автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Влияние режимов электроакустического напыления на прочность сцепления покрытия с основой при упрочнении формообразующего инструмента

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ НА ПРОЧНОСТЬ СЦЕПЛЕНИЯ ПОКРЫТИЯ С ОСНОВОЙ ПРИ УПРОЧНЕНИИ ФОРМООБРАЗУЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Специальность: 05.03.01 - Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону 2005

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Донском государственном техническом университете (ДГТУ) на кафедре «Автоматизация производственных процессов».

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор МинаковВ.С.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Краплин М.А. кандидат технических наук, профессор Попов ВЛ.

Ведущая организация: ОАО НПП КП «Квант»

Защита состоится 25 октября 2005 г. в 10м часов на заседании диссертационного совета Д.212.058.02 в ГОУ ВПО Донском государственном техническом университете (ДГТУ) по гдресу:

344010, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина 1, ауд. 252.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ДГТУ

Отзыв в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью организации, просим выслать в диссертационный совет по указанному адресу.

Автореферат разослан «Мз » сентября 2005 г.

Учёный секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

гоов-4

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Проблема повышения стойкости формообразующего инструмента по-прежнему является актуальной. Увеличение периода стойкости снижает себестоимость продукции за счёт уменьшения затрат на инструмент, повышает её качество и производительность работы оборудования за счёт снижения потерь точности и времени, связанных с заменой инструмента.

В процессе работы формообразующего инструмента и деталей машин наиболее тяжело нагруженным является поверхностный слой. Поэтому, одним из путей повышения стойкости является нанесение покрытий из материалов, обладающих высокими прочностными характеристиками (или легирование поверхностного слоя такими материалами). В этом случае важную роль играет прочность сцепления покрытия с основой. При небольшой прочное™ сцепления, даже покрытия, обладающие высокой твёрдостью и прочностью, в условиях работы, связанных с циклическими нагрузками, отслаиваются (например, покрытия, полученные различными методами вакуумного и газо-термического напыления).

Для обеспечения высокой прочности сцепления покрытия с основой необходимо создать переходную зону, в которой за счёт диффузии материалов покрытия (или легирующих компонентов) в основу, происходит плавное изменение их содержания. При резком изменении граница между покрытием и основой будет являться зоной концентрации напряжений, что и приводит к отслаиванию покрытия. Интенсификация диффузии при нанесении покрытий является основным механизмом увеличения прочности сцепления покрытия с основой и одним из путей повышения стойкости формообразующего инструмента и деталей машин.

Перспективный путь в этом направлении - использование высококонцентрированных потоков энергий (ВКПЭ): лазерное излучение, электроискровое воздействие, ультразвуковые колебания (УЗК), и др.

Ускорение диффузии оказывает существенное влияние на характер распределения компонентов покрытия по всей глубине упрочнённого поверхностного слоя. От этого зависят и другие физико-технические свойства упрочнённого слоя - микротвёрдостъ, износостойкость, предел прочности, изменение которого вызвано эффектом Роско, и др.

Следовательно, важной является как задача увеличения прочности сцепления покрытия с основой, так и прогнозирование характера распределения материалов покрытия по глубине упрочнённого слоя.

Применительно к ВКПЭ, задача осложняется тем, что физические процессы происходят в микрообъёме в крайне неравновесных условиях при высоких скоростях нагрева и охлаждения, в зоне обработки могут

присутствовать сразу все 4 фазы вещества, а механизм диффузии в твёрдой фазе существенно изменяется. Этот механизм до конца ещё не изучен, что во многих случаях не позволяет заранее предсказать характер распределения материалов покрытия по глубине упрочнённого слоя.

Актуальным является описание диффузии на основе +еории о сильновозбуждённом состоянии кристаллов, возникающем под воздействием ВКПЭ. Эта теория обосновывает новый «конвективный» механизм диффузии в твердой фазе и позволяет рассматривать различные фазы вещества как кристалл с разной степенью сильного возбуждения.

Таким образом, актуальность темы обусловлена практической значимостью и перспективностью использования ВКПЭ для нанесения покрытий с прогнозируемыми свойствами и получения новых материалов; а также недостаточной изученностью и теоретической обоснованностью явлений, возникающих под воздействием ВКПЭ. Исходя из этого, были сформулированы цель и задачи диссертационной работы, которая частично выполнена в рамках научно-технической программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники»; подпрограмма «Производственные технологии»; тема: «Электроакустическое напыление как метод упрочнения изделий машиностроения и формообразующего инструмента» (код 04.01.063) и гранта министерства образования «Дискретное управление износостойкостью формообразующего инструмента» (код 1158), где автор являлся соисполнителем.

Цель работы; Повышение стойкости формообразующего инструмента и производительности металлообработки электроакустическим напылением покрытий, обладающих высокой прочностью сцепления с материалом основы и прогнозируемым распределением материала покрытия по глубине упрочнённого поверхностного слоя.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе были решены следующие задачи;

• Произведён анализ литературных данных для выявления закономерностей диффузии под воздействием ВКПЭ как основного механизма, обеспечивающего высокую прочность сцепления покрытия с основой.

• Получены дифференциальные уравнения, отражающие закономерности диффузии в сильновозбуждённом состоянии, возникающем в подложке под воздействием ВКПЭ.

• Получены решения дифференциальных уравнений, позволяющие применить их для описания диффузии при многократных импульсных воздействиях ВКПЭ при электроакустическом напылении покрытий, повышающих стойкость формообразующего инструмента и деталей машин.

• На основе полученных решений и литературных данных разработана аналитическая методика, позволяющая произвести качественный ана-

лиз распределения материалов покрытия по глубине упрочнённого поверхностного слоя при электроакустическом напылении (Э/1АН).

• Для подтверждения справедливости разработанной методики проведены экспериментальные исследования.

• Создана установка электроакустического напыления, произведены её опьгто-промышленные испытания и рекомендованы технологические режимы электроакустического напыления твёрдого сплава ВК-8 при упрочнении формообразующего инструмента из стали Р6М5.

Результаты, полученные автором при решении поставленных задач, выносятся на защиту.

Автрр ишииикт;

• Дифференциальные уравнения, описывающие закономерности диффузии легирующих компонентов в подложку при возникновении в ней сильновоэбуждённого состояния под воздействием ВКПЭ.

• Численный алгоритм решения дифференциальных уравнений, который позволил получить решения не только для однократных, но и для многократных импульсных воздействий ВКПЭ.

• Аналитическую методику расчёта распределения напыляемых материалов по глубине поверхностного слоя при электроакустическом упрочнении формообразующего инструмента и деталей машин.

• Результаты экспериментальных исследований процесса ЭЛАН, подтверждающие справедливость методики анализа распределения материала покрытия по глубине упрочнённого поверхностного слоя.

« Технологию и режимы электроакустического напыления формообразующего инструмента, результаты испытаний в условиях производства.

Методы исследований. Для достижения поставленной цели в работе проводились теоретические и экспериментальные исследования характера распределения материалов покрытия по глубине поверхностного слоя и испытания упрочнённого формообразующего инструмента на производстве (в инструментальном цехе ФГУП ВНИИ «Градиент»),

Теоретические исследования проводились путём математического моделирования диффузии при ЭЛАН в системе МАНАВ. Моделирование осуществлялось на основе алгоритма численного решения дифференциальных уравнений, отражающих закономерности диффузии в сильновозбуждённом состоянии, возникающем в подложке под воздействием ВКПЭ.

Экспериментальные исследования проводились методом рентгенос-пектрального микроанализа на РЭМ «Камебакс-микро». Статистическая обработка результатов осуществлялась по известной методике с использованием метода наименьших квадратов.

Результаты испытаний формообразующего инструмента сравнивались с данными, полученными по нормативной и справочной литературе.

Научная новизна.

• Получены дифференциальные уравнения, описывающие закономерности диффузии легирующих компонентов в подложку при возникновении в ней сильновозбуждённого состояния кристаллитов под воздействием ВКПЭ. Эти уравнения, в отличие от разработанных ранее (Паниным В.Е. с соавторами), учитывают «динамическое равновесие» вещества в сильновозбуждённом состоянии.

» Найдены аналитическое и численное решения дифференциальных уравнений, которые показали хорошее качественное совпадение с экспериментальными данными других авторов (H.H. Рыкалин, В.М. Ревуц-кий, Л.Н. Лзриков и др.), полученными при воздействии различных ВКПЭ (лазерное, электроискровое, ультразвуковое воздействия).

• Теоретически показано, что эквивалентного повышения эффективности диффузии можно достичь как за счет увеличения интенсивности воздействия ВКПЭ (при ЭЛАН - увеличение амплитуды продольно-крутильных ультразвуковых колебаний или напряжения электроискрового разряда), так и за счёт увеличения кратности импульсных воздействий (увеличение частоты продольно-крутильных ультразвуковых колебаний и электроискровых разрядов).

• Разработана аналитическая методика для оценки характера распределения материалов покрытия по глубине поверхностного слоя при ЭЛАН, которая учитывает как полученные автором дифференциальные уравнения, так и модель формирования поверхностного слоя при электроискровом легировании, разрзботзнную В.М. Ревуцким с соавторами.

Практическая ценность,

• Разработана программа для качественного анализа характера распределения материалов покрытия по глубине поверхностного слоя формообразующего инструмента, упрочнённого методом ЭЛАН. Это позволяет сократить объём экспериментов при исследовании процесса ЭЛАН.

• Рекомендованы режимы электроакустического напыления формообразующего инструмента твёрдым сплавом ВК-8, обеспечивающие высокую прочность сцепления покрытия с материалом основы и повышение стойкости в 4 раза.

• Создана опытно-промышленная установка ЭЛАН для ФГУП ВНИИ «Градиент», на основе которой создана промышленная установка.

Реализация в промышленности. Результаты исследования внедрены на ФГУП ВНИИ «Градиент», где был организован лабораторно-проиэводственный участок электроакустического упрочнения формообразующего инструмента. Акт внедрения и использования научных результатов прилагается к диссертации. Кроме того, производится также внедрение на ОАО «Роствертол», для которого по договору №78.00.00.

«Модернизация установки электроискрового легирования в установку электроакустического напыления» (в котором автор является соисполнителем) была создана промышленная установка ЭЛАН.

