автореферат диссертации по металлургии, 05.16.09, диссертация на тему:Совершенствование технологии формирования структуры стальных поршневых колец

На правах рукописи

005004039

Околович Андрей Геннадьевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ СТАЛЬНЫХ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ

Специальность 05.16.09 «Материаловедение» (в машиностроении)

- 8 ДЕК 2011

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Барнаул - 2011

005004039

Работа выполнена в Федеральное государственном бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Гурьев Алексей Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

профессор Ситников Александр Андреевич

доктор технических наук, с. н. с. Тарасов Сергей Юльевич

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия», г. Омск

Защита состоится « 22 » декабря 2011 года в « 12 » часов на заседании диссертационного совета Д 212.004.07 ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова» по адресу: 656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46. E-mail: berd5 0@mail.ru Факс: 8(3852) 29-09-56

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

Автореферат разослан « 21 »ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к. т. н., доцент

А. А. Бердыченко

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Одним из основных направлений современного материаловедения является создание материалов с качественно новыми свойствами для конкретных условий эксплуатации с помощью эффективных ресурсосберегающих технологий. В частности, актуальной задачей является разработка новых технологий изготовления стальных поршневых колец (ПК) для двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Основным материалом для изготовления ПК служит чугун. По строению своей металлической основы он близок к стали, но структура чугуна весьма существенно отличается от стали. Его металлическая основа пронизана микропорами, заполненными графитом. Наличие микропор в чугуне несколько снижает его механические свойства по сравнению со сталью, но вместе с тем делает более износостойким, так как свободные включения графита служат своеобразной смазкой сопряжённых поверхностей.

Однако это преимущество в ПК не реализуется в эксплуатации двигателей, поскольку рабочие поверхности колец для повышения износостойкости покрываются хромом толщиной в 0,15 - 0,5 мм. Хромовое покрытие обладает рядом достоинств: высокая твердость, низкая склонность к заеданию, малый коэффициент трения хрома по чугуну н стали, высокая коррозионная стойкость. Однако наряду с достоинствами такому покрытию присущи недостатки: пониженная стойкость к ударным нагрузкам, трудно прирабатывается, имеет низкую теплостойкость, из-за чего при высоких температурах (>300 °С) теряет твердость и происходит его растрескивание. Кроме того, электролитическое хромирование длительный процесс (10 - 12 ч.), не стабильно из-за истощения раствора и экологически не безопасно.

В большинстве случаев сохранение упругости колец, определяющее эксплуатационную надёжность двигателя, имеет гораздо большее значение, чем их поведение при износе. Исключения представляют только стальные кольца, которым упругость была придана деформационным упрочнением в холодном состоянии.

Ежедневно в мире изготавливается несколько миллионов ПК. Это литые кольца из чугуна или стальные кольца из проката с последующей механической и термической обработкой для придания упругости.

В то же время изготовление стальных ПК без последующей трудоемкой механической обработки возможно деформационным упрочнением протягиванием проволоки через профильные волочильные ролики. Важно, что упругие элементы после деформации и отпуска имеют существенно большую усталостную прочность, чем после закалки и отпуска. Поэтому установление взаимосвязи между структурой, свойствами, термической обработкой и применением новых методов поверхностного упрочнения стальных ПК является актуальным.

Работа выполнена в рамках гранта Программы «Старт-2006» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по теме: «Создание производства стальных ПК методом холодной пластической деформации с упрочнением рабочих поверхностей и износостойкого слоя», госконтракт № 46376р/6970 от 26.12.06 г.

Цель работы. Выявить структурные особенности деформационного упрочнения, обеспечивающие высокий комплекс прочностных и эксплуатационных свойств стальных поршневых колец с последующей термической и химико-термической обработкой.

Для достижения поставленной цели в настоящей работе были поставлены следующие задачи:

1 На основании анализа применяемых материалов обосновать выбор сталей для изготовления поршневых колец.

2 Исследовать влияние деформационного упрочнения на структуру и твердость стальных поршневых колец.

3 Определить температурные режимы термофиксации и термостабилизации П.К.

4 Разработать способы поверхностного упрочнения поршневых колец.

5 Для повышения эксплуатационной стойкости волочильных роликов разработать режимы термической обработки инструментальных сталей.

6 На основе комплекса экспериментальных исследований разработать технологию формирование структуры стальных поршневых колец с заданным комплексом свойств и внедрить в производство.

Методы исследований:

1 Металлографические исследования проводили на оптическом микроскопе ММР-4 при увеличениях хЮО, х250, х500, снимки сделаны цифровым фотоаппаратом «Nikon 4300» в режиме микросъемки.

2 Контроль твердости ПК и упрочненного слоя проводили по методу Роквелла (HRC) или Виккерса (HV10o) на трех участках поверхности колец по средней линии. (ГОСТ 9450-75). Микротвердость определялась на приборе ПМТ-3 по ГОСТ 9450-76

3 Для исследования износостойкости упрочняемых поверхностей была выбрана схема изнашивания неподвижно-закрепленными частицами на установке МН-1М по ГОСТ 17367-71. Величина весового износа определялась взвешиванием до и после испытаний на лабораторных аналитических весах с точностью 2-10"4 гр.

4 Ударную вязкость определяли по ГОСТ 9474-78 на стандартных образцах 10x10x55 мм, КС (Дж/см2), испытание проводили на копре МК-30.

5 Прочность инструментальных сталей определялась при сосредоточенном изгибе на образцах 6x6x60 мм по ГОСТ 2055-75.

6 Расчет и построение профиля ПК проводили методом компьютерного моделирования. Спроектирована и изготовлена оснастка волочильного блока для моделирования одно и многопереходного волочения

Научная новизна:

1 Формирование однородной структуры сталей 65Г и 20X13, необходимое для успешного пластического деформирования, достигается при отжиге ниже Aci на 1020 °С.

2 В результате исследований режимов нагрева установлены температурные интервалы термофиксации и термостабилизации П.К. из сталей 65Г и 20X13 и их влияние на структуру и твердость:

- термофиксации = 500-570 °С;

- термостабилизаций = 550-590 °С.

