автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.04, диссертация на тему:Повышение износостойкости элементов трибосопряженийпутем создания на их поверхностях слоев соединений переходных металлов

М1Н1СТЕРСТВ0 0СВ1ТИ УКРЛ1НИ , КИШЦЬКИЙ М1ЖНАР0ДНИЙ УН1ВЕРСИТЕТ ЦИВ1ЛЪИ01 ЛВ1АЦ11

•; о

1 о фев 1997

На правах рукопису Крамар Володимир Генад1йович

п1двщення зн0с0ст1йк0ст1 елемент1в трибосполучень ' шляхом утворення на ix поверхнях шар1в сполучень

перех1днихметал1в

Спец1альн1сть 05.02.04- Тертята зноиуваиня в машинах

АВТОРЕФЕРАТ

дисертадП на здобуття наукового стуленя кандидата техн!чккх наук

Ки'в - 1997

Днсертац1ею с рукопис

Робота виконана.в Ки1вському 1нститут1• В1йськово-пов1тряних сил

Науковий кер1вник - доктор техн!чних наук, професор

Носовський 1гор Георг1йович Науковий консультант - кандидат техн!чних наук

Носовський Олег 1горевич 0ф1ц1йн1 опоненти - доктор техн!чних наук, професор

Лров1дна орган1зац1я: М1жгадуаевий в!дд!л триботехн1чних досуидяень та випробувшш

годин! на зао1данн1 спец1ал!зовано1 ради Д 01.35.04 при Ки-1вському м1жнародному ун1верситет1 цив1лыю1 ав1ац11 аа адре-ссяо: 252058, Ки1в-58, пр. Космонавта Комарова, 1

Э дисертаЩсю можна озяайомитися в (НОлЮтец! уи!верситету

Гладченко Олександр Миколайович кандидат техн1чних наук, доцент Лайунець Василь Федорович

Автореферат :роз!слайий Ч 1997р.

Бчений секретар спец1ал1зованс доктор техн!чних наук

I

М.С.Кулик

ЭАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуадьн1сть роботи. Серед комплексу проблем, вир1шення яких залишасться актуальним в сучасних умовах, являеться п1д-вищення над!йност1 та довгов1чнсст1 деталей машин, працюючих в умовах тертя.' В переважн1к б1льшост1 випадк!в виявлясться дос-татньо зм1циення т!льки працююцих поверхневих шар1в матерками сПйкими до неблагоприемних умов, виникаючих при робог1 машин.' Одним 1з напрямк1в при виршенн1 цих проблем, з урахуван-ням тенденц11 переходу в1д об'смно-структурного змшчення до поверхневого, с використання захисних зносост!йких покритт!в, нанесених електро!скровим методом.

При електро1скровому легуванн! досягаеться високе зчеп-лення основного та переношуванного матер1алу, можливе нанесения будь-яких струмопров1дних матер!ал1в.

До специф!чних особливостей електро!скрозого легування, в пор!внянн1 з 1ншими методами поверхневого зм1цнення, можна Е1днести:

- локальн1сть проведения процесу;

- в1дсутн!сть нагр!вання або незначний нагр1в детал! в . процес1 легування, який м1г би зм1нити 11 ф1зико-меха-н!чн1 властивост!;•

- в1дсутн1сть попередньо! п1дготовки поверхн1;.

- простота та еколог1чн1сть технолог1чного процесу, низь-ка енергом1стк1сть та малогабаритн1сть обладнання.

Кр1м того, електро1скрове легування можна застосовувати для ем1цнення поверхонь тертя та в!дковлення початкових розм1-. р1в деталей, як1 Шдлягають ремонту.

Невелика.товщина зм1цненого шару при незначких струмах обробки та висока шорстк1сть повеохн1 при застосуванн1. "гру-бих" режим1в, а також обмежена номенклатура вжйваемих в тепе-р!шн1й час електродних матер1ал!в перешкоджуютъ широкому впро-вадженню цього методу в промисловхсть.

В основному електро1скрове легування застосовують -для зи!цнення поверхонь детален машин 1 механ!зм1в працюючих а умовах абразивного зношування.. В якост! електродних матер1ал1а застосовують, як правило, тверд1 сплави на основ! карб1ду вольфраму. Практично в!дсутн1 вхдомост1 про роботу електро1ск-рових покритт1в в умовах граничного змацуванкя з поверхнями, обробленими 18 застосуваиням хнших електродних матер!ал1в.