Технология. Созданная для ФГУП ВНИИ «Градиент» опытно-промышленная установка, в отличие от лабораторной, позволила производить настройку акустической системы на резонансную частоту ультразвуковых колебаний в диапазоне 17 25 кГц с точностью « 100 Гц, а также вывести работу ультразвукового преобразователя на линейный участок кривой намагничивания и получить ультразвуковые колебания преобразователя, более близкие к синусоидальным.

Технологические режимы упрочнения были назначены на основе экспериментальных исследований, проведённых при помощи РЭМ «Каме-бакс-микро», а также на основе исследований, проводимых ранее в лаборатории «Ультразвуковые процессы и технологии» под руководством д.т.н., проф. B.C. Минакова. Результаты испытаний в инструментальном цехе ФГУП ВНИИ «Градиент» показали увеличение стойкости формообразующего инструмента (свёрл) в 4 и более раз.

По результатам испытаний была разработана технологическая инструкция на упрочнение формообразующего инструмента и деталей машин на установке ЭЛАН-8 на участке электроакустического напыления. Таким образом, можно говорить о внедрении технологии ЭЛАН.

Достоверность и обоснованность выводов. Достоверность результатов определяется современными методами экспериментальных исследований обработки результатов эксперимента и псдт^ерэ^^ена соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований, а также согласованностью с экспериментальными данными других авторов, имеющихся в литературе. Тем не менее, наблюдаются и некоторые отличия, вызванные вкладом случайных факторов, а также явлением, изучение которого не входило в цели и задачи работы.

Апробация. Основные положения диссертации докладывались на:

• международной научно-технической конференции «Современная электротехнология в машиностроении», Тула, ТулГУ, 4-5 июня 2002 г;

• международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения - Технология - 2003», Орел, 25-27 сентября, 2003.

• Научно-технической конференции «Прогрессивные технологические процессы в металлургии и машиностроении. Экология и жизнеобеспечение. Информационные технологии в промышленности и образовании», Ростов-на-Дону, 7-9 сентября 2005 г.

Всего по теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературных источников, приложений. Основная часть содержит 130 страниц машинописного текста, включая 49 рисунков и 6 таблиц. В приложениях приведены разностные схемы и тексты программ для решения дифференциальных уравнений, обработка экспериментальных данных в программе МаЛСАЭ, сведения о внедрении технологии ЭЛАН во ФГУП ВНИИ «Градиент».

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, направленной на решение задачи повышения стойкости формообразующего инструмента. Предлагаемый путь решения данной задачи - нанесение покрытий из материалов, обладающих высокими прочностными характеристиками, методом электроакустического напыления (ЭЛАН). Данный метод, сочетающий в себе синхронное воздействие ВКПЭ (электрической искры и продольно-крутильных УЗК) обеспечивает высокую прочность сцепления покрытия с основой за счёт резкой интенсификации диффузии. Обосновывается актуальность применения теории о сильновозбуждённом состоянии кристаллов для описания диффузии под воздействием ВКПЭ при ЭЛАН. Формулируются цель диссертационной работы и задачи, решаемые для достижения этой цели; приводятся результаты, полученные при решении поставленных задач и выносимые на защиту; определяется научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе рассматриваются существующие методы поверхностного упрочнения деталей машин и формообразующего инструмента. Разнообразие условий работы деталей машин и инструмента определяет многообразие существующих технологий получения упрочнённого поверхностного слоя и требует постоянного их совершенствования.

Упрочнение поверхностного слоя материалов определяется количеством дефектов его кристаллического строения, и в первую очередь типом дислокационной структуры и плотностью дислокаций. В связи с этим, все существующие методы поверхностного упрочнения можно разделить на три большие группы в зависимости от физических процессов на микроуровне, приводящих к упрочнению:

• упрочнение за счёт изменения микроструктуры поверхностного слоя при сохранении его химического состава (увеличение плотности дислокаций, их полигонизация, уменьшение размера зёрен, и т.п.);

• легирование поверхностного слоя атомами примесей, повышающих прочностные характеристики за счёт взаимодействия с дислокациями и другими дефектами кристаллической решётки;

• получение на поверхности изделия слоя с кристаллическим строением и физико-механическими свойствами, отличными от свойств материала упрочняемого изделия, обладающего более высокими прочностными характеристиками и вызывающего дополнительное упрочнение основы за счёт воздействия на дислокации, вызванное эффектом Роско.

Наиболее перспективными являются методы поверхностного упрочнения, основанные на использовании ВКПЭ, т.к. при определённых условиях они позволяют осуществлять упрочнение за счёт совместного действия всех вышеперечисленных факторов. Основными методами, основанными на использовании ВКПЭ, являются лазерное, электроннолучевое и электроискровое легирование, детонационное напыление, ультразвуковая и гидроимпульсная обработка. Некоторые авторы относят сюда также газоплазменное напыление.

Создаются методы, основанные на комбинированном воздействии ВКПЭ, такие как плазменное напыление покрытий с ультразвуковой обработкой; комплексное лазерно-ультразвуковое упрочнение. Среди них особое место занимает электроакустическое напыление, т.к. при ЭЛАН воздействие электрической искры и продольно-крутильных УЗК (действие которых можно интерпретировать как удар со сдвигом) осуществляется синхронно и практически одновременно, в отличие от других методов, где воздействие осуществляется поочерёдно.

К недостаткам этих методов следует отнести недостаточную изученность (как практическую, так и теоретическую) физических процессов, происходящих под воздействием ВКПЭ в крайне неравновесных условиях и с высокими скоростями. Это во многих случаях одерживает дальней шее развитие и расширение области применения ВКПЭ, поэтому исследования в этом направлении являются весьма актуальными.

Во второй главе упрощённо описываются физические процессы в межэлектродном промежутке при ЭЛАН, приводятся закономерности диффузии под воздействием электроискрового разряда и продольно-крутильных ультразвуковых колебаний, действие которых можно интерпретировать как удар со сдвигом. Рассматривается теория о сильновозбуждённом состоянии кристаллов, на основе которой составляются новые дифференциальные уравнения, описывающие диффузию при возникновении в подложке сильновозбуждённого состояния кристаллитов под воздействием ВКПЭ.

Структурная схема установки электроакустического напыления приведена на рис.1, а рис.2 поясняет модель формирования поверхностного слоя, разработанную В.М. Ревуцким с соавторами для электроискрового легирования (ЭИЛ). Эта модель в первом приближении может быть применена и для ЭЛАН.

Сигнал с датчика обратной связи (ДОС), расположенного на ультразвуковом преобразователе (УЗП), поступает на ультразвуковой генератор (УЗГ) и систему управления (СУ). Этот сигнал, несущий информацию об амплитуде и фазе ультразвуковых ко-

["----1 1 УИ~ и уль I ци-

, '^Ц лебаний, используется для под-

стройки частоты УЗГ и управления электронными ключами (ЭК1

Рисунок 1. Структурная схема ЭЛАН

и ЭК2). При открытии ЭК1 конденсатор (К) заряжается от силового источника питания (СИП). В заданный момент времени (определяемый сигналом ДОС) ЭК1 закрывается, ЭК2 открывается и происходит разряд конденсатора с образованием электрической искры между электродом-инструментом (ЭИ), являющимся анодом, и упрочняемым изделием (УИ), которое является катодом.

При этом на поверхности катода образуется микрованна расплава (глубиной Ьр1 на рис.2) и полярный перенос материала с анода на катод, приводящий к приросту слоя (с1И1). Затем происходит интенсивное гидродинамическое перемешивание материалов ЭИ и УИ, и на глубине

О

а

С1

<Ш

(№3

Ьр1+с1И1 устанавливается приблизительно равномерная концентрация материала анода (С1). В этот же момент происходит удар со сдвигом электрода по упрочняемой поверхности.

• ' / - Это способствует

Рисунок 2. Модель формирования слоя при ЭЛАН. перемешиванию

материалов и вызывает микропластическую деформацию и повышение плотности дислокаций. При последующем попадании искры на этот микроучасток процесс повторяется, однако в этом случае концентрация материала анода будет несколько выше (С2), т.к. катод уже содержал некоторое количество материала анода. При дальнейшем многократном повторении процесса происходит постепенное увеличение концентрации материала анода ближе к поверхности УИ (СЗ).

чм;

Ь.мкм

.ЬрЗ

I *Ьр2

Однако, эта модель не учитывает влияние продольно-крутильных УЗК и диффузию материала анода в катод в твёрдой фазе.

Площадь локализации электроискрового воздействия меньше, чем площадь воздействия УЗК. Частота этих воздействий при ЭЛАН может быть разной (но кратной). Можно говорить о том, что, в среднем, каждый микроучасток поверхности катода в промежутке между попаданиями на него электрической искры подвергается нескольким ударным воздействиям. Количество ударных воздействий, приходящееся на микроучасток поверхности в промежутке между попаданиями на него электрической искры, определяется по формуле:

ГИ ьИ

где fy - частота УЗК; Ъ - частота подачи разрядных импульсов; 5Г - площадь локализации ударного воздействия продольно-крутильных УЗК; 5„ - площадь локализации воздействия электроискрового разряда.

Ударные воздействия, вызванные продольно-крутильными УЗК, приводят к перераспределению напыляемого материала по глубине упрочнённого слоя за счёт диффузии в твёрдой фазе. Это перераспределение по данным работ В.М.Ревуцкого, Л.Н.Ларикова, Н.Н.Рыкалина, В.Е.Панина и др. может быть весьма существенным. Поэтому, для построения более точной модели, необходимо учесть диффузию в твёрдой фазе при действии электрической искры и продольно-крутильных УЗК.

Экспериментальные данные, полученные разными авторами (Д.С.Герцрикен, В.П.Кривко, Л.НЛариков и др.) свидетельствуют об аномальном возрастании коэффициента диффузии под воздействием УЗК. Было получено увеличение коэффициента диффузии на 30 порядков (при этом, его значение оказалось больше максимально возможного теоретического значения коэффициента диффузии по вакансионному механизму). Воздействие УЗК на образец осуществлялось деформирующим элементом (стальным шариком), жёстко связанным с торцевой поверхностью излучателя. Акустический контакт создавался прижимом всей акустической системы к образцу с некоторой силой. Образец подвергался ударному воздействию с ультразвуковой частотой, а напряжения, возникающие в нём, носили импульсный характер.

Исследование диффузии в образце методом радиоактивных изотопов, помимо её аномального ускорения, показало ещё две особенности. Концентрационные кривые, построенные в осях 1пС - И2 (где С - концентрация, И - глубина проникновения), имеют вид прямых, а преимущественного внедрения атомов по границам зёрен не наблюдается, диффузия происходит равномерно по всему объёму.