3 На основании исследований способов химико-термической обработки разработана новая технология нанесения комплексного износостойкого слоя (карбонитрация+Т1Ы4+сульфидирование), обеспечивающая повышенные прирабаты-ваемость, износостойкость и эксплуатационную стойкость поршневых колец.

4 Вследствие структурной наследственности сталей при двойной фазовой перекристаллизации разработаны режимы термической обработки инструментальной стали Х6ВФ на вторичную твердость (двойная закалка т с температуры 1100 °С, проме-

жуточный отпуск при 650 °С 1ч., окончательная закалка от 960 °С, отпуск при 520 °С и 550 °С, позволившие выполнять упрочнения при карбонитрации.

Достоверность результатов исследований и выводов обеспечена использованием современных методов структурного анализа и исследований, воспроизводимостью результатов эксперимента, сравнением с литературными данными, практическим использованием и патентоспособностью разработанных технологий.

Зпачепис полученных результатов для теории и практики

Полученные результаты диссертационной работы позволили установить закономерности формирования структуры стальных поршневых колец при деформационном упрочнении в зависимости от температур рекристаллизации, термофиксации и термостабилизации.

Практическая значимость

1 Приведены обоснования выбора сталей для изготовления стальных поршневых колец.

2 Установленные режимы отжига для снижения твердости и повышения пластичности выбранных сталей.

3 Определены температуры термостабилизации и термофиксации ПК из сталей 65Г и 20X13, после холодной пластической деформации.

4 Разработанная технология нанесения комплексного износостойкого слоя.

5 Обоснованные режимы термической обработки стали Х6ВФ на вторичную твердость.

6 Технология изготовления цельнонатянутых стальных ПК диаметром от 50 до 200 мм из сталей 65Г и 20X13 внедрена в производство ООО «Центр развития технологий - Алтай». Достигается повышение работоспособности цилиндропоршневой группы в 1,5 - 2,0 раза по сравнению с чугунными кольцами.

7 Результаты, полученные при выполнении работы, в течение нескольких лет используются в Алтайском государственном университете им. И.И. Ползунова на кафедре «Машиностроительные технологии и оборудование» при подготовке инженеров по направлению «Машиностроение».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Международных научно-технических конференциях «Проблемы и перспективы развития литейного, сварочного и кузнечно-штамповочного производства» (Барнаул, 2004 - 2009); XV международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых (Томск, - 2009); Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь» (Барнаул, 2005 - 2006); XI Всероссийской конференции студентов и молодых ученых (Рубцовск, 2009); 12-ой Международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано-до макроуровня (Санкт - Петербург - 2010); 8-й Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы повышения эффективности металлообработки в промышленности на современном этапе» (Новосибирск, 2010); Международной научно-практической конференции «Новые наукоёмкие технологии, оборудование и оснастка для обработки металлов давлением» (Краматорск, 2010); XI miedzynarodowa konfe-rencja naukowa Nowe technologie I osiagniecia w metalurgii i inzynierii materialowej Materialy Konferencyne nr 2 Czestochowa, 2010 г. (Польша).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 34 печатных работах. В том числе 14 статей, из них 2 статьи опубликовано в издании, рекомендованном ВАК РФ, 13 тезисов докладов, 5 патентов на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы, приложений. Работа выполнена на 137 страницах, содержит 60 рисунков, 5 таблиц и список литературы из 97-ми наименований.

Положения, выносимые на защиту:

1 Обоснование выбора сталей для изготовления поршневых колец: а) компрессионных - 65Г; б) маслосъемных - 20X13.

2 Установленные режимы отжига для формирования однородной структуры выбранных сталей.

3 Установленные, на основе исследований, закономерности температурных интервалов рекристаллизации, термофиксации и термостабилизации поршневых колец из сталей 65Г и 20x13 после холодной пластической деформации.

4 Разработанная технология нанесения комплексного износостойкого слоя (карбо-нитрация+Т1М4+сульфидирование), обеспечивающая повышение эксплуатационной стойкости поршневых колец в 1,5 - 2,0 раза.

5 Режимы термической обработки стали Х6ВФ на вторичную твердость для увеличения контактно-усталостной долговечности в 1,5 - 3,0 раза.

6 Технологию изготовления стальных поршневых колец с упрочненной поверхностью.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, изложены цель и задачи работы, представлена ее научная новизна, практическая значимость. Сформированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен анализ литературных данных, посвященных назначению, материалам и конструкции ПК.

ПК делятся на два основных типа - компрессионные и маслосъемные (рисунок 1).

Во многих двигателях в качестве маслосъемных ПК устанавливают пластинчатые кольца из стальной ленты, на рабочую кромку которых нанесено износостойкое покрытие.

Однако в ДВС стальные пластинчатые кольца не могут применяться в качестве уплотнительных в верхних канавках поршня. В них монтируются хромированные кольца из серого чугуна или массивные стальные кольца, полученные точением с последующей термической обработкой.

Целью работы является создание технологии изготовления ПК методом холодной пластической деформацией с высокой механической прочностью за счет оптимального деформационного упрочнения и последующей полигонизацией дислокационной структуры.

Кроме хромового покрытия в настоящее время с успехом применяется молибде-нирование рабочих поверхностей колец. Основным преимуществом этого покрытия является его стойкость против прижогов, удерживание масла и смазывающим действием. Высокую износостойкость имеют также керамические покрытия на основе мо-

Рисунок 1 - Распределение на

либдена, окислов алюминия и азота, наносимые плазменным напылением. В отличие от электролитического хромирования, технология плазменного напыления отличается более высокой производительностью и экологичностью. Однако, перечисленные процессы не обеспечивают равномерное диффузионное сцепление с основой по сравнению с химико-термической обработкой при насыщении металла углеродом, азотом, имплантацией нитридов титана и др. Вместе с тем в практике нашли широкое распространение покрытия для ускорения приработки колец в период обкатки. К таким покрытиям относятся: фосфотирование, сульфидирование, лужение, кадмирование, меднение.

Во второй главе обоснован выбор материалов и методик исследований, рассмотрено влияние термической обработки на структуру и свойства металла при холодной пластической деформации.