Мета та задач! досл!джень. Метою дисертац1йно1 роботи с п!двшцення над1йност! та довгсшчност1 трибосистем шляхом п!д-вищення эиосост1йкост1 поверхневих шар1в, зм1цнених методом електро!скрового легування металами перех!дно1 групи, досл1д-ження законом!рностей аношування цих покритт!в при граничному терт! та пор1вняння в !ншими видами поверхневого зм1цнення трибосполучень.

В зв'язку а вищескаэаним, основними задачами досл!джень являються:

1. Розробка методики нанесения електро1скрових покритт!в та вивчення впливу р1зних способ!в обробки поверх«! на характеристики тертя та аношування.

2. Досл!дження процес!в тертя 1 аношування стал! 40Х, ам1цнено1 методом електро!скрового легування та дифуз!йно! ме-тзл!аац11 хромом ! титаном, ферованад!евих та хромотитанових електро!скрових покритт!в.

3. Досл!дження структури та складу поверхневих шар!в араак1в як до, так ! п!сля процесу тертя.

4. Досл1дження впливу терм!чно1 обробки на параметри тертя ! зношування зм!цнених поверхонь.

5. На основ! анал!ау отриманих результат!в розробити та впрсвадити в виробництво науково-обгрунтован! практичн! реко-мендадИ по п1двищенню довгов!чност! та над!йност! вузл!в тертя, ам!цнених методом електро1скрового легування.

Наукова новизна.

1. Досл!джен! ф!зичн1 аспекти формування електро!скрових покритт!в при р!зних способах обробки поверхонь.

2. Розкритий механ!зм аношування зм!цненних поверхонь в умовах граничного змащування.

3. Досл!джено вплив терм!чно1 обробки зм!цнених поверхонь на 1х структуру та триболог1чн! характеристики.

Практична ц!нн1сть результат!в роботи.

Експериментальн! дан!, наведен! в робот1 показали, щр зм!цнен! покриття мають висок! триболог1чн! характеристики в пор1внянн! з !ншими методами поверхневого зм!цнення при робот1 на певних навантажувально-швидк1сних диапазонах.

Значний виб1р устаткування для електро!скрового легуван-

ня, простота та еколог1чн1сть технолог1чного процесу, можли-в1сть одержання покритт1в з р1зноман1тною товщиною дозволить широко застосовувати цей метод також в ремонтному виробництв1 при в1дновленн! аношених деталей, працюючнх в умовах граничного змащування.

Апробац1я роботи та публ1кац11.

0сновн1 положения роботи допов1дались та обговоркшались на XXXIII в!йськово-науков1й конференцП К1 ВПС (м. Ки1в, 1993 р.). науково-техн!чному сем1нар1-конференц11 "Х1ммотолог1чн1 та триболог1ин1 проблеми в експлуатацИ техн1ки" (м. Ки1в, 1995 р.). розширеному зас1данн1 кафедри "Матер1алознавства, технологи 1 ремонту ав1ац1йно1 техн!ки" К1 ВПС (м. Ки1в, 1996 р.). За результатами виконаних досл!джень опублжовано 11 ро-61т.

• ■ Структура та ОиСЯГ робдти. Дисертац1йна робота скла-даеться в вступу, п'яти роздШв, висновку, перел1ку л1терату-ри та додатку. Основний 11 текст викладено на 148 машинописна стор1нках 1 мае 44 малюнки 1 10 таблиць. Список цитованс1 л1-тератури м1стить 112 назв.

ОСНОВНИЙ ЗМ1СТ РОБОТИ

У вступи1й частин! роботи обгрунтовусться актуальн1сть теми, проводиться анотац1я роботи, вказан! основн1 положения, як! визначають наукову та практичну ц1нн1сть роботи.

У першому розд1л1, на основ1 виконаного огляду, розгляну-т1 основн! . уявленкя про механ1зм тертя 1 зношування матер1а-л1в.

Зроблено огляд основних метод1в поверхневого вм1цнення деталей. Розглянуто основн! властивост1 одержуваних покритт1в, нёдол1ки 1 переваги застосовуванкх метод1в обробки псверхн1.

Анал1в розглянутих' метод1в покапуе, що метод електро1ск-рового легування являсться одним 1з перспективних метод1 в для п1двицення зносост1йкост1 трибосистем.

Обгрунтовано аастосування електро1скрового легування для трибосполучень працвючих при граничному терт! та вшшристанн! 1нших матер1ад1в в якост! електрод!в. На ц!й основ1 визначен!

