и методик оценки качества ВИЛ покрытий.

В процессе исследований получены следующие основные результаты:

1. Решены контактные задачи для случаев статического упругого внедрения в двухслойное полупространство жесткого и упругого криволинейного штата (цилиндрического и сферического). Получен ряд инженерных аналитических выражений, позволяющих рассчитывать параметры контакта: радиус (полуширину) контактной площадки, осадку (сближение) ковтахтрувша тел, давление в любой точке контакта (в том числе в центре). Показано, что при К > 1, то есть для двухслойного полупространства с "мягким" поверхностным слоем, эпюра контактного давления незначительно отличается от герцевской (запишет положение между эллиптическим и параболическим распределением); при'К < 1, то есть когда поверхностный слой более жесткий чем основа, эпюра значительно отличается от герцевской.

2. Разработан инженерный метод расчета несущей способности тел с покрытиями по критерию наступления пластической деформации. Теоретически было исследовано изменение несущей способности покрытия в зависимости от толщины покрытия ц соотношения физико-механических характеристик материалов покрытия к основы. Показано, что когда о, >о0 ( К < 1 ): а )для гонких пленок (й < а 1) несущая способность тела с покрытием нике, чем для тела без покрытия (эффект "разупрочнения") и б) для более толстых покрытий имеет место некоторое превышение величины несущей способности тела с покрытием по отношению к телу, состоящего из одного материала покрытия (эффект "сверхупрочнения").

Для случая, когда о1 <а0 ( К > 1), для всего диапазона толщин и реальных в технике значений отношения а и параметра К имеет место снижение несущей способности тела с покрытием с наличием при средних толщинах покрытия Ш в 1) области большего снижения несущей способности (эффект "субразупрочнения") , чем для тела, состоящего из одного . материала покрытия . Однако возможен подбор таких материалов', когда имеет место эффект "субупрочнения" (небольшого превышения нес-

ущей способности тела с покрытием по отношению к телу без покрытия) при тонких слоях.

3. Разработаны методология выбора на стадии проектирования узла трения материала (физико-механических характеристик) покрытия и основы и методика расчета толщины покрытия исходя из условия оптимизации ее по параметру несущей способности двухслойного тела и минимальных экономических затрат (минимальная толщина покрытия).

4. Сформулированы научно обоснованные прикладные принципы обеспечения качества и работоспособности ВИП покрытий применительно к прецизионным парам трения. В основном они заключаются в выборе материала, вида и толщины поверхностного слоя (покрытия) по механическим и триботехническим характеристикам, обеспечивающим работу поверхностного слоя в течение всего ресурса в условиях упругой деформации и положительного градиента свойств по толщине; в выборе оптимальной технологии получения, включающей ионную очистку поверхности и рациональную технологию нанесения (в едином технологическом цикле) и затем последующую финишную доводочную операцию. Детализация осуществляется в.соответствии с результатами, приведеными в пп. 5-9.

5. Установлены закономерности формирования, трения и износа покрытий на основе^органических-веществ-в зависимости от структуры и метода их нанесения. Показано, что

- в диапазоне температур 20-140 °С работоспособными веществами являются бегеновая кислота и стеарат калия; вещества с циклической и разветвленной структурами не обеспечивают низкий коэффициент трения.

- метода окунания и термовакуумного испарения позволяют получать покрытий из органических веществ с исходной структурой, обеспечивающей соотвествующую данному материалу коэффициент трения.