Позднее было показано, что подобное ускорение диффузии наблюдается и при других видах импульсного воздействия высококонцентрированных потоков энергий, а также в условиях сверхвысоких давлений и сдвиговых деформаций (Н.С. Ениколопян с соавт.). Причём, при импульсном воздействии лазерного и электроискрового излучения наблюдаются те же особенности, что и при воздействии УЗК. Это позволяет сделать предположение о том, что механизм диффузии при этих видах импульсного воздействия ВКПЭ одинаков, и отличен от вакансионного.

Такой механизм был предложен В.Е. Паниным с соавторами на основе теории о сильновозбуждённом состоянии кристалла. Сильновозбуждённое состояние возникает в кристаллах при сильных внешних воздействиях, если в нём возникают продольно-крутильные механические напряжения свыше 10® Па. Для возникновения необходимой крутильной составляющей необходимо приложить внешнее напряжение до 109 Па. В результате поглощения внешней энергии электронной подсистемой, происходит перестройка потенциального рельефа, появляется большое количество дополнительных локальных минимумов потенциального рельефа, которые постоянно меняют своё положение, «блуждают» по кристаллу. Об атомах, которые находятся в образовавшихся дополнительных минимумах потенциального рельефа, говорят, что они находится в состоянии сильного возбуждения. В результате становится возможным безактивационный переход атомов из одного положения в другое, когда они перемещаются вместе с «захватившими» их минимумами потенциального рельефа. Такой механизм массопереноса получил название «конвективный», в отличие от вакансионного, при котором атомам приходится преодолевать потенциальный барьер.

Основываясь на таких представлениях, авторы теории о сильновозбуждённом состоянии составили дифференциальные уравнения, описывающие диффузию атомов материала покрытия (легирующего элемента) в подложку при импульсном воздействии ВКПЭ с учётом того, что область сильновозбуждённого состояния представляет собой фронт ударной волны:

— -0-— - а -Ык - О; Ы(х,0) В Цх);-(х - 0) О (3)

т дх

где Ык - концентрация атомов легирующего элемента, находящихся в сильновозбуждённом (СВ) состоянии [см 3]; Ы - концентрация атомов легирующего элемента, находящихся в невозбуждённом (НВ) состоянии

дЫк

К" 2

дЫ д Ы

- + и-.

+ а-Ык = О; Ык(х,0) = А■ Цх)

дЫ

(2)

[см"3]; и - скорость распространения ударной волны (в первом приближении - скорость звука) [см/с]; а - скорость релаксации СВ-состояния (показывает, какая часть атомов переходит из сильновозбуждённого состояния в невозбуждённое в единицу времени) [с1]; А - начальная поверхностная плотность атомов легирующего компонента, находящихся в СВ-состоянии [см"2]; D - коэффициент диффузии [см2/с]; В - начальная поверхностная плотность атомов легирующего компонента, находящихся в НВ-состоянии [см 2]; 8(х)- дельта-функция Дирака.

Решение этих уравнений показало хорошее качественное совпадение с экспериментальными данными, полученными другими авторами, а также то, что основной вклад в процесс диффузии в сильновозбуждённом состоянии вносит конвективный механизм, а вклад вакансионного механизма, характеризуемого коэффициентом диффузии D, незначителен.

Экспериментальные исследования, на которые указывает H.H. Рыка-лин с соавторами, показывают, что при импульсном воздействии ВКПЭ концентрационные кривые распределения легирующего компонента по глубине поверхностного слоя часто имеют экстремум. Получить подобные распределения при решении уравнений (2 - 3) нельзя, т.к. они не учитывают следующее явление.

Сильновозбуждённое состояние существует в динамическом равновесии, т.е. наряду с переходом атомов из сильновоэбуждённого состояния (СВ -> HB), осуществляется и обратный переход (СВ <- HB), происходит «Обмен» атомов. Для учёта этого явления автором был введён коэффициент Ь, который, по аналогии с коэффициентом а, показывает какая часть атомов, находящихся в сильновозбуждённом состоянии, участвует в процессе «обмена» в единицу времени [с"1]. Этот коэффициент был назван «скорость обмена».

Атомы примеси, находящиеся в узлах кристаллической решётки, создают в окружающей их области механические напряжения, которые по своему порядку могут быть соизмеримы с напряжениями, необходимыми для возникновения сильновозбуждённого состояния. Таким образом, в процессе «обмена» их переход в сильновозбуждённое состояние более вероятен, чем атомов основы, и на начальном этапе релаксации может преобладать над процессом СВ -> HB. Очевидно, что количество атомов примеси, совершающее переход СВ < HB, будет пропорционально степени сильного возбуждения, их относительной концентрации в невозбуждённом состоянии, а также относительной концентрации атомов основы в сильновозбуждённом состоянии. Исходя из этого, автором были предложены следующие уравнения для описания диффузии при импульсном воздействии ВКПЭ:

— -аЫк О; ^

дЫкп дЫкп .„ , .„ ,гл

—— ( и-—— + аЫкп = Ь Ык Скт ■ Ссп ; (6)

дt дх с/№п * *

) Ь А/к Скт ■ Сэп -а Ыкп; (7)

дЫкт дЫкт ,„ „ * л

-—— + и-+ а ■ Ыкт + Ь ■ Ык - Скт Сэп -О; (8)

дt дх

НЫкт * *

——- -ЬЫк - Скт -Ся? + а-Ыкт; (9)

от

где Ык, Ыкп, Ыкт - суммарная концентрация, концентрация атомов примеси и концентрация атомов основы соответственно в сильновозбуждённом состоянии [см"3]; №, Ыж, №т - суммарная концентрация, концентрация атомов примеси и концентрация атомов основы соответственно в невозбуждённом состоянии [см 3]; Скт* - относительное содержание атомов основы в сильновозбуждённом состоянии {Скт* = Ыкт / ЛЙ); С$п* - относительное содержание атомов легирующего компонента в невозбуждённом состоянии, (С5п*= №п/N5).

В этих уравнениях величины а, Ь, и зависят от реологических свойств материалов, а начальное условие Ык(х,0) уравнения (4), решение которого затем входит во все остальные уравнения, зависит от интенсивности импульсного воздействия ВКПЗ, т.е. от режимов обработки. Аналитическое решение этих уравнений показало, что в концентрационной кривой распределения материала покрытия по глубине упрочнённого поверхностного слоя возможно образование экстремума.

Однако, при нанесении покрытий с использованием ВКПЭ, импульсные воздействия носят многократный характер. Например, при ЭЛАН синхронное воздействие продольно-крутильных ультразвуковых колебаний и электрической искры осуществляется с частотой 22 кГц. Получить аналитические решения уравнений (6) - (9) для подобных случаев практически невозможно, т.к. начальные условия этих уравнений, будут изменяться после каждого воздействия. В связи с этим на основе метода конечных разностей был разработан алгоритм численного решения, для реализации которого была составлена программа в системе МАТ1АВ. При численном решении вместо Ык(х,0) вводился коэффициент г, который показывает долю атомов, находящихся в сильновозбуждённом состоянии в начальный момент времени, в области, внутри которой находят численное решение. Кроме того, 5-функция заменялась аналитической функцией с выполнением условия нормировки:

„ , 1_ ехр\(х х0)/а\ (iQ)

* ~ * {/fexp\(x-x0)/2[Y

где а - коэффициент, от величины которого зависит степень приближения аналитической функции к S-функции. Его значение подбиралось экспериментально, чтобы получить максимальное совпадение аналитического и численного решений. Для сравнения были получены решения при Nk(x,0) - NkoS(x) и начальной относительной концентрации легирующего элемента Спо(х) = Сп&(х0 - х) (где Сп - постоянный коэффициент; &(хв - х) - единичная функция Хеви-Сайда). Выбор такой функции распределения атомов примеси в начальный момент времени обусловлен тем, что подобное распределение может иметь место после единичного разряда при ЭЛАН (см. рис.2). Отклонение между аналитическим и численным решением не превышает 0,4%.

При численном решении область, внутри которой находят решение, приходится разбивать на большое количество шагов как по координате (л), так и по времени (Q. В связи с этим, время расчёта всего для 100 импульсных воздействий ВКПЭ на ПК на базе процессора AMD К-6-2-400 МГц составляет около 40 мин, в то время как число импульсных воздействий при ЭЛАН за одну секунду составляет «22000. Автором было высказано предположение, что при небольшой начальной степени сильного возбуждения, когда концентрация легирующего элемента после прохождения ударной волны меняется слабо, диффузионный эффект от п импульсных воздействий будет аналогичен эффекту одного воздействия, приводящего к начальной степени сильного возбуждения в п раз большей. Проверка этого предположения для одного и ста воздействий показала, что в этом случае отклонение не превышает 10%. Это позволило получить решения уравнений (4-9) для случая многократных импульсных воздействий, которые показали хорошее качественное совпадение с экспериментальными данными других авторов. Некоторые концентрационные кривые приведены на рис.3.

На основании теоретических исследований были сделаны следующие выводы:

• Основные закономерности диффузии при ЭЛАН: возникновение сильновозбужденного состояния при синхронном воздействии продольно-крутильных УЗК (удар со сдвигом) и электрической искры; распространение области сильновозбуждённого состояния (фронт ударной волны) вглубь подложки и перенос атомов легирующего компонента вместе с этой областью; существование динамического равновесия вещества в сильновозбуждённом состоянии, вызывающего «обмен» между атомами легирующего компонента и подложки; уменьшение степени сильно-

возбуждённого состояния с течением времени (релаксация) по экспоненциальному закону. Расчётные концентрационные кривые, полученные с учётом этих закономерностей (рис.3), согласуются с экспериментальными концентрационными кривыми распределения легирующих элементов в подложке, полученными при воздействии ВКПЭ. Эти результаты открывают перспективы для получения покрытий с прогнозируемыми физико-механическими свойствами методом ЭЛАН.