мета 1 задач! досл!джень.

У другому роэдШ викладен1 а ас оби i мегоди проведения експериментальних досл!джень. Методичною основою це! роботи е комплексне вивчення мехако-х!м!чних процес!в, передОачаючи досл1дження структур« i фазового складу поверхневих шар1в а застосуванням сучасних ыетод!в матер!алоэнавського анал!ву.

Нанесения досл!джуваних покритт!в проводилось на установ-ц! для едектро1скрового легуваняя "2литрон-Б2Б" двома способами.

Перший cnoci6 характеризувався режимом 8 струмом короткого замикаяня 48А, а другий - оОробкою по черв! режимами а струмами короткого аамикання 48 1 15А в!дпов1дно, чим досяга-лось зменшення шорсткост! поверхн1 1 зб!льшення товщини шару в пор!внянн1 з першим способом.

Дифуз1йна метал!эац1я зразк!в хромом 1 титаном проводила-ся у в!дпов!дних порошкових сум!шах при температур! 1050°С 1 950°С на протяз! 4-5 годин'.

Досл!дження триботехн1чних характеристик покритт1в проводилось на ун1версальн!й машин1 тертя СМТ-1.

Вивчення структури та складу эм1цнених покритт1в проводили з використанням комплексно1 методики,. включаючо1 в себе оп-тичну та електронно-растрову м1кроскоп!ю, рентгеноструктурний i рентгеноспектральний м1кроанал1з, оже-спект рос копт.

Досл!дженкя ловерхонь тертя, nepeplay поверхневих иар1в та м!кротвердост1 зд1йсшовалось на оптичному м!кроскоп1 МШ-7 1 ПМТ-3.

Структура, фааовий склад та оц1нка напруженого стан) ам1цнених покритт!в проводилось на дифрактометр! ДРОН-УМ] (айомка проводилося в широкому кутовому диапазон! в Fe тг Со-випром1ненн!).

Визначення х1м1чного складу пояерхн1 як до, так 1 н!сдя, процесу тертя проводилося на рентгеноспектральному м1кроанал1-saTopi САМЕВАХ SX-50.

,Цосл!д*ення TOKKOl структури, розпсд1лу елемент!в no гли бин! ей поверхн! було виконано на оже-спектрометр! JAMP-10S.

РогглянеШ питания планування експерименту та оброОки йо го результат методами математишо! статистики.

У треть ому роадШ наведен! результат» досл!джень покрит

tIb, отриманих легуванням по стандартна 1 розроблен1й методикам. Попередне досл!дження аразюв легованих хромом та титаном першим способом ( струм короткого замикання 48Л) та по эапро-понован!й методиц! з почерговою обробкою режимами з струмами короткого замикання 48 i 15А ( другий cnoci6) Еелось в широкому диапазон! навантаження при швидкост1 ковзання 2 м/с.

Пор1вняльн1 триболог!чн! досл1дження показали, [до зкосос-т!йк!сть хромових покритт1в, одержаних при другому способ! об-робки поверхн1, в 3-8 paaiB вища, н1ж при першому способ1.

Титанов! покриття, одержан! аналоггчним способом, харак-теризуються зносост1йк!сттю в 2-3 рази вищою, Н1Ж при першому cnoco6i обробки.

Коеф1ц1енти тертя при другому способ! -обробки нижч! в усьому навантажувальному диапазон! як для хромових, так ! для титанових покритт!в.

По даним рентгеноструктурного анал1зу встановлено, щс початков! покриття при легуванн! хромом першим , та другим способом MicTHTb pi3Hi фазов! складов! частини. PisHe також i cniB-в1дношення фаз при р!зних способах обробки поверх};!, що впли-вае на триболог1чн1 властивост! эм1цнених шар!в.

Аналог!чна картина спостер1гаеться також при легуванн1 поверхн1 титаном.

Встановлено, що при легуванн! поверхн! хромом першим спо-соСом фазовий склад зм!цненого шару складаетьсл i3 a-Fe, r-Fe, Cr2N, Cr, FeCr. В той же час, при обробц! поверхн! другим способом, фазово1 окладово1, яка м!ститъ т!льки хром, не виявле-но. К1льк!сть же складово! частини, яка м!стить r-Fe, б!льша,* чим при обробц! першим режимом. Це, певно, пов'язано з р!зни-цею к1лькост! енерг!1 яка- п!дводиться при першому ! при другому способ1 обробки поверхн! та загачьним часом легування.