- наибольшую долговечность и работоспособность обеспечивают покрытия, наносимые на поверхность, подвергнутую ионной очистке и имеющую предварительно нанесенный полимерный подслой, полученный ионным распылением смазочного материала;

6. Установлены закономерности формирования, трения и износа покрытий из дисульфида молибдена от ряда технологических параметров (температуры процесса осаждения; толщины покрытия; вида потенциала, прикладываемого к мишени ;< потенциала смешения, прик..-даваемого к обрабатываемой поверхности), а также материала подложки и добавлен-

ия сэры в материал распыляемой мишени. Показано, что

- в зависимости от температуры процесса напыления получаются пленки дисульфида молибдена различной структуры, обладавшие характерными триботехническими свойствами. Наилучшими триботехническими свойствами обладают покрытия МоБ^ в диапазоне температур 473-623 К, 673-7234 К и 773-923 Н, характеризуемые наличием определенной для кавдого поддиапазона температур преимущественной ориентацией кристаллов. Установлено, что антифрикционные свойства текстурированных покрытий МоБ2 тем выше, чем выше степень совершенства текстуры покрытия ;

- в зависимости от толщины покрытия МоБ2 , полученного при температуре 523 К, покрытие характеризуется определенной структурой и триботехническими свойствами. Текстура в покрытии зарождается при толщине з 0.15 мкм, которая при достижении толщины покрытия 0.3 мкм становится ярко выраженной. Пленки МоЗ£ толщиной 1.5,- 2 мкм обладают самой совершенной текстурой и имеют наиболее низкие значения коэ-Цициента трения. Однако износ таких пленок в начальный момент проц-эсса трения достаточно интенсивен и, как показали исследования, долговечность покрытий Ио32 в основном обеспечивается пленками толщиной 3.5 -. I мкм;

- покрытия МоБ2, полученные при высокочастотном распылении мат-эриала мишени, обладают более высокими триботехническими характерис-сиками, чем покрытия, полученные при распылении на постоянном токе;

- в интервале значений потенциала смещения -30 —100 В пленки £ имеют текстуру и наилучшие антифрикционные свойства;

- более твердые подложки обеспечивают гекстурированным пленкш !о32 большую долговечность и более низкий коэффициент трения;

- добавление черенковой серы в мишень из Ыо32 до 30 % (объем) фиводит к улучшению триботехнических свойств напыляемых пленок. Зостав полученных из такой комбинированной мишени покрытий может !ыть описан формулой МоБ^ (при 0.1 < х < 0.2).

Разработан ряд новых технологий нанесения покрытий МоБ,, обесп-1чивакщих улучшение триботехнических характеристик за счет создания гереходного металлического подслоя (а.с. Л 1141785 ДСП, а.с. )1 .0716665 ДСП) или углеродного подслоя с определенной ориентацией фисталлитов (а.с. № 1034456 ДСП).

7. Разработана технология получения регулярного профилированного микрорельефа (РПМР) на поверхностях трения методом ионного травления для увеличения долговечности гвердосмазочных покрытий. Исследованы триботехнические свойства покрытий MoS2 в зависимости от формы и размеров рельефа. Разработана методология и методики расчета параметров рельефа по критериям максимальной несущей способности и требуемой (допустимой) износостойкости поверхности трения, имеющей РИМ! с твердой смазкой. Оригинальность работ по созданию и использование РПМР подтверждено рядом авторских свидетельств ($ 597244, Js I5I858I, Я 1684549).

8. Установлены закономерности образования, трения и изнашивания твердых износостойких покрытий, получаемых методам! КИБ, МИР и РЭП. Показано, что

- качество покрытий, получаемых методом КИБ, может быть улучшено за счет использования на этапе подготовки (очистки) обрабатываемой поврехности плазменных направленных потоков, создаваемых с помощью автономных газовых ионных многоаппертурных источников типа Кауфмана;

__________________-—зависимость - износостойкости покрытий ^типа TIN, .полученных

методом КИБ, в условия абразивного изнашивания от твердости имеет максимум при твердости покрытия (20-25) ГПа. Повышение твердосте приводит к снижению износосостойкости вследствие повышения хрупкостг покрытия;

- при испытании покрытий TIN, полученных методами КИБ, МИР, РЭП, на абразивную стойкость имеет место локальное разрушение покрытий при достижении покрытием определенной толщины ( s 2 - 3 мкм), что связано с исчерпанием ими несущей способности. При этом, че?, мягче материал подложи, тем раньше наступает этап локального разрушения ("продавливания")', после чего следует интенсификация процэссг ИЕНоса;

- для покрытий TiN, A1N, (A1,T1)-N, получаемых методом МИР, отмечается наличие экстремальных точек на кривых зависимости микротвердости и интенсивности изнашивания от парциального давления азота. С увеличением давления азота интенсивность изнашивав: л в условиям трения о полузакрепленный абразив достигает минимального значения, £ твердость - максимального при одном и том же значении давления газа.