IV, имп/мин С, % имп/мин С, %

6)

в) Л \ Г)

! 5 \ 1 —^Рв —4 1 \

2 Ч-. —ч 2 к

И, мкм Ь, мкм Ь, мкм И, мкм

Рисунок 3. Концентрационные кривые: а) изотопа Ре55'59 по глубине после обработки продольными УЗК в течение 1с (Д.С.Герцрикен, В.П.Кривко, Л.НЛариков и др); б) расчётные, при 60-ти кратном импульсном воздействии ВКПЭ и г (см. стр.14) - 0,00067; в) изотопа Яг55,54 по глубине после 10-ти (1) и 20-ти (2) кратного воздействия лазерными импульсами (М.Е.Гуревич, Л.НЛариков, В.Ф.Мазанко и др.); г) расчётные. при 10-ти и 20-тикратном импульсном воздействии ВКПЭ иг = 0 05

• Основными параметрами, влияющими на распределение материала легирующего компонента по глубине поверхностного слоя подложки при воздействии ВКПЭ являются: скорость релаксации сильновозбуждённого состояния (э), скорость «обмена» атомов в сильновозбуждённом состоянии (6), начальная степень сильного возбуждения (Ык(х,0Д.

• При определённом соотношении между величинами а и Л концентрационная кривая имеет экстремальный характер, причём, чем больше начальная толщина поверхностного слоя, содержащего атомы легирующего компонента, тем меньше импульсных воздействий требуется для появления экстремума.

• При увеличении начальной степени сильного возбуждения {!Як(х,0}) характер концентрационных кривых не изменяется, но увеличивается количество атомов покрытия, проникающих в подложку.

• Интенсификации диффузии можно добиться не только за счёт увеличения начальной степени сильного возбуждения [Ык(х,0]) (т.е. увеличения интенсивности воздействия ВКПЭ), но и за счёт увеличения кратности (частоты) импульсных воздействий.

• Зная характер зависимости между a, b, Nk(x,0), ms (см. ф.(1)) и режимами ЭЛАН можно создать модель для расчёта распределения легирующих компонентов по глубине поверхностного слоя подложки, что в дальнейшем позволит прогнозировать его (слоя) физико-механические свойства, производить оптимизацию процесса. Определение этой зависимости представляет существенные трудности и является важной задачей дальнейших теоретических и экспериментальных исследований.

В третьей главе разрабатывается аналитическая методика, позволяющая качественно оценить характер распределения напыляемых материалов по глубине поверхностного слоя упрочняемого изделия. Методика основана на совместном использовании разработанных автором дифференциальных уравнений (4 - 9) и упрощённой модели формирования поверхностного слоя при ЗИЛ и ЭЛАН (см. рис.2). Принимаются те же допущения, что и для этой модели: интегральный эффект эрозии представляет собой сумму эрозионных эффектов единичных импульсов; объём вступающего во взаимодействие материала электродов постоянен от разряда к разряду. Б.Р. Лазаренко показал, что эти допущения выполняются в некотором начальном интервале времени.

Методика заключается в том, что сначала рассчитывается концентрация С1 (см. рис.2). Затем производится расчёт диффузии материала электрода, вызванной возникновением в подложке сильновозбуждённого состояния при совместном действии продольно-крутильных УЗК и электрической искры, по численному алгоритму решения уравнений (4-9). При необходимости, расчёт производится несколько раз в соответствии со значением т5 в ф. (1). Для сохранения баланса вещества формализовано вводится деформация. Считаем, что атомы, находившиеся в деформированном объёме, переходят в сильновозбуждённое состояние и распространяются далее вглубь подложки вместе с фронтом ударной волны.

После этого производится расчёт концентрации С2, но уже с учётом перераспределения материалов, произошедшего за счёт диффузии. Для этого, расчёт необходимо также производить пошагово по той же сетке, что и при решении (4) - (9). Далее последовательность расчёта повторяется необходимое количество раз. Для расчета концентрационных кривых по этой методике разработана программа в системе MATLAB.

В четвёртой главе описывается методика, особенности и оборудование для проведения экспериментальных исследований.

Электроакустическое напыление образцов для экспериментальных исследований осуществлялось в лаборатории «Ультразвуковые процессы и технологии» при ДГТУ, возглавляемой д.т.н., проф. B.C. Минаковым.

Образцы для напыления вырезались из стали Р6М5 карборундовым кругом. Затем производилась последовательная обработка образцов

шлифовальной шкуркой типа 2 по ГОСТ 5009-82, предназначенной для машинной и ручной обработки зернистостью 80, 63, 50, 40, 32, 25, 20 по ГОСТ 3647-80.

Напыление производилось твёрдым сплавом ВК-8 на установке ЭЛАН, собранной на базе заточного станка ЗА64. На подвижном столе станка устанавливались тиски, в которые зажимался напыляемый образец. Подача осуществлялась при помощи дополнительного внешнего привода, уменьшающего вибрации.

После напыления образцы подготавливались для дальнейших исследований по такой же методике. Окончательная доводка проводилась на листе ватмана с нанесённой алмазной пастой, а затем - без пасты.

Концентрационные кривые распределения легирующих элементов по глубине поверхностного слоя были получены методом рентгеноспек-трального (электронно-зондового) микроанализа на РЭМ «Камебакс-микро» в режиме микроанализа. Изображения получены во вторичных электронах и в рентгеновских лучах.

В пятой главе приводятся результаты экспериментальных исследований, и производится их анализ. Концентрационные кривые, полученные на РЭМ «Камебакс-микро», показали, что на процесс электроакустического напыления существенное влияние оказывают случайные факторы. Вывод следует из того, что концентрационные кривые имеют существенный разброс даже для одного режима напыления. Основные случайные факторы - постоянная эрозия анода в процессе напыления и случайность положения искрового канала в межэлектродном промежутке.

Примерно 50% концентрационных кривых могут быть объяснены на основе упрощённой модели (рис.2). Другие 50% имеют экстремум, что согласуется с теоретическими исследованиями и может бьггь получено при помощи разработанной в гл.З методики. Вначале для каждого из режимов напыления было отобрано по одной, наиболее характерной экстремальной концентрационной кривой. Для начального режима эвристически были подобраны численные значения величин а и Ь (см.(4) - (9)), т$ (см.(1)) и г (см. стр.16) таким образом, чтобы получит максимальное совпадение расчётной и экспериментальной концентрационных кривых. Численные значения а и Ь зависят от реологических свойств материалов, щ и г - от режимов электроакустического напыления, поэтому для остальных режимов а и Ь оставались постоянными, а т$\л г изменялись в соответствии с изменением режимов. В результате, расчётные и экспериментальные концентрационные кривые показали хорошее качественное совпадение для всех режимов. По полученным значениям а и Ь в диапазоне изменения режимов (т5 и /) были построены теоретические поверхности отклика.

Затем, была произведена статистическая обработка всех концентрационных кривых и получена эмпирическая математическая модель: C(U,A,H) = -10,4 + 0,9U + 2,8А - 0,07UA - 2,5Н + 0,02UH - ОДЗАН + + 0,013UAH + 0,2Н2 - 4,2-Ю-3 UH2 - 0,04АН2 + 210'3АН3 - 21<Г3 UAH3 где С - концентрация легирующего элемента, %; U - напряжение электроискрового разряда, В; А - амплитуда продольно крутильных УЗК, мкм; Н - глубина от поверхности упрочняемого изделия, мкм.

Следует отметить, что модели более высоких порядков оказались неадекватны, что ещё раз говорит о существенном вкладе случайных факторов в процесс ЭЛАН.

По полученной эмпирической модели были построены поверхности отклика, которые были сравнены с расчётными (рис.4).

Рисунок 4. Поверхности уровня, построенные по эмпирической модели (верх) и по методике, изложенной в гл.4 (низ), С, А, и, Н - см. ф.(11)

Сравнение теоретических и экспериментальных данных показало их хорошее качественное совпадение, что говорит о возможности применения полученных в гл.2 дифференциальных уравнений для качественной оценки распределения легирующих компонентов по глубине упрочненного поверхностного слоя как при ЭЛАН, так и при других методах, основанных на воздействии ВКПЭ.

Тем не менее, имеются также и отличия в теоретических и экспериментальных данных, которые вызваны с одной стороны значительным вкладом случайных факторов, с другой - зависимостью энергии электроискрового разряда от амплитуды ультразвуковых колебаний. Это явление в разработанной в гл.4 методике пока не учтено.

Для создания более точной методики необходимо проводить дальнейшие исследования с использованием теории вероятности и регрессионного анализа. Успешное решение этой задачи поможет в достижении таких целей, как создание технологий получения новых материалов (в т.ч. и наноструктурных) за счёт использования ВКПЭ, а также получение покрытий с заранее заданными физико-техническими свойствами.

Щесгая глава посвящена внедрению технологии электроакустического напыления во ФГУП ВНИИ «Градиент». Внедрение подразумевает создание оборудования и отработку технологических режимов. Опытно-промышленная установка ЭЛАН, созданная для ФГУП ВНИИ «Градиент» предназначена для решения не только производственных, но и исследовательских задач. По сравнению с лабораторной установкой, она позволяет производить настройку ультразвуковой колебательной системы на резонансную частоту более точно (+100 Гц), в более широком диапазоне (17 ..25 кГц); получить практически синусоидальную форму колебаний и сигнал с ДОС (рис.1), обеспечивающий стабильность работы СУ.

Технологический режим электроакустического напыления был назначен на основе теоретических и экспериментальных исследований, проведённых в данной работе, а также с учётом исследований, проводимых ранее в лаборатории «Ультразвуковые процессы и технологии» под руководством д.т.н., проф. B.C. Минакова: А = 10 мкм, U = 37 В. Этот режим обеспечивает близкие к максимальным ширину переходной зоны (без появления экстремума) и микротвёрдость покрытия, а также приемлемую шероховатость, не требующую дальнейшей обработки.

Партия свёрл из стали Р6М5, которая прошла испытания в инструментальном цехе ФГУП ВНИИ «Градиент», была подвергнута упрочнению твёрдым сплавом ВК-8. Специфика предприятия, производство на котором является единичным, не позволила получить сравнительных результатов, однако отзывы специалистов предприятия и результаты сравнения со справочными и нормативными значениями говорят о возрастании периода стойкости в 4 и более раз.

OtHopHMg ffWgOflN.

1. Получены дифференциальные уравнения, описывающие диффузию в сильновозбуждённом состоянии, возникающем при импульсном воздействии ВКПЭ. Эти уравнения, в отличие от предыдущих, учитывают «динамическое равновесие» кристалла в сильновозбуждённом состоянии, что позволяет более точно оценить закономерности диффузии под воздействием ВКПЭ.