При легуванн1 титаном фазов! частини зм!цнено1 поверхн! складапться в а-Fe,_ TIN, r-Fe, Ft?2Ti, Ti. Причому, к1льк!сть фазово1 складово1 Fe2T! при другому способ! обробки б!льша, а r-Fe менша, чим при'легуванн! поверхн! першим способом.

Ьц!нка напруженого стану електро!скрозих покритт!в вико-нувалась в пор!внянн! з напруженим станом матер!алу матриц1 ! показала, що 1снуе також залежн!сть"як в!д режиму обробки поверхн!, так 1 в1д взасмно! розчинност! елемент!в, як! входять в склад 8м!цнено1 поверхн!.

Таким чином, в!дм!нн!сть показник!в триболог!чних харак-

теристик досл1джуваних покритт1в заключаемся у р1зн1й можли-вост! виникнення структурних дефектов при пдастичн!й деформа-ц!1 дрЮнодисперсних зм!цнювалышх фаз.

В посл1дуючому, нанесения та досл!дження електро1скрових покриттгв .проводили на эразках оброблених 1з застосуваннпм по-чергового легування поверхн1 р1зними режимами (запропонована методика), яке забезлечило кращ! триболог1чн1 характеристики, а такод дозволило одержати менш шорстк1 1 а б1льшою товщиною покриття, чим при первому способ! обробки.

В якост! пор1вняння триболог!чних характеристик поверхонь з електро!скровим покриттям хромом були використан! поверхн1, одержан! дифуз1Йною метал 1 защ ею зраэюв, виготовлених !з ста-л1 40Х (мал.1, мал.2). установлено, що в диапазон! в1д 1 до 14 МПа аносостИлтсть електроЮкрових покритпв у 1.5-2.3 рази бгльша, чим п!сля дифуз!йного хромування. При подальшому аб!льшенн! навантаження зносост!йк!сть зразк1в а електро1скро-вим покриттям стае нижчою, чим дифуз1йнИх.

Досл1дження триболоПчних характеристик зразк!в 1з зм!ц-неними поверхнями п!сля проведения терм!чно1 обробки показало, що зносост1йк!сть електро1скрових покритт1в нижча в пор1внянн! з Д!:фуэ1йними, а таком 1з загартованою сталюо 40Х.

Результати анап1зу поперечних шл!ф1в зразк1в з поверхне-вим шаром, одержаним електро1скровим легуванням хромом, вста-новили, що товщина нанесеного шару досягае 600 мкм. Самий зм!цнений шар складаеться з к1лькох зон з р!зним вм1стом легу-ючого элементу, як! являються результатом як р1зних режим1в обробки, так 1 проходячих при цьому термодифуз!йних процес!в. Р!зко1 границ! м1ж покриттям 1 мзтер1алом зразка немая, а 1с-нуе перех1дна зона в як!й концентрац1я хрому р!вном!рно зни-жусться.

В материал! П1дкладки, яка граничить з покриттям, утворя-ються гартувалыи структури, зумовлек1 . швидким в1дведенням тепла в глибину матриц!. М!кротверд!сть в ц1й зон! поступово знижуеться до р!вня трердост! основного матер!алу п!дкладки.

Анал¡3 ил]ф1в зраэк!в а електро1скровим покриттям хромом гЛсля проведения гартування показав зм!ну як складу, так I властивостей покриття. П!сля гартування в!дбуваеться п!дви-щення в 2-2.5 рази м!кротвердост! електро!скрових пскритт!в. В змацненому шар! на границ! з матер!алом п!дкладки виявлена зона а пониженою тверд!стю шириною 30-50 мкм. Очевидно, що

Мал. 1. Зм1на коеф1ц!снту тертя араак1в з електро1скровим пок-риттям хромом (1), електроЮкровим покриттям п!сля проведения гартування (2), дифуз1йним покриттям хромом (3), дифуа!йним покриттям П1сля проведения гартування (4) та зразк1в 1з стал! 40Х Шсля гартування (5) вхд питомого навантаження

вим покриттям хромом (1), електро1скроьим покриттям п1сля проведения гартування (2), дифуз1йним покриттям хромом ■ .,), дифу-з1йним покриттям п1сля проведения гартування (4) та зраэк1н 1з стал! 40Х п!сля гартування (5) в!д питомого навантаження

зм1на складу елемент1в в шар1 та його механ1чних властивостей пов'язано з дифузШшми нроцесами, як1 прот!кають при терм1чн1й обробц1 та утворенням дрЮнсдисперсно! карб!дно1. Фази.