¡тому же значению давления соответствует резкое снижение скорости ■сведения покрытий. Установлены оптимальные значения давления азота ля каждого из исследованных в данной работе систем. Установлено, то характер изменения износостойкости и твердости покрытий обуслов-:ен в первую очередь составом и структурой покрытий.

- абразивная стойкость покрытий А1Н (МИР) превышает износостой-:ость таких твердых компактных материалов, как твердый сплав ВК60М и ерундовая керамика на основе AlgOg;

- покрытия (простые и слозшые по химсоставу), получаемые метод-ми КМ5, МИР, РЭП, необходимо подвергать после нанесения тонкой мех-нической обработке (доводке) для улучшения работоспособности и дол-овечности, особенно при их использовании при гренш! в сухую.

Разработаны способы и устройства получения износостойких покры-ий, расширяющие технологические возможности методов КМБ, МИР, РЭП и беспечивающие получение покрытий с более высокими слунебными свойс-вашг (а.с. № I2I87I7 ДСП, а.с. .№ 1424369 ДСП, а.с. & I50I544 ДСП, .с. & 1452198 ДСП, а.с. Л 1358435 ДСП).

Разработаны материал покрытия и технология его получения приме-ительно к условиям работы контактного кольца уплотнительного узла ентробекных перекачивающих насосов. Для работы в контакте как с мягким" углегрэфитовым материалом (типа АГ-Г500С), так и с "тве-дым" (ГАКК) рекомендуется покрытия Т1Н с твердостью =25 ГПа, нанос-мые методом КМБ. Результаты проведенных исследований были проверена а натурных насосах в заводских условиях и показали повышение долго-ечности более чем в 15 раз. В работе также показано, что эффектиз-о заменять контртела из углеграфитовых материалов покрытием TIN КИБ), тлеющем РПМР, заполненный термораепшренннм графитом.

9. Разработана технология ионного травления и создана опытная становка для получения газодинамических канавок на кольцах "сухих" плотнений компрессоров и турбонагнетателей. Оригинальность и эффектность работ в этой области подтверждена а. с. J& 1668764 и заключ-нием НПО ЦКТИ им. Ползунова.

10. Разработаны методики расчета и экспериментального определе-ия остаточных напряжений, модуля нормальной упругости и коэффициент а термического расширения материала покрытия.

Результаты исследований в виде технологических процессов, мате-

риалов покрытий, методик и рекомендаций были использованы на различных предприятиях народного хозяйства. Общий экономический эффект, подтвержденный актами , составляет > 1.5 млн. рублей ( в ценах дс 1990 г.).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работш

1. H.A. Воронин, А.И. Григоров, А.П. Семенов, И.В. Яковлев. Твердые смазочные покрытия, наносимые распылением ионами. - В сб.: Твердые смазочные покрытия. М.: Наука, 1977. - с.18 - 24.

2. H.A. Воронин, А.П. Семенов, А.И. Григоров. Установка для исследования материалов подшипников с газовой смазкой. - Заводская лаборатория, 1978, Т.44, Jê 2. - с. 232-234.

3. H.A. Воронин. Граничная смазка газодинамических подшипников.-Машиноведение, 1978, J6 4. - с. 101-107.

4. А.П. Семенов, H.A. Воронин. Вакуумные ионно-плазменные метода формирования работах поверхностей подшшников, работающих с газовой смазкой. - Вестник машиностроения, 1979, J6 4. - с. 52-55.