2. Найдено аналитическое решение дифференциальных уравнений, показавшее хорошее качественное совпадение с экспериментальными данными, полученными другими авторами при воздействии ВКПЭ.

3. Разработан алгоритм численного решения полученных дифференциальных уравнений, который позволил решить их для случая многократных импульсных воздействий ВКПЭ (электрической искры и продольно-крутильных УЗК) и применить для описания диффузии при ЭЛАН.

4. Теоретические исследования показали, что при ЭЛАН интенсификации диффузии можно добиться не только за счёт увеличения интенсивности воздействия (т.е. напряжения разряда и амплитуды продольно-крутильных УЗК, действующих синхронно), но и за счёт увеличения кратности (частоты) импульсных воздействий ВКПЭ. Это открывает перспективы для снижения энергоёмкости технологии ЭЛАН.

5. Разработана аналитическая методика для качественного расчёта характера распределения легирующих элементов по глубине поверхностного слоя при ЭЛАН. Расчёты по методике согласуются с результатами экспериментальных исследований, но имеются и некоторые отличия, вызванные, по нашему мнению, вкладом случайных факторов в процесс ЭЛАН, а также явлением, изучение которого не входило в цели и задачи работы и влияние которого в аналитической методике пока не учтено. Тем не менее, методика позволяет существенно сократить объём экспериментов при дальнейших исследованиях процесса ЭЛАН.

6. Создана опытно-промышленная установка ЭЛАН для ФГУП ВНИИ «Градиент», на базе которой создана промышленная установка для ОАО «Роствертол», которая проходит этап промышленного внедрения. Внедрение этих установок позволит повысить стойкость формообразующего инструмента и, связанные с этим, качество и производительность металлообработки на данных предприятиях.

7. Результаты испытаний формообразующего инструмента в инструментальном цехе ФГУП ВНИИ «Градиент* показали увеличение периода стойкости в 4 и более раз по сравнению с нормативными значениями.

8. Результаты теоретических и экспериментальных исследований и испытаний формообразующего инструмента в условиях производства говорят о том, что технология ЭЛАН может быть эффективно внедрена не только для упрочнения формообразующего инструмента, но и для упрочнения деталей машин на предприятиях машиностроения ЮФО, таких как ОАО «Ростсельмаш», ЗАО «Ростовгазоаппарат» и др.

Публикации автора по теме диссертации;

1. Диффузия материала покрытия в подложку при электроакустическом напылении / В.С.Минаков, Д.Д.Дымочкин, В.ХЛль-Тибби, О.Е.Тарелов // Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения-Технология-2003: материалы междунар. науч.-техн. конф., 25-27 сентября. - Орел, 2003.- С.559 - 563.

2. О некоторых физических явлениях, приводящих к образованию износостойких поверхностных структур при электроакустическом напылении/ В. С. Минаков, Д. Д. Дымочкин, В. X. Аль-Тибби, А. Н. Кочетов, В. Н. Анисимов // Современные проблемы машиноведения и высоких технологий: труды междунар. науч.-техн. конф., 5-6 октября / ДГТУ. - Ростов-на-Дону, 2005. - Т.2. - С.26-31.

3. Получение наноструктурных материалов при упрочнении формообразующего инструмента методом элетроакустического напыления / В. С. Минаков, В. X. Аль-Тибби, Д. Д. Дымочкин, О. Е. Тарелов // Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения-Технология-2003: материалы междунар. науч.-техн. конф., 25-27 сентября. - Орел, 2003. - С. 505-509.

4. Минаков В. С. Технологические эффекты электроакустического напыления / В. С. Минаков, А. Н. Кочетов, Д. Д. Дымочкин // Современная электротехнология в машиностроении: сб. тр. междунар. науч.-техн. конф., 4-5 июня / ТулГУ.-Тула, 2002.- С.324-333

5. Об эффектах электропластачности и исчерпании ресурса вязкости в неформальном ультразвуковом и высокоэнергетическом поле / В. С. Минаков, А. А. Сугера, Д. Д. Дымочкин, Е. М. Кузнецова // Современная электротехнология в машиностроении: сб. тр. междунар. науч.-техн. конф., 4-5 июня / ТулГУ.-Тула, 2002 - с.333-337

6. Минаков B.C. Выбор материала электрода для электроакустического напыления / В. С. Минаков, О. Е. Тарелов, Д. Д. Дымочкин // Вестник Донского государственного технического университета. - 2002. - т.2, №1(11). - С. 24-збГ

7. Экспериментальное исследование влияния электроакустического напыления на износостойкость пар трения / В. С. Минаков, О. Е. Тарелов, Д. Д. Дымочкин, В. X. Аль-Тибби // Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения-Технология-2003: материалы междунар. науч.-техн. конф., 25-27 сентября. - Орел, 2003.- С.501-504.

8. Минаков В. С. Модернизация установки электроискрового легирования «Элитрон'10» в установку электроакустического напыления (ЭЛАН) / В. С. Минаков, Д. Д. Дымочкин, В. X. Аль-Тибби // Прогрессивные технологические процессы в металлургии и машиностроении. Экология и жизнеобеспечение. Информационные технологии в промышленности и образовании.: сб. тр. науч.-техн. конф., 7-9 сентября / ВЦ «Вергол-Экспо».- Ростов-на-Дону, 2005. - С.54-57.

ЛР №04779 от 18.05.01. В набор 19.09.0Г В печать 20.09.05 Объём*?, & усл.п.л., {,0 уч.-изд-Л. Офсет. Бумага тип № 3. Формат 60x84/16. Заказ № ЗНИ Тираж 100

Издательский центр ДГТУ

Адрес университета и полиграфического предприятия: 344010, г. Ростов-на-Дону, пл.Гагарина, 1

»17536

РНБ Русский фонд

2006-4 13758

ВВЕДЕНИЕ.

1. МЕТОДЫ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ.

1.1 Химико-термическая обработка.:.

1.2 Газо-термическое напыление.

1.3 Вакуумные методы напыления.

1.4 Наплавка.!.

1.5. Электроконтактное припекание.

1.6 Детонационные покрытия.

1.7 Лазерное легирование.

1.8 Электроискровое легирование.

1.9 Применение ультразвука при нанесении покрытий.

2 АНАЛИТИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДИФФУЗИИ

ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ВКПЭ.

2.1 Физические процессы при электроакустическом напылении.

2.2 Электроискровое воздействие.

2.3 Ультразвуковое воздействие.

2.4 Диффузия в металлах при сильновозбуждённом состоянии, вызванном действием ВКПЭ.

2.5 Вывод уравнений, учитывающих динамическое равновесие вещества (УДРВ) в сильновозбуждённом состоянии.

2.6 Аналитическое решение уравнений УДРВ.

2.7 Численное решение уравнений УДРВ.

2.8 Анализ применения уравнений УДРВ для расчёта концентрационных кривых при воздействии ВКПЭ.

Выводы.

3. АНАЛИТИЧЕСКАЯ МЕТОДИКА РАСЧЁТА КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ КРИВЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЛЕГИРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА ПО ГЛУБИНЕ

ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ПРИ ЭЛАН.

4. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ АНОДА ПО ГЛУБИНЕ УПРОЧНЁННОГО ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ КАТОДА ПРИ ЭЛАН МЕТОДОМ РЕНТГЕНОСПЕКТРАЛЬНОГО МИКРОАНАЛИЗА.

5.1 Особенности экспериментальных исследований.

5.2 Порядок проведения экспериментальных исследований.

5.3 Анализ полученных экспериментальных данных.

5.4 Получение эмпирической математической модели.

Выводы.

6. ТЕХНОЛОГИЯ УПРОЧНЕНИЯ ФОРМООБРАЗУЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ.

6.1 Опытно-промышленная установка ЭЛАН.

6.2 Режимы электроакустического напыления.

6.3 Производственные испытания.

Несмотря на значительный прогресс, достигнутый в последнее время в машиностроении в области создания новых материалов и технологий, задача повышения стойкости формообразующего инструмента и деталей машин является по-прежнему актуальной. Увеличение стойкости инструмента, с одной стороны, способствует снижению себестоимости продукции за счёт снижения затрат на приобретение и заточку инструмента. С другой - способствует повышению производительности, качества и экологичности продукции (за счёт снижения потерь времени и точности, связанных с заменой инструмента, и уменьшения расхода таких дефицитных материалов, как вольфрам, молибден и др.).

В процессе работы формообразующего инструмента и деталей машин наиболее тяжело нагруженным является поверхностный слой. Поэтому, одним из путей повышения стойкости является нанесение покрытий из материалов, обладающих высокими прочностными характеристиками (или легирование поверхностного слоя такими материалами). В этом случае важную роль играет прочность сцепления покрытия с основой. При небольшой прочности сцепления, даже покрытия, обладающие высокой твёрдостью и прочностью, в условиях работы, связанных с циклическими нагрузками, отслаиваются (например, покрытия, полученные различными методами вакуумного и газо-термического напыления).

Для обеспечения высокой прочности сцепления покрытия с основой необходимо создать переходную зону, в которой за счёт диффузии материатов покрытия (или легирующих компонентов) в основу, происходит плавное изменение их содержания. При резком изменении граница между покрытием и основой будет являться зоной концентрации напряжений, что и приводит к отслаиванию покрытия. Интенсификация диффузии при нанесении покрытий является основным механизмом увеличения прочности сцепления покрытия с основой и одним из путей повышения стойкости формообразующего инструмента и деталей машин.

Перспективный путь в этом направлении - использование высококонцентрированных потоков энергий (ВКПЭ): лазерное излучение, электроискровое воздействие, ультразвуковые колебания (УЗК), и др.

Ускорение диффузии оказывает существенное влияние на характер распределения компонентов покрытия по всей глубине упрочнённого поверхностного слоя. От этого зависят и другие физико-технические свойства упрочнённого слоя - микротвёрдость, износостойкость, предел прочности, изменение которого вызвано эффектом Роско, и др.

Следовательно, важной является как задача увеличения прочности сцепления покрытия с основой, так и прогнозирование характера распределения материалов покрытия по глубине упрочнённого слоя.

Применительно к ВКПЭ, задача осложняется тем, что физические процессы происходят в микрообъёме в крайне неравновесных условиях при высоких скоростях нагрева и охлаждения, в зоне обработки могут присутствовать сразу все 4 фазы вещества, а механизм диффузии в твёрдой фазе существенно изменяется. Этот механизм до конца ещё не исследован, что во многих случаях не позволяет заранее предсказать характер распределения материалов покрытия по глубине упрочнённого слоя.