Як показали м1крорентгеноспектральн1 та оже-спектральн1 досл!дження поверхневих шар1в, п1сля випробування зразк1в на тертя, 1снуе певна законом!рн1сть залежност! вм1сту та розпо-д!лу в поверхн1 х1м1чних елементхв (особливо кисню) в1д режиму в якому праире трибосполучення.

Встановлено, що робота в эонах перех1дних процес1в при малих значениях зовн1шньо1 д1I та 1нтенсивного аношування характеризуемся п1двищеним вм!стом кисню в поверхн! в пор1внян-н! 1з зоною мШмального тертя 1 зношування. Це стосусться вс1х досл!джуваних вид1в зм1цнених поверхонь (електро!скрових, дифуз1йних, а також пройшовших терм1чну обробку).

Оже-спектральн! досл!дження поверхонь тертя показали, цо в формуванн! вторинних структур активну роль грають кисень та вуглець, як! утвсрюють р!бн1 складн! сполучення а хромом 1 валком. К!льк!сть кисню в поверхн! зал ежить в1д ступени актива-цП при упруго-пластичн1й деформацП 1 визначаеться початковим складом покриття. ' .

Зроблен1 висновки та дан! рекомендацН по прим!ненню електро!скрових покритт!в хромом при зм!цненн! поверхонь' деталей.

У четвертому розд!л! наведен! результата досл!джень три-болог!чних характеристик покритт!в легованих титаном (електро-!скрових, дифуз!йних) при робот! в умовах граничного вмащуван-ня, а також зм!цнених таким чином локритт1в п!сля проведения термообробки.

Анал1э експеркментальних данях показуе, що покриття, одержан! електро!скрсвим легуванняы титаном 1 як1 не проходам гартування, мають найыенший коеф!ц!ент тертя у всьому диапазон! навантаження в пор!внянн! з 1кшими покриттями (иал.З).

Зносост!йк!сть електро1скрових покритт!в, в пор!внянн1 о дифуз!йними, також вшца в усьоыу диапазон! навантаження (мал. 4$.

Металограф1чн! досл!дження початкових покритт1в показали, шр товиина утворюваного вару складае 350-650 мкм.

М!кротверд!стъ електро1скрових титанових покри?т!в трохи иижча, чим хроцових. Тут також 1снуе к!лька зон, поява яких

//77р

0,2.

0,1

\1\ А |\ \ а5

А2 (

О

2 О

40

йют,МПа

Мал. 3. Зм1на коеф!ц1снту тертя эраак1з з електрохскроенм пок-рйттям титаном (1), електро!скровш покриттям п!с.г.ч проведения гартуваяня (2), дифуаШшм покриттям титаном (3), диЗугКшим покриттям п1сля проведения гартування (4) та аразк!в 1з стал1 40Х п!сля гартування (5) в!д питомого наванта*ення

0 20 АО р^п/Ша

Мал. 4. Зы1на 1нтенсивност1 зношування зразк1в з елект.ро1афо-вим покриттям титаном (1), електро1скровим покрнттт ■ п; с;.и про ведения гартування (2), дифуз!йиим -покриттям титаном (3), дн£у-з1йним покриттям'П1СЛЯ проведения гартування (4) та зрази!и !з стая! 40Х п!сля гартування (б) в!д питомого наьанта.чешш

обумоЕлена застосуванням р!зних, режим1в обробки, а також 1н-тенсивнкм прот1канням дифуз1йних процес1в при легуванн!. Рент-геноспектральний м!кроанал1з покритт!в показав п1двищену кон-, центращю кисню в поверх(и в пор!внянн! з електро!скровими покриттями хромом, обумовлену утворенням необмежених твердих розчин!в кисню в титан!.

• Металограф'чний анал1з зразк1в в електро1скровим покрит-тям п1сля ¿х 'гартування показав, що як 1 у випадку э хромовими покриттями 1х твердеть гростае. На границ! зм!цненото покрит-тя 1 'основного матер1алу виявлена зона !з зниженоя тверд!стю шириною 30-40 мкм. По даним м!крорентгеноспектрального анал!зу концентрац!я легуючих елемент1в (титан, хром) в ц!й зон! р!зко зменшена, що являеться насл!дком прот!кання дифуз!йних проце-с1в при гартуванн!.