5. H.A. Воронин, A.II. Семенов. Граничное смазывание газодинамических подшипников. - В сб.: Исследование смазочных материалов при трении.

---------M. :■ Наука, 1981. - с.ПЗ-116.------------------ -------------------------------------

6. H.A. Воронин, А.П. Семенов. Смазочные покрытия газодинамических подшипников. М.: Наука, 1981. - 88 с.

7. А.П. Семенов, H.A. Воронин. О перспективе применения в машиностроении вакуумных ионно-плазменных и газогермических покрытий. - Вестник машиностроения, 1982, J6 I. - с.42-44.

8. А.Р. Semenov, H.A. Yoronln, U.V. Hozenfcov, H.T. ïadjukova. Versc-hlelßschutzschlchten fur die Gleitflaciien aerodynamischer lager. -Schmierungstechnik, Berlin, 1982, v. 13, Jè 2, S.44-46.

9. M.B. Ноженков, A.C. Авилов, H.A. Воронин, А.П. Семенов, С.А. Семилетов. Влияние температуры подложки на структуру и триботехниче-ские свойства тонких слоев UoS^, полученных высокочастотным катодным распылением. - Поверхность, 1984, J5 8. с. II3-II9.

10. А.П. Семенов, A.A. Сорокко, A.A. Кацура, H.A. Воронин. Оценка несущей способности покрыт^ методом перекрещивающихся дилиндров. -Вестник машиностроения, 1984, J6 II. с. 31-33.

11. К.Г. Казарян, А.П. Семенов, H.A. Воронин. Методика исследования

бразивного изнашивания при граничной смазке. - Вестник машинострое-ия, 1984, № 12. С. 40-41.

2. А.П. Семенов, H.A. Воронин, A.A. Кацура. Метода физического сакдешя в триботехническом материаловедении. - В сб.: Трение, зное и смазочные материалы, т.2, Ташкент, 1985. с. 228-231.

3. К.Г. Казарян, Л.А. Тигранян, H.A. Воронин. Сопротивление абрази-ному изнашиванию тонких, твердых покрытий. - В сб.:Грение, износ и мазочные материалы, т.5, Ташкент, 1985. с. 41-42.

4. А.П. Семенов, К.Г. Казарян, A.A. Кацура, H.A. Воронин. Исследов-ние триботехшческих свойств покрытий на основе нитрида титана, аносимнх методом КИБ. - В сб.: Информационные материалы рабочего овещания по вопросу координации научно-исследовательских работ в бласти нанесения износостойких покрытий на детали машин с использо-анием вакуумной монно-плазменной технологии. М.:ШАШ; 1985. с. 30-I (ДСП).

5. А.П. Семенов, A.A. Кацура, H.A. Воронин, A.A.' Сорокко, З.М. рмакова. Исследование . триботехнических свойств вакуумных онно-плазмэнных покрытий, наносимых методом РЭП. - В сб.: Информац-онные материалы рабочего совещания по вопросу координации научно-сследовательских работ в области нанесения износостойких покрытий а детали машин с использованием вакуумной ионно-плазменной технолога. М.:ИМАШ, 1985. с. 31-35 (ДСП).

6. К.Г. Казарян, А.П. Семенов, H.A. Воронин. Исследование абразивн-й стойкости покрытий при граничной смазке. - Промышленность Арме-ии, 1985, с. 40-41.

7.М.В. Коненков, H.A. Воронин, А.П. Семенов, Ю.М. Товмасян. Связь »гаду структурой и триботехническими свойствами покрытий дисульфида шибдена, получаемых высокочастотным распылением. - Трение и износ, 986, т.7, J5 I. с. 2I-2S.

8. А.П. Семенов, H.A. Воронин, A.A. Кацура. Вакуумные ионно-лазменные покрытия триботехнического назначения. - В сб.: Защитные :окрытия в машиностроении. Киев, Наукова думка, 1987, - с. 3-92 (ДСП).