В качестве основного материала для изготовления компрессионных ПК, которые предназначаются для работы при высоких эксплуатационных нагрузках применяется пружинная сталь 65 Г, ГОСТ 14959-79. Критические точки: Ас1=720 °С; Ас3=740 °С.

Для изготовления стальных маслосъемных ПК методом холодной пластической деформацией при волочении через профильные ролики выбрана нержавеющая сталь 20X13 диаметром 5 - 6 мм (ГОСТ 5632 -72). Сталь 20X13 относится к мартенситному классу, обладает стойкостью против коррозии, применяют для изделий, работающих на износ в качестве упругих элементов. Критические точки стали: Ас1=820°С; Ас3=860 °С; Мн=340 °С.

Производительность и качество поршневых колец во многом зависит от волочильных роликов. Следовательно, для изготовления роликов необходим выбор высокопрочных инструментальных сталей. К ним относятся стали Х6ВФ, XI2М, 6Х4М2ФС и быстрорежущая сталь Р6М5. Однако, учитывая необходимость упрочнения поверхности для повышения износостойкости и усталостной прочности азотированием, карбонитрацией или ионной имплантацией нитридов титана при 540 - 560 °С, температура отпуска сталей должна совпадать с температурами поверхностного упрочнения. Поэтому для изготовления волочильных роликов выбраны стали 6Х4М2ФС и Х6ВФ. Так как сталь Х6ВФ не термообрабатывается на вторичную твердость по стандартным технологиям, то нами разработаны режимы двойной закалки.

Третья глава посвящена разработке технологии изготовления цельнотянутых стальных поршневых колец.

Технологический цикл изготовления стальных поршневых колец состоит из предварительной термической обработки заготовки; подготовки поверхности заготовки; одно- или многократного волочения; промежуточной термической обработки.

Для получения деформационного упрочнения, при холодной пластической деформации, необходимо обеспечить равномерное строение исходной структуры стали, что обуславливает повышенную пластичность и деформируемость.

Важнейшим контролируемым параметром ПК является твердость. По ней можно судить о качестве материала, о результате термообработки и о структуре материала.

В исходном состоянии структура стали 65 Г неоднородна, твердость составляет НЯС 22 - 26 (рисунок 2а). После отжига при 680 °С, 1 ч., твердость понизилась до НЫС 14 - 16; НУ 207 - 217 (рисунок 26).

Нами установлено, что, независимо от исходного состояния стали следует выполнить отжиг 1-го рода (на 10 - 20 °С ниже Ас^. Отжиг при температуре ниже критической точки Ас! более чем на 20 °С недостаточен для получения однородной структуры стали, а отжиг при температуре выше 10 °С опасен из-за возможного протекания

ан>у - фазовых превращений. После отжига при температуре на 10 - 20 °С ниже точки Ас] в течение часа достигаются высокие степени обжатия, связанные с получением ориентированной структуры, что способствует равномерной деформации при волочении.

Стальные компрессионные ПК изготавливают из стали 65 Г после холодной пластической деформации (е = 50 - 70%) при протягивании проволоки диаметром 5 - 6 мм через профильные волочильные ролики. Упрочнение при пластической деформации является результатом роста плотности дислокаций (твердость достигает ЖС 35 -40).

Такое состояние наклепанного металла является предельным; при попытке продолжить деформирование металла разрушается. Это объясняется возникновением очагов разрушения в результате дробления цементитных пластинок, расположенных в сильно упрочненной ферритной матрице.

Рисунок 2 - Структура стали 65 Г: а - исходная, х250. HV100 240 - 262, б - после отжига 680 °С, х250. HV100 207 - 217

Для залечивания деформационных дефектов при волочении и повышения пластичности стали перед навивкой профиля на оправку осуществляют рекристаллизаци-онный отпуск при 500 °С, 1ч., на твердость HRC 28 - 30 (рисунок За). Нагрев при t-pe менее 500 °С недостаточен для протекания процессов отдыха, а при температуре более 500 °С сопровождается полигонизацией.

Навивка полученного профиля компрессионного кольца на оправку с натяжением сопровождается динамическим старением при последующем термостабилизационном отпуске 550 °С, 1ч., и полигонизацией, т.е. упорядочением и стабилизацией структуры (рисунок 36). После волочения и термостабтилизации продольное сечение имеет волокнистую структуру, которая соответствует трооститно-сорбитной. В нештатных ситуациях, когда кольца испытывают пиковые ударные нагрузки, чтобы металл пластически деформировался без поломок, твердость назначается пониженной HRC 18-28 (HV100 223-277), ГОСТ 621-87 «Кольца поршневые двигателей внутреннего сгорания».

Главным достоинством динамического старения при отпуске под нагрузкой является то, что структурное и напряженное состояние стали оказывается таким, каким оно будет в деталях и конструкциях в условиях их эксплуатации. Это определяет большую стабильность свойств и повышение надежности.

Для получения сложного профиля маслосъемного кольца необходимо многократное волочение. Количество переходов волочения обусловлено достижением определенной деформации. Это имеет место при необходимости получения изделий с заданными прочностными характеристиками и высокими требованиями к поверхности, так как увеличение числа переходов способствует удалению мелких дефектов и снижение шероховатости поверхности (рисунок 4).

Рисунок 3 - Текстура стали 65 Г: а - после деформации и отпуска 500 °С, 1 ч., х500, HV100 277 - 293, б - после термостабилизации 550 °С, 1 ч., х500 HV100 223 - 277

Свойства стали после холодной пластической деформации зависят не только от величины общей или суммарной деформации, но и от величины частных обжатий.

Чем меньше эти обжатия, тем медленнее нарастает прочность, тем выше степень суммарной деформации и тем выше абсолютная величина механических свойств.

Выполненные математические расчёты и построения площади переходов на ЭВМ показали возможность получения сложного профиля стальных маслосъёмных ПК из стали 20X13 протягиванием проволоки 0 5 - 6 мм через профильные волочильные ролики за 6 переходов с обжатиями: 21 - 23 %, 20 - 21 %, 18 - 20 %, 17 - 19 %, 16 - 18 %, 9- 11 %.