Анал!з електро1скрових титанових покритт1в п1сля проведения досл1джень на тертя показав, щр диапазон Лснування ст!й-ких вторинних структур досить широкий. При навантаженн! в!д 20 до 70 МПа вони займагать майже всю контактну площу трибосполу-чень. М1крорентгеноспектральн! та оже-спектральн! досл!дження поверхонь тертя зразк!в працюючих в диапазон! несталих проце-С1в тертя та зношування (до 5 МПа) показали п1двищену концентт рац!ю кисню (до 31 ат.Х) , що обумовило. утворення складних х1-м1чних сполук а зал!зом 1 хромом, а також необмежених твердих розчин1в кисню в титан!. Високии вм1ст кисню приводить до утворення нест!йких ультрадисперсних структур, п1двищуе схиль-н1сть титану до гч1плювання 1 як результат - п1двищення вношу-вання та коеф!ц!енту терт? покритт1в.

Робота трибосполучень в вон1 м1н1мального тертя та аношу-вання (нормальне механо-х1м1чне вношування) характеризуемся пониженою концентрац!сю кисню в поверхн! при пор1внянн1 з зонами 1з п1дЕшцениы зношуванням.

Рентгеноспектральк1 досл!ддення дифувШих титанових та електро!скрових (л!сля гартування) покритПв показали, ер такс* 1снус певна 8аконом1рн1сгь м1ж концентрате» кисню в по-верхневих шарах та навантахенням (зоною роботи трибосполучень).- .

' Таким чином, коеф1щент тертя та 8носост1йк1сть зм1цнених титаном, за дэпомогою р!зних метод1в, покритт!в в значн!й м1р1 зал ежить в1д структурно-фазового складу поверхонь тертя 1 на-Еантажувально-швидк1ского диапазону, в якому працое триОоспо-

лучения.

. У гГятому роадШ наведет реэультати трибологччних дос-л!джень зм1цнених поверхонь, як! проходили комплексно легуван-ня тугоплавкими металами.

Наведена методика нанесения хромотитанових та ферована-д1евих електро1скрових покритт1в.

Показано, що найб1льш однор1дн! покриття одержан! при ле-гуванн! електродами виготовленими 1з одного або к1лькох легую-чих елемент1в. При почерговсму легуЕанн! електродами is р!зних матер!ал!в отриман! покриття характеризуются неоднор1дн1стга структури. При 1х металограф1чному 1 рентгеноспектральному анал1з! виявлен! зони э п1двищенною концентрац!ею того чи 1н-пого елементу.

Анал1з триболог1чних характеристик показав, що характер зм!ш! коеф!ц1ента тертя для хромотитанових та фероЕаяад1евих покритт!в практично одинаковий (мал. 5). Зносостпп-асть ферова-иад!свих покритт1в дещо вища н1д хромотитанових при зб1льшенн1 питомого навантаження на трибосполучення (мал.6).

Рентгеноспектральн1 та оже-спектральнг досл1дженкя поЕер-хонь тертя показали, щр bmIct' i розпсцЦл легупчих елемент!в та кисио по глибин! в1д поверхн! залежить в!д облаетi в як1Й пра-цюс трибосполучення.

.Встановлено, що 1нтенсивн1сть дифуз11 кисгао в поверхню хромотитанових покритт!в, в пор!внянн1 з покриттями при елект-ро1скрових хромуванн1 й титануванн1, значно вища. Цьому сприяе велика к1льк!сть ф!еичяих недосконалостей зм!цненого покриття: м1кроскоп!чних ( тр1цияи, пори) та tohkoI структури ( дислока-' «11, ваканс11), втшкаючих на границах багатофззиого хромоти-танового покриття.

В поверхн1 зрагк1в з елеотроi скровим хромотитановим пок-риттям, п1сля 1х досл1дження на тертя та зношування, виявлений такояс азот, концентрац1я якого зм1гаосться в залежност1 в1д режиму робота трибосполучення i п1двияуеться 1з зростанням нап-ружно-деформац1йного стану покритт1в.