Актуальным является описание диффузии на основе теории о сильновозбуждённом состоянии кристаллов, возникающем под воздействием ВКПЭ. Эта теория обосновывает новый «конвективный» механизм диффузии в твердой фазе и позволяет рассматривать различные фазы вещества как кристалл с разной степенью сильного возбуждения.

Таким образом, актуальность темы обусловлена практической значимостью и перспективностью использования ВКПЭ для нанесения покрытий с прогнозируемыми свойствами и получения новых материалов; а также недостаточной изученностью и теоретической обоснованностью явлений, возникающих под воздействием ВКПЭ. Исходя из этого, были сформулированы цель и задачи диссертационной работы, которая частично выполнена в рамках научно-технической программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники»; подпрограмма «Производственные технологии»; тема: «Электроакустическое напыление как метод упрочнения изделий машиностроения и формообразующего инструмента» (код 04.01.063) и гранта министерства образовшшя «Дискретное управление износостойкостью формообразующего инструмента» (код 1158), где автор являлся соисполнителем.

Цель работы: Повышение стойкости формообразующего инструмента и производительности металлообработки электроакустическим напылением покрытий, обладающих высокой прочностью сцепления с материалом основы и прогнозируемым распределением материала покрытия по глубине упрочнённого поверхностного слоя.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе необходимо было решить следующие задачи:

• произвести анализ литературных данных для выявления закономерностей диффузии под воздействием ВКПЭ как основного механизма, обеспечивающего высокую прочность сцепления покрытия с основой.

• получить дифференциальные уравнения, отражающие закономерности диффузии в сильновозбуждённом состоянии, возникающем в подложке под воздействием ВКПЭ.

• получить решения дифференциальных уравнений, позволяющие применить их для описания диффузии при многократных импульсных воздействиях ВКПЭ при электроакустическом напылении покрытий, повышающих стойкость формообразующего инструмента и деталей машин.

• на основе полученных решений и литературных данных разработать аналитическую методику, позволяющую произвести качественный анализ распределения материалов покрытия по глубине упрочнённого поверхностного слоя при электроакустическом напылении (ЭЛАН).

• для подтверждения справедливости разработанной методики провести экспериментальные исследования.

• создать установку' электроакустического напыления, произвести её опытно-промышленные испытания и рекомендовать технологические режимы электроакустического напыления твёрдого сплава ВК-8 при упрочнении формообразующего инструмента из стали Р6М5.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• Получены дифференциальные уравнения, описывающие закономерности диффузии легирующих компонентов в подложку при возникновении в ней сильновозбуждённого состояния кристаллитов под воздействием ВКПЭ. Эти уравнения, в отличие от разработанных ранее (Паниным В.Е. с соавторами), учитывают «динамическое равновесие» вещества в сильновозбуждённом состоянии.

• Найдены аналитическое и численное решения дифференциальных уравнений, которые показали хорошее качественное совпадение с экспериментальными данными других авторов (Н.Н. Рыкалин, В.М. Ревуцкий, JI.H. Лариков и др.), полученными при воздействии различных ВКПЭ (лазерное, электроискровое, ультразвуковое воздействия).

• Теоретически показано, что эквивалентного повышения эффективности диффузии можно достичь как за счёт увеличения интенсивности воздействия ВКПЭ (при ЭЛАН - увеличение амплитуды продольно-крутильных ультразвуковых колебаний или напряжения электроискрового разряда), так и за счёт увеличения кратности импульсных воздействий (увеличение частоты продольно-крутильных ультразвуковых колебаний и электроискровых разрядов).

• Разработана аналитическая методика для оценки характера распределения материалов покрытия по глубине поверхностного слоя при ЭЛАН, которая учитывает как полученные автором дифференциальные уравнения, так и модель формирования поверхностного слоя при электроискровом легировании, разработанную В.М. Ревуцким с соавторами.

Практическая ценность:

• Разработана программа для качественного анализа характера распределения материалов покрытия по глубине поверхностного слоя формообразующего инструмента, упрочнённого методом ЭЛАН. Это позволяет сократить объём экспериментов при исследовании процесса ЭЛАН.

• Рекомендованы режимы электроакустического напыления формообразующего инструмента твёрдым сплавом ВК-8, обеспечивающие высокую прочность сцепления покрытия с материалом основы и повышение стойкости в 4 раза.

• Создана опытно-промышленная установка ЭЛАН для ФГУП ВНИИ «Градиент», на основе которой создана промышленная установка. Акт внедрения приведён в приложении 1.

Основные положения диссертации докладывались на:

• международной научно-технической конференции «Современная электротехнология в машиностроении», Тула, ТулГУ, 4-5 июня 2002 г;

• международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения - Технология - 2003», Орел, 25-27 сентября, 2003.

• Научно-технической конференции «Прогрессивные технологические процессы в металлургии и машиностроении. Экология и жизнеобеспечение. Информационные технологии в промышленности и образовании», Ростов-на-Дону, 7-9 сентября 2005 г.

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения и основных выводов, списка использованной литературы и приложений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Диссертационная работа посвящена решению проблем, направленных на увеличение периода стойкости режущего инструмента путём интенсификации диффузии для обеспечения высокой прочности сцепления покрытия с основой при упрочнении формообразующего инструмента методом электроакустического напыления.

Конечные результаты работы можно представить следующими основными выводами:

1. Получены дифференциальные уравнения, описывающие диффузию в сильновозбуждённом состоянии, возникающем при импульсном воздействии ВКПЭ. Эти уравнения, в отличие от предыдущих, учитывают «динамическое равновесие» кристалла в сильновозбуждённом состоянии, что позволяет более точно оценить закономерности диффузии под воздействием ВКПЭ.

• 2. Найдено аналитическое решение дифференциальных уравнений, показавшее хорошее качественное совпадение с экспериментальными данными, полученными другими авторами при воздействии ВКПЭ.

3. Разработан алгоритм численного решения полученных дифференциальных уравнений, который позволил решить их для случая многократных импульсных воздействий ВКПЭ (электрической искры и продольно-крутильных УЗК) и применить для описания диффузии при ЭЛАН.

4. Теоретические исследования показали, что при ЭЛАН интенсификации диффузии можно добиться не только за счёт увеличения интенсивности воздействия (т.е. напряжения разряда и амплитуды продольно-крутильных УЗК, действующих синхронно), но и за счёт увеличения кратности (частоты) импульсных воздействий ВКПЭ. Это открывает перспективы для снижения энергоёмкости технологии ЭЛАН.

5. Разработана аналитическая методика для качественного расчёта характера распределения легирующих элементов по глубине поверхностного слоя при

• ЭЛАН. Расчёты по методике согласуются с результатами экспериментальных исследований, но имеются и некоторые отличия, вызванные, по нашему мне

129 нию, вкладом слушанных факторов в процесс ЭЛАН, а также явлением, изучение которого не входило в цели и задачи работы и влияние которого в аналитической методике пока не учтено. Тем не менее, методика позволяет существенно сократить объём экспериментов при дальнейших исследованиях процесса ЭЛАН.

6. Создана опытно-промышленная установка ЭЛАН для ФГУП ВНИИ «Градиент», на базе которой создана промышленная установка для ОАО «Роствер-тол», которая проходит этап промышленного внедрения. Внедрение этих установок позволит повысить стойкость формообразующего инструмента и, связанные с этим, качество и производительность металлообработки на данных предприятиях.

7. Результаты испытаний формообразующего инструмента в инструментальном цехе ФГУП ВНИИ «Градиент» показали увеличение периода стойкости в 4 и более раз по сравнению с нормативными значениями.

8. Результаты теоретических и экспериментальных исследований и испытаний формообразующего инструмента в условиях производства говорят о том, что технология ЭЛАН может быть эффективно внедрена не только для упрочнения формообразующего инструмента, но и для упрочнения деталей машин на предприятиях машиностроения ЮФО, таких как ОАО «Ростсельмаш», ЗАО «Ростовгазоаппарат» и др.

1. Киричек А.В. Технологические возможности упрочняющих технологий / А.В. Киричек // Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения - Технология - 2003. Материалы межд. науч.-техн. конф. -Орел, 25-27 сент. - 2003 г. - С.50-65.

2. Упрочнение поверхностей деталей комбинированными способами / А.Г. Бойцов, В.Н. Машков, В.А. Смоленцев, Л.А. Хворостухин. М.: Машиностроение, 1991. -144 с.

3. Коттрелл А. X. Строение металлов и сплавов / А.Х. Коттрел; пер. с англ. В.Б. Кишинёвского и А.Я. Судакина; под ред. М.Л. Бернштейна. М.: Метал-лургиздат, 1961. - 288 с.

4. Фридель Ж. Дислокации / Ж. Фридель; пер. с англ. под ред. А.Л. Ройтбурда. М.: Мир, 1967,- 643 с.

5. Симон Г. Прикладная техника обработки поверхности металлических материалов / Г. Симон, М. Тома; пер. с нем. Ю. Ф. Тарасевича; под ред. А.Ф. Пи-менова. Челябинск: Металлургия, 1991. - 366 с.

6. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. Справочник / Г.В. Бори-сёнок, Л.А. Васильев, Л.Г. Ворошнин и др. под ред. Л.С. Ляховича. М.: Металлургия, 1981. - 424 с.

7. Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов / А.Н. Минкевич. М.: Машиностроение, 1965. - 491с.

8. Похмурский В.И. Коррозионно-усталостная прочность стали и методы её повышения / В.И. Похмурский. Киев: Наукова думка, 1974. - 184с.

9. Филоненко Б.А. Комплексные диффузионные покрытия / Б.А. Филоненко. -М.: Машиностроение, 1981. 136 с.

10. Шьюмон П. Диффузия в твёрдых телах / П. Шьюмон; пер. с англ. Б.С. Бок-штейна. М.: Металлургия, 1966. - 195 с.

11. Попов А.А. Теоретические основы химико-термической обработки стали / А.А. Попов. М.: Металлургиздат, 1962. - 120 с.

12. Криштал М.А. Механизм диффузии в железных сплавах / М.А. Криштал. -М: Металлургия, 1966. 195 с.

13. Полевой С.Н. Упрочнение машиностроительных материалов. Справочник / С.Н. Полевой, В.Д. Евдокимов. М.: Машиностроение, 1994. - 491 с.