Так как в исходном состоянии в структуре стали присутствуют избыточные карбиды, которые существенно препятствуют пластической деформации, перед волочением необходимо выполнить рекрисгализационный отжиг при температуре 800 - 820 °С, 1ч. (Ас! - 10-20 °С). После рекристализационного отжига карбиды растворяются почти полностью, а твёрдость понижается с НУШо 228 до HV100 190 (рисунки 5а, 56).

Следует отметить, что после деформации твердость на поверхности и в центре распределяются неравномерно. Так поле первого перехода твердость на поверхности составляла HV100 334, а в центре HVWo 255 (рисунок 6). Сталь приобретает волокнистую структуру - текстуру деформации (рисунок 7а).

При увеличении степени деформации, текстура стали изменяется от волокнистой до веретенообразной (рисунок 76), а затем до нитевидной (рисунок 8а).

Поверхностные слой имеют большую склонность к удлинению чем внутренние зоны. Возникают сжимающие напряжения, которые приводят к неравномерности деформации и локализуются в некоторых областях.

а

б

Рисунок 5 - Структура стали 20X13: а - Исходная структура стали 20X13 х500, (НУШо 228), б - Структура стали 20Х13после отжига, 820 "С, 1ч., х500 (НУШ0 190)

350 -Г......

зоо с.

250 i ш

200 fS

150 i i

100 t i 50 ГШ 0

m Твердость стали 20X13 в сердцевине. HV100

85 Твердость стал и ¿0X13 на поверхности. HV100

я .О л -С/ л л .О л <л .О л .О .L xV „о ж -о .OÏ" „о .oV- л о <5

Рисунок 6 - Изменение твердости стали 20X13 в зависимости от степени пластической деформации (s) и температуры отпуска

Путем наклепа твёрдость и временное сопротивление удается повысить 1,5-3 раза, а предел текучести в 3 - 7 раз. Такое состояние наклёпанного металла является предельным; при попытке продолжить деформирование металл разрушается.

Поэтому после первого, третьего и пятого деформационного упрочнения осуществляют рекристаллизационный отпуск профиля при температуре 690 - 710 °С в течении 1 часа, что способствует снижению твердости от HV)00 225 - 242 после первого перехода до HVi00 213 - 228 и равномерной деформации при волочении.

Отпуск при температуре менее 690 °С недостаточен для снижения твердости, а отпуск при температуре более 710 °С приводит к разориентировке деформированной структуры. Обжатие, составляющее 16-18 %, при пятом деформационном упрочнении протягиванием проволоки через профильные волочильные ролики необходимо для получения максимально допустимой твердости 35HRC (HV 334) перед заключительным формированием заданного профиля маслосъемного кольца. Обжатие менее 16% не дает достаточного упрочнения, при обжатие более 18 % нарушаются контуры профиля кольца. Обжатие, составляющее 9-11 % на твердость 26 - 28 HRC (HV 240 - 255), при шестом деформационном упрочнении является оптимальным для получения сложного профиля маслосъемного кольца без дальнейшей механической обработки.

При обжатии менее 9 % происходит неравномерная калибровка профиля по сечению. При обжатии более 11 % возможно шелушение поверхности профиля вследствие наклёпа.

При больших обжатиях продольное сечение имеет слабовыраженную волокни стую структуру, а структура поперечного сечения совсем не разрешается в оптиче ском микроскопе (рисунки 86, 9а, 96).

а б

Рисунок 7 - Структура стали 20X13: а - после первого прохода х 500, НУюо 255 - 292 б - после отпуска 700 °С, 1 ч., х500, НУ100 213 - 220

Ш-1

ji.il:

Рисунок 8 - Структура стали 20X13: а - после третьего прохода х500, НУюо 292 - 334 б - после четвертого прохода х500, НУ10о 255 - 292

Рисунок 9 - Структура стали 20X13: а - после пятого прохода х500, НУШо 292 - 334 ® ~ после шестого проходах500, НУ100 270 - 292

Рисунок 10 - Структура стали 20X13: а - после термофиксации 570 °С, 1 ч. х Ю0, НУ100 228 - 278 б - после термостабилизации 590 °С, 1ч. х500, НУ100 228 - 278

После волочения удлинение зерна остаются относительно равноосными, очень сложной формы, а текстура включает ось волокна. Ориентированные, в результате деформации кристаллы, имеют общее направление, совпадающее с направлением оси волокон (рисунок 10а).

При этом после пятого деформационного упрочнения выполняют пробивку перфорированных пазов и калибровку с обжатием 9-11 %, навивку на оправку и термофиксацию при температуре 560 - 580 °С в течении 1 часа.

На оправке профиль разрезают на отдельные кольца, которые устанавливают в гильзу и в ней подвергают термостабилизации при температуре 590 °С в течении часа для протекания процессов полигонизации т.к. окончательные свойства колец определяются условиями отпуска, в процессе которого реализуются потенциальные возможности для повышения сопротивления малым пластическим деформациям и всего комплекса прочностных свойств (твердость ПК составляет HRC 20 - 28) (рисунок 106).

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований термической и химико-термической обработки упрочнения ПК.

Выполнены исследования износостойкости ПК после хромирования, карбонитра-ции и ионного азотирования. Карбонитрацию стальных маслосъемных поршневых колец из стали 20X13 ведут при разложении карбамида в расплаве солей или в газовой среде в интервале температур 540 - 580 °С в течение 1часа. Глубина карбонит-ридного слоя составляет 12-15 мкм при твердости 1158 - 1513 HV (рисунок 11).

Осуществление карбонитрации в течение 1 часа в интервале температур 540 - 580 °С является оптимальным, так как при температуре карбонитрации ниже 540 °С снижается скорость диффузии. После карбонитрации стали в течение 1 часа при 525 °С твердость составляет 700 HV, глубина слоя 8 мкм; при 550 °С - 1100 HV, глубина слоя 15 мкм; при 600 °С твердость снижается до 800 HV с увеличением глубины слоя до 20 мкм, потому что диффузия в слое идет по параболическому закону.