Металограф1чн1 досл1дження поверхонь тертя ферованад!евих покритт1в показали, що внешування проходить за рахунок крихко-го руйнуваннй поверхн! в вид! появи значноЧ к1лькоот! м}кро-в1спкн. Як i в попередн1х випадках, процеси тертя га зношування обумовлшться структурно-фазевкм станом поверхн!, вплибои зовн1шн!х д!й та оточуючого середсвища.

fmp 0,2-

0,1

\ \ 2 •

\ \ * X X1 1 ■

-

0 « '20 Patina

Мал. 5. Эм1на коеф!ц1снту тертя эразк1в а хромоти-тановим (1) та феровалад1свим (2) електро!скровими покриттями в!д питомого навантаження

t: Сз сз

§

«V -10

г

Ум /

о -<0 20 Pnumfina

Мал. 6. Зм1на 1нтенсивност1 вношування зразк1в в хромотитановнм (1) та ферованад1свим (2) електро-1скровими покриттями в!д питомого навантаження

1г» С.

ОСНОВНI РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ

1. В результат! анал1зу л!тературних даних показана перс-пективнЮть прим!нення електрокжрового легування деталей хромом та титаном з метою розширення облает! 1х застосування при робот! трибосполучень в умовах граничного змащування.

Нанесення змЩнених покритт1в можливо проводити як з метою Шдвйщеннд зносост1йкост!, так 1 для в!дновлювання почат-кових роам!р!в при ремонт! зношених деталей.

2. Розроблена методика нанесення електро!скрових покрит-т!в, яка дозаоляе отримувати 8м!цнен! шари певно1 товщини. але а нижчою шо'рстк1стю, чим при так!й же товщин1 покритт!в, отри-маних обробкею поверхн! т!льки одним !з стац!онарних режим!в електро!скрово1 установки.

Встановлено, шр зносост!йк!сть, одержаних за допомогою запропоновано! методики, в 3-8 рази для хромових ! в 2-3 рази для титанових покритт1в вища, н!ж покритт1в, одержаних оброб-коо поверхн! одним режимом. 0держан1 показники с результатом р!вного сп1вв!дношення ам!цнюючих фаз в покритт1, одержаного при р1вних способах обробки поверхн!.

3. Досл1джено вплив р!зних метод!в поверхневого зм!цнення деталей тугоплавкими металами на зносост!йк!сть та антифрик-ц1йн1сть при граничному терт!.

Встановлено, щр аносост!йк!сть електро!скрових хромових покритт1в вица, чим покритт!в, одержаних при дифуз!йному хро-муванн! в 1.6-2.3 рази при низьких значениях питомого наванта-хення.

Зносост1йк1суь та антифрикц!йн!сть електро!скрових титанових покритт1в вйща, чим покритт!в, одержаних при дифуз!йному титануванн! у всьому диапазон! навантаження.

4. Доол1джвння структури електро!скрових покритт1в в результат! комплексного легування показало, що найб!льш однор!д-К1 пежриття отримуться при легуванн! електродами, як1 м!стять в 6оС1 во1 легуюч1 компонент

Застосування, при ^м1цненн1 поверхн1, способу а почерго-вою обробкею р1аиими електродами призводить до отркмання неоднородно! структури покритт1в.

Пор1вняння триболог1чних характеристик ферованад1евих та хромотнтанових • покритт1в показало, щс при ниаьком/ питомому

13

навантажанн1 вони займаютъ пром1жне положения м1ж хромовими 1 титановими електро!скровими покриттями.

5. Доел1джено вплив терм1чно! обробки на зносост1йк1сть та антифрикц!йн1сть деталей а покриттями зм1цненими р1зними способами.

Остановлено, що проведения терм!чно1 обробки (гартування) деталей 1з зм!цненими покриттями поПршуе IxHi триболог1чн1 характеристики. Термину обробку як нових, так i деталей, як! п1длягають~\юмонту рекомендусться проводите до нанесення на них зносост1йких покритт1в.

. 6. Досл1дження тонко! структури показало, щр на процеси тертя та эношування великий вплив мають початковий стан пок-риття, SoEHioni дi'1 i оточуюче середовище.

Встановлено, що при граничному терт1 основна роль в фор-муванн! вторинних структур надежить кисню та вуглецю. Утвороо-чи pl3Hi складн1 сполуки а металами, як1 входять в склад зм1ц-неного покриття, вони визначають 1хн1 триболог!чн1 характеристики.

Виявлена певна. законов рн1сть вм1сту кисню в поверхШ в!д облает! в як!й працюе трибосполучення для вс1х досл!джуваних покритт!в. Встановлено, що м1н1мальне зношування та коеф1ц1ент тертя покритт1в характеризуемся мШмальним bmIctom кисню в поверхневих структурах в пор1внянн1 а гонами несталих процес1в i переходу до патолог1чних явищ.