14. Химико-термическая обработка инструментальных материалов / Е.И. Вельский, М.В. Ситкевич, Е.И. Понкратин, В.А. Стефанович. Мн.: Наука и техника, 1986. - 247 с.

15. Хасуй А. Техника напыления / А. Хасуй; пер. с яп. С.Л. Масленникова. М.: Машиностроение, 1975. - 288 с.

16. Антошин Е.В. Газотермическое напыление покрытий / Е.В. Антошин. М.: Машиностроение, 1974. - 96 с.

17. Линник В.А. Современная техника газотермического нанесения покрытий / В.А. Линник, П.Ю. Пекшев. М.: Машиностроение, 1985. - 127 с.

18. Лоскутов B.C. Плазменные методы нанесения покрытий / B.C. Лоскутов. -М.: Машиностроение, 1981. -46 с.

19. Газотермические покрытия из порошковых материалов: Справочник / Ю.С. Борисов, Ю.А. Харламов, С.Л. Сидоренко, Е.Н. Ардатовская. М.: Машиностроение, 1987.-543 с.

20. Белый А.В. Структура и методы формирования износостойких поверхностных слоев / А.В. Белый, Г.Д. Карпенко, Н.К. Мышкин. М.: Машиностроение, 1991.-208 с.

21. Балтер М.А. Упрочнение деталей машин / М.А. Балтер. М.: Машиностроение, 1978. - 184 с.

22. Ройх И.Л. Нанесение защитных покрытий в вакууме на стали / И.Л. Ройх, Л.Н. Колтунова, С.Н. Федосов. М.: Машиностроение, 1986. - 368 с.

23. Самсонов Г.В. Тугоплавкие покрытия / Г.В. Самсонов, А.П. Эпик. М.: Металлургия, 1973. - 400 с.

24. Металлизация сталей и сплавов в вакууме / Е.П. Пономаренко, А.И. Плышев-ский, В.К. Супрунчук, Ю.К. Белов. Киев: Техника, 1974. - 296 с.

25. Стеренбоген Ю.А Сварка и наплавка чугуна / Ю.А. Стеренбоген, В.Ф. Хору-нов. Киев: Наукова думка, 1966. - 212 с.

26. Сучков O.K. Износостойкая наплавка деталей / O.K. Сучков. М.: Колос, 1974.-75 с.

27. Новые материалы и технологии. Теория и практика упрочнения материалов в экстремальных процессах / А.Н. Панарин, Н.П. Болотина, А.А. Боль и др. -Новосибирск: ВО «Наука». Сибирская издательская фирма, 1992. 200 с.

28. Зверев А.И. Детонационное напыление покрытий / А.И. Зверев, С.Ю. Шари-вер, Е.А. Астахов. JL: Судостроение, 1979. - 232 с.

29. Шоршоров М.Х. Физико-химические основы детонационно-газового напыления покрытий / М.Х. Шоршоров, Ю.А. Харламов. М.: Наука, 1978. - 224 с.

30. Шмырева Т.Т. Изучение структуры покрытий, полученных методом детонации: автореф. дис. . канд. техн. наук. / Т.Т. Шмырева. Днепропетровск, 1980. - 194 с.

31. Казарян К.Х. Исследование износостойкости и усталостной прочности деталей с детонационным покрытием / К.Х. Казарян, М.С. Саркисян, Ю.А. Гур-генян // Промышленность Армении. 1984. - №9. - С. 31-33.

32. Рыкалин Н.Н. Лазерная обработка материалов / Н.Н. Рыкалин, А.А. Углов, . А.Н. Кокора. М.: Машиностроение, 1975. - 296 с.

33. Семилетова Е.Ф. Упрочнение легированием инструментальных материалов излучением лазера / Е.Ф. Семилетова//Проблемы создания и внедрения высокопроизводительного режущего инструмента с пониженным содержанием вольфрама. Тбилиси: ГПИ, 1978. - С. 63-64.

34. Исследование возможности дополнительного легирования поверхности стали Р18 с помощью луча лазера / А.И. Бетанели, Л.И. Даниленко, Т.Н. Лоладзе и др. // Физика и химия обработки металлов. 1972. - №6. - С. 22-26.

35. Исследование возможности легирования стали 45 / Т.Н. Лоладзе, А.И. Бетанели, Е.Ф. Семилетова и др. // Использование оптических квантовых генераторов в современной технике. Л.: ЛДН'1'11, 1971. - С. 11-14.

36. Миркин Л.И. Физические основы обработки материалов лучом лазера / Л.И. Миркин. М.: Изд-во МГУ, 1975. - 384 с.

37. Упрочнение деталей лучом лазера / B.C. Коваленко, Л.Ф. Головко, Г.В. Меркулов и др. Киев: Техника 1981. - 132 с.

38. Лазаренко Н.И. О механизме образования покрытий при электроискровом легировании металлических поверхностей / Электронная обработка материалов. 1965. - №1. с. 49-53.

39. Самсонов Г.В. Электроискровое легирование металлических поверхностей / Г.В. Самсонов, А.Д. Верхотуров, Г.А. Бовкун, B.C. Сычёв. Киев: Наукова думка, 1976. -219 с.

40. Иванов Г.П. Технология электроискрового упрочнения инструментов и деталей машин / Г.П. Иванов. М.: Машгиз, 1961. - 303 с.

41. Лазаренко Б.Р. Электрическая эрозия металлов / Б.Р. Лазаренко, Н.И. Лазаренко. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1944. - 28 с.

42. Исследование поверхностных слоёв стали 30ХГСНА после электроискрового легирования бронзой Бр.Мц-ф и молибденом / Герман А.Л., Чатынян Л.А, Самойлов А.И. и др. // Физико-химическая механика материалов. 1973. -т.9. -№6. - С. 13-16.

43. Лазаренко Н.И. Технологический процесс изменения исходных свойств металлических поверхностей электрическими импульсами / Н.И. Лазаренко // Электроискровая обработка металлов. вып.2. - М.: Изд-во АНСССР, 1960. -С. 26-60

44. Верхотуров А.Д. Распределение вещества электродов в их рабочих поверхностях после электроискрового легирования стали переходными металлами IV-VI групп / А.Д. Верхотуров, И.С. Анфимов // Физика и химия обработки материалов. 1978. -№3. - С. 93-98.

45. Новые материалы и технологии. Конструирование новых материалов и упрочняющих технологий / В.Е.Панин, Г.А. Клемёнов, С.Г. Псахье и др. Новосибирск: ВО «Наука», 1993. - С. 57-84.

46. Минаков B.C. Разработка комплексных механических и электро-физических процессов обработки на основе использования энергии трансформируемых ультразвуковых колебаний: дис. д-ра техн. наук: 05.03.01 / B.C. Минаков. -Ростов н/Д, 1989.-516 с.

47. Кочетов А.Н. Барьерно-дислокационный механизм упрочнения деталей машин методом электроакустического напыления: дис. . к-та техн. наук: 05.03.01 / А.Н. Кочетов; ДГТУ. Ростов н/Д, 1998. - 241 с.

48. Кудряшёв С.Б. Разработка динамики продольно-крутильных волноводов применительно к процессу электроакустического напыления при упрочнении режущего инструмента: дис. . к-та техн. наук: 05.03.01 / С.Б. Кудряшёв; ДГТУ. Ростов н/Д, 1998. - 188 с.

49. Сугера А. А. Влияние параметров электроакустического напыления на стойкость формообразующего инструмента: дис. .к-татехн. наук: 05.03.01 / А.А. Сугера; ДГТУ. Ростов н/Д 2005. - 197 с.

50. Минаков B.C. Технологические эффекты электроакустического напыления / B.C. Минаков, А.Н. Кочетов, Д. Д. Дымочкин// Современная электротехнология в машиностроении: тр. межд. науч.-техн. конф., Тула, 4-5 июня 2002 г. -Тула: ТулГУ, 2002. С. 324-332.

51. Минаков В. С. Выбор материала электрода для электроакустического напыления / B.C. Минаков, О.В. Тарелов, Д. Д. Дымочкин // Вестник ДГТУ. 2002. - Т.2. - №1(11). - С. 24-30.

52. Иванов В.Е. Дислокационный механизм влияния твёрдых поверхностных плёнок на деформацию и разрушение металлов / В.Е. Иванов, А.И. Сомов, М.А. Тихоновский // Защитные высокотемпературные покрытия: тр. 5-го

53. Всесою. Совещ. по жаростойким покрытиям, Харьков, 12-16 мая 1970 г. JL: Наука, 1972.-С. 291-304.

54. А.К. Head, Austr. J. Phys., 13, 278, 1960.

55. Влияние многократного лазерного воздействия на массоперенос в железе / М.Е. Гуревич, J1.H. Лариков, В.Ф. Мазанко и др. // Металлофизика. Вып. 73, 1978. - С.80-83.

56. Влияние параметров импульсного разряда на распределение элементов электродов в электроискровых покрытиях / В.М. Ревуцкий, В.Ф. Мазанко, Л.О. Зворыкин и др. // Электронная обработка материалов. 1983. - №1. - С. 22-24.

57. Еган О.М. Изменение некоторых характеристик слоя в зависимости от взаимного распределения материалов основы и покрытия при электроискровом легировании / О.М. Еган, В.П. Разумов // Электронная обработка материалов. 1977. -№4.-С. 25-27.

58. О возможном механизме диффузии при электроискровом легировании и других видах импульсного воздействия на металлы / В.Ф. Душенко, А.Е. Гитлевич, В.М. Ревуцкий, В.В. Михайлов // Электронная обработка материалов. -1980. -№3. С. 36-39.

59. О механизме влияния импульсного магнитного поля на подвижность атомов в железе и алюминии / Лариков Л.Н., Фальченко В.М., Герцрикен Д.С. и др. // ДАН СССР. 1978. - т. 239. - №2. - С. 312-314.

60. Массоперенос атомов железа при электрогидроимпульсной обработке / Ю.И. Бабей, М.Е. Гуревич, Э.Л. Докторович и др. // Физическая механика материалов. 1979. - №2. - С. 76-77.

61. Дерибас А. А. Физика упрочнения и сварки взрывом / А. А. Дерибас. Новосибирск: Наука, 1972. - 150 с.

62. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов / Н.Н. Рыкалин, А.А. Углов, И.В. Зуев, А.Н. Кокора. М.: Машиностроение, 1985. - 496 с.