Применение карбонитрации для обработки деталей обеспечивает повышение усталостной прочности на 50 - 80 %, резкое повышение сопротивления износу по сравнению с цементацией, нитроцементацией, азотированием. Полученные на поверхности нитридные фазы даже при отсутствии смазки не проявляют склонности к схватыванию.

Обработка стали в расплаве дает на поверхности слой, имеющий гексагональную структуру, присущую нитриду железа Fe4N и карбиду железа Fe3C - карбонитридная фаза Fe3_4 (С, N). Толщина слоя фазы Fe34 (С, N) зависит от температуры процесса и длительности насыщения.

Для устранения коробления маслосъемного поршневого кольца, вследствие температурного воздействия при карбонитрации, а также диффузионного насыщения поверхности углеродом и азотом, осуществляют алмазную притирку в гильзе со снятием карбонитридного слоя 3-6 мкм.

Последующее нанесение покрытия осуществляют путем ионной имплантацией нитридов титана Т^ толщиной 5-7 мкм на поверхность карбонитридного слоя. Ионы титана высокой энергии разогревают поверхность до 500 °С и внедряются на глубину 1 - 2 мкм. Достоинство ионной имплантации обусловлено весьма низкими температурами процесса (500-600 °С), высокой твердостью нитрида титана (до HV 2400), отсутствием коробления изделий, что весьма важно для ажурных маслосъемных поршневых колец и необходимостью в доводочных операциях механической обработкой.

После этого, для улучшения прирабатываемости поршневых колец и повышения адгезии покрытия к основе, выполняют сульфидирование в электролитной плазме. Время обработки составляет 20 - 40с. В результате образуется пористый слой Fe2S толщиной 8-10 мкм и твердостью 915-1158 HV (рисунок 13а).

Для улучшения прирабатываемости и повышения износостойкости нами разработана технология трехслойного упрочнения поверхности ПК, которая включает карбо-нитрацию, ионную имплантацию нитрида титана с последующим сульфидированием в электролитной плазме.

Рисунок 11 - Карбонитридный слой стали Рисунок 12 - Покрытие: карбонитра-20X13 после карбонитрации *500 ция-ТЖ, - сульфидирование ><500

НУ100 1158- 1513 НУ100 915 - 1 189

Сравнительные испытания износостойкости стальных маслосъемных ПК из стали 20X13 проводились после упрочнения различными способами (таблица 1).

Таблица 1 - Результаты испытаний стальных маслосъемных поршневых колец из стали 20X13 на износостойкость

№ п/п Способ упрочнения Микротвёрдость, HV юо Глубина слоя, мкм Потеря веса, мг

1 Электролитическое хромирование 940- 1088 30-40 35 за 13 часов

2 Ионное азотирование 915- 1158 5-7 18 за 3 часа

3 Оксикарбонитрация в расплаве солей 1158-1513 10-12 33 за 12 часов

4 Газовая карбонитрация 1158-1513 12-15 23 за 15 часов

5 Карбонитрация + нитрид титана (Т,^) + сульфидирование 915-1188 18-20 12 за 15 часов

Испытания показали, что карбонитридный слой не только не уступает хромированному, но и несколько превосходит его.

Наилучшие результаты достигаются после нанесения трёхслойного упрочнения: карбонитрация, осаждение нитридов титана и сульфидирования, которые в 2 раза превосходят традиционное хромирование.

Качество ПК во многом зависит от волочильных роликов. Вследствие высоких контактных нагрузок, значительных сил трения в поверхности инструмента, к волочильным роликам предъявляются высокие требования по точности размеров и форм. Правильный выбор марки стали для изготовления роликов определяет стабильность формоизменения профиля ПК и стойкость инструмента.

Для исследования были выбраны высокопрочные стали, 6Х4М2ФС, Х6ВФ и Р6М5. Однако сталь Х6ВФ по стандартной технологии не обрабатывается на вторичную твердость.

Сталь Х6ВФ относится к сталям, разрушение которых при растяжении и изгибе происходит хрупко из-за повышенного содержания карбидов в структуре закаленной и отпущенной стали (рисунок 136).

Повышение эксплуатационной стойкости инструментальных сталей возможно путем изменения тонкой структуры, размеров блоков и дефектности мартенсита. Одним из методов изменения тонкой структуры является комплексная термообработка с многократными высокотемпературными и низкотемпературными нагревами.

В связи с этим разработаны режимы термической обработки стали Х6ВФ на вторичную твердость при двойной закалке.

Первый нагрев от температур (1100±10 °С) для более полного растворения легирующих элементов в стали, вместо стандартной 1000 °С, с охлаждением на воздухе.

Промежуточный отпуск при 650 °С, 1 ч. для снятия напряжения после высокотемпературного нагрева и выделения карбидов, препятствующих росту зерна при повторном нагреве.

Второй - с нагревом до пониженных температур закалки (960±10 °С) для измельчения зерна с охлаждением в масле и последующим отпуском при 520 °С, 1 час с образованием карбидов хрома (Сг23Сб) и 550 °С, 30 мин с выделением карбидов хрома (Сг7Сз) при дисперсионном твердении на вторичную твердость 56-58 HRC (таблица 2).

Таблица 2 - Механические свойства стали Х6ВФ в зависимости от режимов термической обработки____

№ п/п Температу] за, °С Твердость, HRC Ударная вязкость, КС Дж/см2 Прочность при згибе сттг, МПа

Закалки Отпуск

1 1000 250 58-60 4-6 3300-3500

550 54-55 6-8 3500 - 3600

2 1100+650+960 520+550 56-58 8-10 3800 - 4000

Прочность при изгибе атг повышается от 3500 МПа до 4000МПа, а ударная вязкость (КС) от 4 - 6 Дж/см2до 8 - 10 Дж/см2.

Проведение термической обработки с двойной фазой перекристаллизацией (двойная закалка с промежуточным отпуском) обеспечивает получение мелкого зерна ау-стенита. Измельчение зерна объясняется тем, что с повышением температуры нагрева увеличивается растворимость легирующих элементов, а при закалке они фиксируются в твердом растворе. При повторном нагреве они выделяются в виде дисперсных карбидов, являющимися центрами кристаллизации при аустенитном превращении. Эффект наследования дефектов тонкой структуры оказывает существенное влияние на свойства стали, получаемой после окончательной термической обработки (рисунок 13).