ОСНОВЫI ПУБЛ1КАЦП

1. Марчук В.Е., Кисель B.C., Крамар В.Г. Износостойкие покрытия для упрочнения и восстановления деталей авиационной техники.// Летательные аппараты и авиационные двигатели.- Киев: КИ ВВС. Вып.14, 1993, С.34-36.

2. Марчук В.Е., Кисель B.C., Крамар В.Г. Износостойкие детонационные покрытия на основе никеля.// Летательные аппараты к авиационные двигатели.- Киев: КИ ВВС. Вып.14, 1893, с.36-38.

3. Носовский О.И., Крамар В.Г., Стасенков К.В., Рокая К.Б. Методика трибот^хнических испытаний материалов в жидких средах. // Летательные аппараты и авиационные двигатели,- Киев: КК ВВС. Вып.17, 1994, с.32-34.

4. Носовский О.И.. Крамар В.Г., Стасенков К.В., Рокая К.Б. Влияние электроискрового легирования поверхности трения образ-

цов из стали 17ХН2 сплавом ТН на износостойкость и антифртсци-онность при трении в коррозионно-активной среде.// Летательные аппараты и авиационные двигатели.- Киев: КИ ВВС. Выл.17, 1994, с.34-36.

5. Носовский И.Г., Крамар В.Г., Носовский О.И. Исследование трибологических свойств стали 40Х упрочненной различными методами поверхностного легирования.// Летательные аппараты и авиационные двигатели.- Киев: КИ ВВС. Вып.17, 1994, с.42-45.

в. Носовский И.Г., КрамарВ.Г., Носовский 0.И. Повышение износостойкости деталей из стали 40Х методом электроискрового легирования.// Летательные аппараты и авиационные двигатели.-Киев: КИ ВВС. Вып.17, 1994, с.38-42.

7. Носовский И. Г., КрамарВ.Г., Носовский-О.Г. Исследование влияния электроискрового легирования поверхностных соев на их износостойкость и антифрикционность.// Химмотолсгическке и трибологические проблемы в эксплуатации техники: Тез.дскл. на-учно-техн. сем.-конф. -Киев: КИ СВ и НЦ СВ. 1995.

8. Носовский И.Г., Крамар В.Г., Носовский О.Г. Исследование трибологических свойств стали, упрочненной методом электроискрового легирования титаном.// Летательные аппараты и авиационные двигатели,- Киев: КИ ВВС. Вып.18, 1996, с.111.

9. Носовский И.Г. , Крамар В.Г.,'Носовский О.Г. Исследование процессов трения и изнашивания деталей, прошедших комплексное легирование тугоплавкими металлами.// Летательные аппараты и авиационные двигатели.- Киев:. КИ ВВС. Вып. 18, 1996, с.ИЗ.

10. Носовский И.Г., Крамар В.Г.,' Носовский 0.И. Влияние электроискрового легирования поверхностных слоев на их кзно-' состойкость и антифрикционность.// Трение и износ. 1993. Т. 17, N2, с. 241-245.

И. Исследование процессов трения и изнашивания элементов трибосопряжений упрочненных современными прогрессивными методами и разработка, рекомендаций по повышению износостойкости деталей трибосистем авиационной техники при их изготовлении .и восстановлении в процессе ремонта. Отчет о НИР / Киевский ик-.т ВВС. N 49551. 1996. - 96 с.'

АННОТАЦИЯ

Крамар В.Г. Повышение износостойкости элементов трибосопряжений путем создания на их поверхностях слоев соединений пе-

реходных металлов.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.04 "Трение и износ в малинах", -КМУГА. 1996.

В работе рассмотрены вопросы повышения износостойкости елементов трибосопрякений, упрочненных методом электроискрового легирования, раскрыты механизмы формирования и изнашивания упрочненных покрытий, работающих в условиях граничной смазки.

THE SUMMARY

Кгагпаг V.G. The increase in wear-firmness of tribojunction elements by creation the layers of transitive metals alloys on their surfaces.

The thesis for scientist degree of Candidate (technical sciences), speciality 05.02.04 " The friction and wear in machines", -KIUCA. 1996.

The work considers the questions of increase in «fear-firmness of tribojunction elements hardened by electrical errosion method of saturation. The ways of formation and wear processes of hardened coverings working in boundary greas conditions are investigated.

Ключов1 слова: електро!скрове легування, граничне тертя, зносост1йк1сть.