63. Тихонов А.Н. Уравнения математической физики / А.Н. Тихонов, А.А. Самарский. М.: Изд-во МГУ, 1999. - 798 с.

64. Электроискровое легирование металлических поверхностей / А.В. Гитлевич, В.В. Михайлов. Н.Я. Парканский, В.М. Ревуцкий. Кишинёв: Штиинца,• 1985.- 196 с.

65. Распределение элементов в поверхностных слоях при электроискровом легировании / Б.Р. Лазаренко, В.В. Михайлов, А.Е. Гитлевич и др. // Электронная обработка материалов. 1977. - №3. - С. 28-33.

66. Исследование распределения элементов в электроискровых покрытиях с помощью радиоактивных изотопов / В.М. Ревуцкий, А.Е. Гитлевич, В.В. Михайлов и др. // Электронная обработка материалов. 1981. - №6. - С. 32-35.

67. Влияние режимов и времени легирования на толщину и химический состав покрытий при электронном легировании стали-20 сплавом ВК-8 / А.Т. Козаков, А.С. Зволинский, С.Г. Шмалько и др. // Электронная обработка материалов. 1989. - №2. - С. 79-82.

68. О распределении элементов в поверхностных слоях при электроискровом легировании / В.М. Ревуцкий, В.Ф. Душенко, А.Е. Гитлевич, В.В. Михайлов // Электронная обработка материалов. 1980. - №5. - С. 41 - 43.

69. Хольм Р. Электрические контакты / Р. Хольм. М., Л, 1961.

70. Кулемин А.В. Влияние ультразвука на диффузионные процессы, механические свойства и структуру металлов и сплавов / А.В. Кулемин, О.М. Смирнов // Проблемы металловедения и физики металлов. М.: Металлургия, 1972. -т. 1. - С. 211-218.

71. Кулемин А.В. Диффузия в системе Cu-Zn при действии знакопеременных деформаций / А.В. Кулемин, A.M. Мицкевич // Докл. АН СССР. 1969. -т. 189. -С. 518-520.

72. Кулемин А.В. Влияние ультразвуковых деформаций на диффузию в системе железо цинк / А.В. Кулемин // Акуст.журн. - 1971. - т.28. - вып4. - С. 613615.

73. Пинес Б.Я. Влияние ультразвуковых колебаний на кинетику гетеродиффузш! в образцах Fe-Al, Ni-Cu, Fe-Si / Б.Я. Пинес, И.Ф. Омельянченко, А.В. Сирен-ко // ФММ. 1968. -1.21. - №6. - С. 1119-1123.

74. Диффузия хрома в железе при ультразвуковом воздействии / В.М. Голиков,

75. A.В. Кулемин, В.А. Лазарев, В.П. Манаенков // Акуст. журн. 1975. - т.21. -вып.6. - С. 850-853.79: Диффузия атомов внедрения и замещения при ультразвуковом воздействии /

76. B.М. Голиков, В.Т. Борисов, А.В. Кулемин и др. // Диффузионные процессы в металлах. Тула:ТПИ, 1975. - С. 37-49.

77. Голиков В.М. Самодиффузия железа в сталях при ультразвуковом воздействии / В.М. Голиков, В.А. Лазарев, А.В. Кулемин // Металлофизика. 1962. -№1. - С. 74-76.

78. Кулемин А.В. Ультразвук и диффузия в металлах / А.В. Кулемин. М.: Металлургия, 1978. - 200 с.

79. Воздействие мощного ультразвука на межфазную поверхность металлов./ О.В. Абрамов, В.И. Добаткин, В.Ф.Казанцев и др. М.: Наука, 1986. - 277 с.

80. Грабчак В.П. Диффузия примесей Sb, Ga, In, Li в монокристаллах германия при ультразвуковом воздействии / В.П. Грабчак, А.В. Кулемин // Тр. IX Все-союз. акуст. конф. М.: Изд-во АН СССР, 1977. - С. 17-20.

81. Ускорение диффузионных процессов в железе при многократном ударном нагружении / Д.С. Герцрикен, В.П. Кривко, JI.H. Лариков и др. // Физика и химия обработки материалов. 1979. - №4. - С. 154-156.

82. Лариков Л.Н. Аномальное ускорение диффузии при импульсном нагружении металлов / Л.Н. Лариков, В.Ф. Фальченко, В.Ф. Мазанко // Докл. АН СССР. -1975. -т.221. -№5. С. 1073-1075.

83. Крйштал М.А. О вкладе диффузионных процессов в перераспределение вещества в твёрдом теле под воздействием лазерного излучения / М.А. Крйштал // Физика и химия обработки материалов. 1976. - №4. - с. 154-156.

84. Кинетическая устойчивость термодинамически нестабильных атомных смесей, полученных в искровом импульсном разряде / Б.Н. Золотых, А.И. Мар-чук, С.В. Никифоров и др. // Электронная обработка материалов. 1977. -№3. - С. 15-17.

85. Квазивязкий массоперенос при высокотемпературной ползучести поликристаллов / Е.М. Новосёлова, Т.Ф. Елсукова, А.И. Олемской, В.Е. Панин. И Известия вузов. Физика. 1988. - №12. - С. 47-52.

86. Панин В.Е. Современные проблемы физики прочности твёрдых тел / В.Е. Панин // Известия СО АН СССР. Сер. техн. наук. 1987. - №11. - вып.З. - С. 87-97.

87. Сильновозбуждённые состояния в кристаллах / В.Е. Егорушкин, В.Е. Панин, Е.В. Савушкин, Ю.А. Хон // Известия вузов. Физика 1987. - №1. - С. 9-32.

88. Олемской А.И. Перестройка конденсированного состояния атомов в условиях интенсивного внешнего воздействия / А.И. Олемской, В.А. Петрунин // Известия вузов. Физика. 1987. - №1. - С. 82-120.

89. Олемской А.И. Смешанное состояние и физическая механика дефектов в сильновозбужденных кристаллах / А.И. Олемской, В.Е. Панин, В.А. Петру-нин. // Известия вузов. Физика. 1986. - №2. - С. 20-26.

90. Камке Э. Справочник по дифференциальным уравнениям в частных производных первого порядка/Э. Камке; пер. с нем. Н.Х. Розова и Б.Ю. Стернина.- М.: Наука, 1966. 260 с.

91. Владимиров B.C. Обобщённые функции и их применение / B.C. Владимиров.- М.: Знание, 1997. 47с.

92. Бычков Ю.А. Интегральные преобразования обобщённых функций / Ю.А. Бычков. М.: Наука 1977. - 287 с.

93. Иваненко Д. Д. Классическая теория поля (Новые проблемы) / Д. Д. Иваненко, А. А. Соколов. М.-Л., Гос. Изд. Техн. теорет. Лит., 1951. - 480 с.

94. Самарский А.А. Вычислительная теплопередача / А.А. Самарский, П.Н. Ва-бищевич. М.: Еднториал УРСС, 2003. -784 с.

95. Волков Е.А. Численные методы / Е.А. Волков. М.: Наука, 1987. - 248 с.

96. Усманский Я.С. Физика металлов. Атомное строение металлов и сплавов / Я.С. Усманский, Ю.А. Скаков. М.: Атомиздат, 1978. - 352 с.

97. Нашельский А.Я. Технология полупроводниковых материалов / А.Я. На-шельский. М.: Металлургия, 1972. - 432 с.

98. Колмогоров А.Н. К статистической теории кристаллизации металлов / А.Н. Колмогоров // Изв. АН СССР. Сер. мат. 1937. - №3. - С. 355-358. .

99. Самарский А.А. Теория разностных схем / А.А. Самарский. М.: Наука, 1983.

100. Самарский А.А. Экономичная схема сквозного счета для многомерной задачи Стефана / А.А. Самарский, Б.Д. Моисеенко // ЖВМ и МФ. 1965. -Т.5. -№5. -С. 816-827.

101. Приборы и методы физического металловедения: в 2 вып. Вып. 2. / пер. с англ. под ред. Ф. Вейнберга. М.: Мир, 1974. - 363 с.

102. Теумин И.И. Ультразвуковые волноводно-излучающие устройства / И.И. Те-умин. М.: ГОСИНТИ, 1963. - 59 с.

103. Аугамбаев М. Основы планирования научно-исследовательского эксперимента / М. Аугамбаев, А.З. Иванов, Ю.И. Терехов. Ташкент: Укитувчи, 1993.-336 С.

104. Егоров А.Е. Исследование устройств и систем автоматики методом планирования эксперимента / А.Е. Егоров, Г.Н. Азаров, А.В. Коваль, Харьков: Ви-щашк., 1986.-239 с.

105. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул / Е.Н. Львовский. М.: Высш. шк., 1998. - 338 с.

106. Общемашиностроительные укрупнённые нормативы времени на работы, выполняемые на металлорежущих станках. Мелкосерийное и единичное производство. Часть II. Сверлильные и фрезерные станки. М.: НИИТруда, 1973. -399 С.

107. Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. Т.2. / Под редакцией А.Г. Ко-силовой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1986. - 495 С.

108. Справочник технолога машиностроителя: в 2 т. Т.2. / A.M. Дальский, А.Г. Суслов, А.Г. Косилова и др.; под ред. А.М. Дальского и др. М. Машиностроение-1, 2001. - 941 С.

109. Справочник по режимам резания на сверлильные работы. М.: Трансжелдор-издат, 1958.-312 С.

110. Нормативы по режимам резания свёрлами из инструментальной стали. М.: Машгиз, 1956.-54 С.

111. Нормативы для технического нормирования работ на сверлильных станках. М.: Машгиз, 1958.

112. Марочник сталей и сплавов / А.С. Зубченко, М.М. Колосков, Ю.В. Каширский и др.; под ред. А.С. Зубченко. М.'.Машиностроение-1, 2003. - 782 С.

113. Марочник сталей и сплавов / В.Г. Сорокин, А.Г. Волосникова, С.А. Вяткин и др.; под ред. В.Г. Сорокина М.: Машиностроение, 1989. - 640 С.

114. Смазочно-охлаждаюшие технологические средства для обработки металлов резанием: Справочник / Под ред. С.Г. Энтелиса, Э.М. Берлинера. М.: Машиностроение, 1986. - 352 С.

115. УТВЕРЖДАЮ проректор по НИР ДГТ; профессор,дщутштехническихЛщукjf^Ztw»*^ У -Уits;.,5У