Для повышения твердости, износостойкости, контактной прочности и выносливости инструмента выполнено упрочнение поверхности роликов карбонитрацией в расплаве солей (таблица 3).

а б

Рисунок 13 - Структура стали Х6ВФ: а - после стандартной термической обработки х500, Мартенсит + карбиды, б - после двойной закалки и отпуска, х500 Мартенсит+дисперсионные карбиды Таблица 3 - Стойкость волочильных роликов в зависимости от режимов термо-

обработки и карбонитрации

№ п/п Марка стали Температура, иС Твердость HRC Стойкость, метр

Закажи Отпуска Сталь 20X13

Без карбонитрации После карбонитрации

1 Р6М5 1180 580 59-61 1580 2800

2 Х6ВФ 1100 + 960 520 56-58 1400 2600

3 6Х4М2ФС 1040 540 58-60 1560 3200

Производственные испытания волочильных роликов после карбонитрации показали повышение стойкости инструмента от 1,5 до 3-х раз.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Установлено, что не зависимо от структурного состояния сталей в состоянии поставки для улучшения их пластичности необходимо выполнить рекристаллизаци-онный отжиг ниже Ас, на 10-20 °С.

2 Определены температурные интервалы термостабилизации и термофиксации поршневых колец и их влияние на твердость (HRC, НУюо) после деформационного упрочнения сталей 65Г и 20X13. Температура термофиксации = 500 - 570°С, термостабилизации = 550 - 590 °С. В результате деформационного упрочнения формируется текстура деформации с упрочненной поверхностью и высокими эксплуатационными характеристиками.

3 Разработан способ поверхностного упрочнения, включающий предварительную карбонитрацию, притирку в гильзе, осаждение нитрида титана и последующее сульфидирование для улучшения прирабатываемости и повышения износостойкости поршневых колец в 1,5 - 2,0 раза.

4 Разработаны режимы термической обработки стали Х6ВФ на вторичную твердость обеспечивающие увеличение контактно-усталостной долговечности инструментальной оснастки для изготовления поршневых колец в 1,5 - 3,0 раза.

5 Технологический процесс изготовления ПК освоен в производстве ООО ЦРТ «Алтай». Комплектующие колец 0 80-130мм, а также 0 180 для К-700 поставляются на рынок запчастей Алтайского края. На разработанную технологию получено 5 патентов Российской Федерации на изобретение.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1 Околович, А.Г. Исследование технологии изготовления стальных поршневых колец [Текст] / А.Г. Околович// Ползуновский вестник №1 (2), 2009. - С. 256-259.

2 Околович, А.Г. Новые технологии изготовления стальных поршневых колец

[Текст]/А.Г. Околович// Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 13, №1(3), 2011.-С.582-585.

Статьи в других изданиях:

3 Околович, А.Г. Сопротивления пластической деформации [Текст]/ А.Г. Околович// Наука и Молодежь. 2-я Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученных. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2006. - С.26-27.

4 Околович, А.Г. Свойства пружинных сталей после термообработки и деформационного упрочнения [Текст]/ А.Г. Околович, A.M. Гурьев, Г.А. Околович// XV Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых - Томск, 2009 - С. 112-114.

5 Околович, А.Г. Новые технологии изготовления стальных поршневых колец [Текст]/ А.Г. Околович, Г.А. Околович// Доклады 12-ой Международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня». - СПб, 2010. - С. 253-259.

6 Околович, А.Г. Новые технологии изготовления стальных поршневых колец [Текст]/ А.Г. Околович// Доклады Международной научно-практической конференции «Новые наукоёмкие технологии, оборудование и оснастка для обработки металлов давлением».- Краматорск, 2010. - С.86-90.

7 Околович, А.Г. Поршневые кольца ДВС, XI miedzynarodowa konferencja naukowa Nowe technologie I osiagniecia w metalurgii i inzynierii materialowej Materialy Konferencyne nr 2 Czestochowa, 2010 г. - C. 28-33.

8 Околович, А.Г. Поверхностная обработка поршневых колец [Текст]/ А.Г. Околович, Г.А. Околович, Т.В. Мустафина// Материалы XI международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития литейного, сварочного и кузнечно-штамповочного производства» - Барнаул, Ползуновский альманах №1. 2010. - С. 171-172.

Патенты и авторские свидетельства на изобретения

1 Способ изготовления стальных маслосъемных поршневых колец [Текст]: пат.2318645 РФ, МПК7 В23Р15/06 / Околович Г.А., Карпов А.П., Околович А.Г.; заявитель и патентообладатель ООО «ЦРТ-Алтай» - №2005134301/02, заявл. 07.11. 05; опубл. 10.03.08, Бюл. №7.

2 Способ изготовления стальных компрессионных поршневых колец [Текст]: пат.2341362 РФ, МПК7 В23Р15/06, B21F37/02, С21В 8/06 / Околович Г.А., Карпов А.П., Околович А.Г., Карпов C.B.; заявитель и патентообладатель ООО «ЦРТ-Алтай» - №2007109549/02, заявл. 15.03.07; опубл. 20.12.08, Бюл. №35.

3 Способ изготовления стальных маслосъемных поршневых колец [Текст]: пат.2380210 РФ, МПК7 В23Р15/06 / Околович Г.А., Карпов А.П., Околович А.Г.; заявитель и патентообладатель ООО «ЦРТ-Алтай» - №2008115773/02, заявл. 21.04.08; опубл. 27.01.10, Бюл. №3.

4 Способ упрочнения поверхностей стальных поршневых колец [Текст]: пат.2386726 РФ, МПК7 С23С26/00, С23С28/00 / Околович Г.А., Гурьев А.М., Околович А.Г.; заявитель и патентообладатель Алтайский Государственный технический университет им. И.И. Ползунова -№2008139124/02, заявл. 01.10.08; опубл. 20.04.10, Бюл. №11.