9. Б.И. Сахаров, А.П. Семенов, H.A. Воронин. Применение регулярного убмикрорельефа для повышения долговечности твердых смазочных покрытий. - Вестник машиностроения, 1988, Н I. с. 17-21.

20. H.A. Воронин. Вакуумная ионно-плазменная технология упрочнена поверхностей- Научно- технический прогресс в машиностроении» вып.9, Современные метода упрочнения деталей машин. Под ред. К.В. Фролова, М.: МЦНТИ-ШАШ, 1989. - 286 С.

21. Б.И. Сахаров, H.A. Воронин, А.П. Семенов. Истирающая способное?! поверхностей с регулярным профилированным микрорельефом в присутствии покрытия HoSg. - В сб.: Новые разработки в области хронометрических приборов.- М.:изд. ШИЧаспром, 1989. с. 70-76.

22. А.Р.Марей, H.A. Воронин, А.П. Семенов. Технология получения износостойких покрытий магнетронным распылением. - В сб. тезисов докладов 2-го Всесоюзного научно-технического симпозиума "Современное электротермическое оборудование для поверхностного упрочнения деталей машин и инструмэнтов", М.: ВДормэлэктро, 1990. с. 94-95 (ДСП).

23. H.A. Воронин, A.A. Громов, Б.И. Сахаров, А.П. Семенов. Создание профильных углублений и микрорельефа на поверхностях трения с помощью вакуумной ионно-плазменной технологии. - В сб. тезисов докладов 2-го Всесоюзного научно-технического симпозиума "Современное электротермическое оборудование для поверхностного упрочнения деталей машин и инструментов"^.: Шформэлектро,_1990. с. 104-105 (ДСП).-------

24. H.A. Воронш, Б.И. Сахаров. Расчет геометрических параметроь регулярного профилированного микрорельефа по несущей способности контакта. - Трение и износ, 1990, т. II„ ü 5. с. 808-817.

25. H.A. Воронин, А.П. Семенов. Вакуумные нонно-илазменные технологии упрочнения деталей машин трлботехнического назначения. Методы и средства упрочнения поверхностей деталей машин. Под ред. А.П. Гусен-кова, М.: Наука, с. 174-402.

26. H.A. Еоронин. Применение теории упругого контакта Герца к расчету напрякенно-деформкрованного состояния слоистого упругого тела. -Трение и износ, 1993, т. 14, & 2. с. 250-258.

27. A.A. Марей, А.П. Семенов, H.A. Воронин. Физико-технические и материаловедческиэ аспекты низкотемпературного синтеза покрытий системы A.1-N, триботехнического назначения.- Проблемы машиностроения и надежности машин, 1993, й 4. с. 76-84.

28. H.A. Вороши., A.A.« Кацура. Применение ваку. зшх ионно-плазменных покрытий для торцовых уплотнений перекачивающих насосов. - Трение и износ, т.15, М 2. с. 218-226.

9. H.A. Воронки. Инженерный метод' решения контактной задачи о' ззжодействии цилиндрического штачша с упругим двухслойным олупространствсм. - Трение и износ, т.15, Я 5. с. 754-763.

0. А.Р. Марай, H.A. Воронин, А.П. Семенов. Зависимости структуры, вердости и износостойкости покрытий A1-N, наносимых магнетронным етодом, от параметров технологического процесса. - Трение и износ, .15, № 5. с. 794-799.

1. H.A. Воронин. Определение несущей способности тел с покрытиями. Трение и износ, т.15, Л 5. с. 820-829.

2. A.c. Л 5Э5Э10 (СССР). Способ нанесения на поверхность деталей екгоплавких материалов /А.П. Семенов, А.И. Григоров, И.В. Яковлев, .Е. Клипн, H.A. Еоронин. - Опубл. в Б.И.,1978, В 8.