5 Способ изготовления стальных компрессионных и маслосъемных поршневых колец [Текст]: пат. 2407621 РФ, МПК7 В23Р С1В23Р 15/06, B23F 37/00, C21D8/00 /

Околович Г.А., Околович А.Г., Сизова А.Е. заявитель и патентообладатель АлтГТУ им. И.И. Ползунова - № 2009125113/02, заяв. 30.06.2009; опубл. 27.12.2010, № 36.

Подписано в печать 11.11.2011. Формат 60x84 1/16. Печать - цифровая. Усл. п. л. 0,93. Тираж 100 экз. Заказ 20 И - 731

Отпечатано в типографии АлтГТУ, 656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46 тел.: (8-3852) 29-09-48

Лицензия на полиграфическую деятельность ПЛД №28-35 от 15.07.97 г.

Введение

Глава 1. Состояния вопроса.

1.1 Назначение поршневых колец.

1.2 Конструкция поршневых колец.

1.2.1 Верхние компрессионные кольца.

1.2.2 Средние компрессионно - маслосъемные кольца.

1.2.3 Нижние маслосъемные кольца.

1.3 Материалы поршневых колец.

1.3.1 Требования к материалу поршневых колец.

1.3.2 Чугун в качестве материала поршневых колец.

1.3.3 Стальные поршневые кольца.

1.3.4 Кольца из стальной ленты.

1.3.5 Маслосъемные кольца из стальной ленты.

1.4 Поверхностная обработка поршневых колец.

1.5 Цель и задачи исследования.

Глава 2. Выбор материалов и методик исследования.

2.1 Теоретические основы способа формирования стальных поршневых колец.

2.1.1 Влияние термической обработки на структуру и свойства металла при деформационном упрочнении.

2.2 Выбор сталей для изготовления компрессионных и маслосъемных поршневых колец и волочильных роликов.

2.3 Методы упрочнения стальных поршневых колец и волочильных роликов.

2.3.1 Карбонитрация.

2.3.2 Ионно-вакуумные покрытия.

2.3.3 Сульфидирование в электролитной плазме.

2.4 Методика испытаний износостойкости.

2.5 Определение механических свойств.

2.6 Выводы по главе 2.

Глава 3. Разработка технологии изготовления цельнонатянутых стальных поршневых колец.g j

3.1 Технология изготовления компрессионных поршневых колец

3.2 Разработка математической модели пластической деформации при изготовлении маслосъемных поршневых колец.

3.2.1 Оптимизация, выбор и расчет переходов профиля поршневых колец ДВС.

3.2.2 Исследование режимов деформационного и термического упрочнения поршневых колец из стали 20X13.

3.3 Выводы по главе 3.

Глава 4. Исследование термической и химико-термической обработки волочильных роликов и поршневых колец.

4.1 Термическая обработка стали Р6М5.

4.1.1 Термическая обработка стали 6Х4М2ФС.

4.1.2 Термическая обработка стали Х6ВФ.

4.2 Ковка заготовок из легированных инструментальных сталей.

4.3 Химико-термическая обработка волочильных роликов и поршневых колец.

4.4 Выводы по главе 4.

Актуальность темы. Одним из основных направлений современного материаловедения является создание материалов с качественно новыми свойствами для конкретных условий эксплуатации с помощью эффективных ресурсосберегающих технологий. В частности, актуальной задачей является разработка новых технологий изготовления стальных поршневых колец (ПК), для двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с требуемым уровнем механических свойств.

Основным материалом для изготовления поршневых колец служит чугун. По строению своей металлической основы он близок к стали, но чугун весьма существенно отличается от неё своим строением. Его металлическая основа пронизана микропорами, заполненными графитом. Наличие микропор в чугуне несколько снижает его механические свойства по сравнению со сталью, но вместе с тем делает более износостойким, т.к. свободные включения графита служат своеобразной смазкой сопряжённых поверхностей [1,2,3].

Однако это преимущество в ПК не реализуется в эксплуатации двигателей, поскольку рабочие поверхности колец для повышения износостойкости покрываются хромом толщиной в 0,15 - 0,5 мм. Хромовое покрытие обладает рядом достоинств: высокая твердость, низкая склонность к заеданию, малый коэффициент трения хрома по чугуну и стали, высокая коррозионная стойкость. Однако наряду с достоинствами такому покрытию присущи недостатки: пониженная стойкость к ударным нагрузкам, трудно прирабатывается, имеет низкую теплостойкость, из-за чего при высоких температурах (>300 °С) теряет твердость и происходит его растрескивание. Кроме того, электролитическое хромирование длительный процесс (10-12 ч.), не стабильно из-за истощения раствора и экологически не безопасно [4, 5].

Во всем мире производители двигателей внутреннего сгорания постоянно ведут поиск новых технологий в изготовлении деталей цилиндропоршневой группы. Одно из направлений - это ПК из стального проката вместо традиционных колец из чугуна. Иное применение стали, как материала для ПК, возникло с созданием стальных пластинчатых колец. Исходным материалом служит тянутая или катаная стальная лента или проволока относительно небольшой толщины, из которой изготавливаются имеющие форму ПК пластинки, устанавливаемые одна на другую по несколько штук в одну канавку поршня. Такая конструкция колец выдвигает много новых проблем не только в многочисленности конструктивных форм, но и разнобой в применяемых сталях. В тоже время стальные пластинчатые кольца не могут применяться в качестве уплотнительных колец в верхних канавках поршня. Однако, изготовление цельнонатянутых стальных ПК заданного профиля возможно холодной пластической деформацией при волочении [6,7].

В то же время изготовление стальных ПК без последующей трудоемкой механической обработки возможно деформационным упрочнением протягиванием проволоки через профильные волочильные ролики. Важно, что упругие элементы после деформации и отпуска имеют существенно большую усталостную прочность, чем после закалки и отпуска. Поэтому установление взаимосвязи между структурой, свойствами, термической обработкой и применением других методов поверхностного упрочнения цельнотянутых стальных ПК является актуальным. Актуальность настоящей работы подтверждается ее выполнением в рамках гранта Программы Старт-2006 по теме: «Создание производства стальных ПК методом холодной пластической деформацией с упрочнением рабочих поверхностей и износостойкого слоя», госконтракт №46376р/6970 от 26.12.06.