3. A.c. Уз 597244 (СССР). Способ получения антифрикционного покрытия

A.И. Григоров, H.A. Воронин, А.П. Семенов. -Опубл. в. Б.И. 1978, Ji9.

4. A.c. № GIII35 (СССР). Стенд для исследования материалов трением'

H.A. Воронин, А.П. Семенов, А.И. Григоров, A.A. Ковальчук. - Опубл.

B.И. IS78, » 29.

5. A.c. JS 917057 (СССР). Способ определения толщины пленки ОЕерхностно-активной смазка / H.A. Воронин, А.П. Семенов. - Опубл.

Б.И. 1982, » 12.

6. A.c. & 1034456 ДСП (СССР). Способ получения антифрикционных окрытий / М.В. Ноженков, H.A. Воронин, А.П. Семенов. - Опубл. в Л. 1983, № 29.

7. A.c. JS I0I9902 (СССР). Псрозковая композиция /М.В. Нокенков, .А. Воронин, А.П.' Семенов.- Опубл. в Б.И. 1983, № 19.

В. A.c. ii 1071665 (СССР). Способ получения антифрикционных покрытий А.П. Семенов, H.A. Воронин, М.В. Ноженков. -Опубл. в Б.И. 1984, J65. 9. A.c. Л II4I785 ДСП (СССР). Способ получения антифрикционных пок-ытий на основе дихалькогенидов переходных металлов / М.В. Коненков, .А. Воронин, A.n. Семенов." Опубл. в Б.И. 1984, й 32. 0. A.c. Л II54972 ДСП (СССР). Способ получения антифрикционного окрытия на основе дисульфида молибдена / A.C. Авилов, H.A. Воронин, •В. Нокенков, А.П. Семенов, A.C. Семилетов. -Опубл. в Б.И. 1986, М.

I. A.c. J6 I2I87I7 ДСП (СССР). Способ нанесения многокомпонентных экрытий постоянного и переменного состава в вакууме / А.П. Семенов; .Г. Назарян, H.A. Воронин, JI.A. Тигранян. - Опубл. в Б.И. 1986, ДЮ.

42. A.c. № 1259692 ДСП (СССР). Способ упрочнения поверхности изделий из алсниная и алюминиевых сплавов / А.П. Семенов, H.A. Воронин, Л.А. Тигранян. Опубл. в Б.И. 1985, J6 35.

43. A.c. Л 1358435 ДСП (СССР). Износостойкое^покрытие / A.A. Сороккс H.A. Воронин, А.П. Семенов, В.В.Гвоздев, Е.Д. Марковский, В.И. Ступа, A.M. Патрушев. - Опубл. в Б.И. 1987, J5 14.

44. A.c. Je 1383844 ДСП (СССР). Способ получения покрытий распыление?, материалов в вакууме / H.A. Воронин, А.П. Семенов. - Опубл. в Б.И, 1988, J6 2.

45. A.c. ib 1424369 ДСП (СССР). Устройство для нанэсения покрытий i вакууме / H.A. Воронин, А.Р. Ыарей, А.П. Семенов. - Опубй. в Б.И. 1988, J6 21.

46. A.c. & I5I858I (СССР). Способ получения поверхности трения /А.П. Семенов, H.A. Воронин, Б.И. Сахаров. - Опубл. в Б.И. 1989, ¡5 40«

47. A.c. Л 1501544 ДСП (СССР). Способ нанесения покрытий / А.Р. Марей, H.A. Воронин, А.П. Семенов. - Опубл. в Б.И. IS83, й 12о

48.. A.c. й 1668764 (CCGP). Способ получения поверхностей транш /H.A. Воронин, А.П. Семенов, A.A. Громов, А.Р. Марзй. - Опубл. i Б.И. 1991, J8 29.

49. A.c. }» 1684549 (СССР). Способ получения поверхностей трения / ------А.ПГ Семенов, H.A. Воронин, Б.И. Сахаров. - Опубл. в Б .IL 1991, .'3 3;