Цель работы. Выявить структурные особенности деформационного упрочнения, обеспечивающие высокий комплекс прочностных и эксплуатационных свойств стальных поршневых колец с последующей термической и химико-термической обработкой.

Для достижения поставленной цели в настоящей работе были поставлены следующие задачи:

1 На основании анализа применяемых материалов обосновать выбор сталей для изготовления поршневых колец.

2 Исследовать влияние деформационного упрочнения на структуру и твердость стальных поршневых колец.

3 Определить температурные режимы термофиксации и термостабилизации П.К.

4 Разработать способы поверхностного упрочнения поршневых колец.

5 Для повышения эксплуатационной стойкости волочильных роликов разработать режимы термической обработки инструментальных сталей.

6 На основе комплекса экспериментальных исследований разработать технологию формирование структуры стальных поршневых колец с заданным комплексом свойств и внедрить в производство.

Научная новизна:

1 Формирование однородной структуры сталей 65Г и 20X13, необходимое для успешного пластического деформирования, достигается при отжиге ниже Aq на 10-20 °С.

2 В результате исследований режимов нагрева установлены температурные интервалы термофиксации и термостабилизации П.К. из сталей 65Г и 20X13 и их влияние на структуру и твердость:

- термофиксации = 500-570 °С;

- термостабилизаций = 550-590 °С.

3 На основании исследований способов химико-термической обработки разработана новая технология нанесения комплексного износостойкого слоя (карбонитрация+Т1Ы4+сульфидирование), обеспечивающая повышенные прирабатываемость, износостойкость и эксплуатационную стойкость поршневых колец.

4 Вследствие структурной наследственности сталей при двойной фазовой перекристаллизации разработаны режимы термической обработки инструментальной стали Х6ВФ на вторичную твердость (двойная закалка т с температуры 1100 °С, промежуточный отпуск при 650 °С 1ч., окончательная закалка от 960 °С, отпуск при 520 °С и 550 °С, позволившие выполнять упрочнения при карбонитрации.

Практическая значимость:

1 Приведены обоснования выбора сталей для изготовления стальных поршневых колец.

2 Установленные режимы отжига для снижения твердости и повышения пластичности выбранных сталей.

3 Определены температуры термостабилизации и термофиксации ПК из сталей 65Г и 20X13, после холодной пластической деформации.

4 Разработанная технология нанесения комплексного износостойкого слоя.

5 Обоснованные режимы термической обработки стали Х6ВФ на вторичную твердость.

6 Технология изготовления цельнонатянутых стальных ПК диаметром от 50 до 200 мм из сталей 65Г и 20X13 внедрена в производство ООО «Центр развития технологий - Алтай». Достигается повышение работоспособности цилиндропоршневой группы в 1,5 - 2,0 раза по сравнению с чугунными кольцами.

7 Результаты, полученные при выполнении работы, в течение нескольких лет используются в Алтайском государственном университете им. И.И. Ползунова на кафедре «Машиностроительные технологии и оборудование» при подготовке инженеров по направлению «Машиностроение».

Реализация результатов работы:

На основе полученных результатов исследований на уровне 5-ти изобретений разработана технология изготовления цельнонатянутых стальных ПК диаметром от 50 до 200мм из сталей 65Г и 20X13, которая освоена в производстве ООО «Центр развития технологий - Алтай».

Основные положения, выносимые на защиту:

1 Обоснование выбора сталей для изготовления поршневых колец: а) компрессионных - 65Г; б) маслосъемных - 20X13.

2 Установленные режимы отжига для формирования однородной структуры выбранных сталей.

3 Установленные, на основе исследований, закономерности температурных интервалов рекристаллизации, термофиксации и термостабилизации поршневых колец из сталей 65Г и 20x13 после холодной пластической деформации.

4 Разработанная технология нанесения комплексного износостойкого слоя (карбонитрация+Тл^+сульфидирование), обеспечивающая повышение эксплуатационной стойкости поршневых колец в 1,5 - 2,0 раза.

5 Режимы термической обработки стали Х6ВФ на вторичную твердость для увеличения контактно-усталостной долговечности в 1,5-3,0 раза.

6 Технологию изготовления стальных поршневых колец с упрочненной поверхностью.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на: международных научно-технических конференциях «Проблемы и перспективы развития литейного, сварочного и кузнечно-штамповочного производства» (Барнаул 2004-2009); XV международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых (Томск - 2009); всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь» (Барнаул 2005-2006); XI Всероссийской конференции студентов и молодых ученых (Рубцовск - 2009); доклады 12-ой Международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано - до макроуровня (Санкт - Петербург - 2010); «Проблемы повышения эффективности металлообработки в промышленности на современном этапе», материалы 8 ВНПК, (Новосибирск - 2010); доклады

Международной научно-практической конференции «Новые наукоёмкие технологии, оборудование и оснастка для обработки металлов давлением», (Краматорск - 2010); XI miedzynarodowa konferencja naukowa Nowe technologie I osiagniecia w metalurgii i inzynierii materialowej Materialy Konferencyne nr 2 Czestochowa, 2010 г. c. 28-33.

Результаты диссертации докладывались на совместных научных семинарах кафедр: «Машиностроительные технологии и оборудование».

По теме диссертации опубликовано 34 работы, из них 2 статьи в центральном издании, рекомендованным ВАК РФ, 5 патентов РФ на изобретение; 14 статей в журналах и сборниках научных трудов; 13 тезисов и докладов в материалах научных конференций.

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» на кафедре «Машины и технология обработки металлов давлением» под руководством доктора технических наук, профессора Гурьева Алексея Михайловича.

Приношу искреннюю благодарность кандидату технических наук, профессору кафедры Поксеваткину Михаилу Ивановичу за ценные указания и консультации по отдельным разделам работы; кандидату технических наук, профессору кафедры Карпову Сергею Васильевичу за помощь в разработке математической модели пластической деформации при изготовлении стальных маслосъемных поршневых колец.

Автор благодарит Карпова Анатолия Павловича за практическое освоение производства стальных поршневых колец на ООО «ЦРТ-Алтай».