Создание износостойких покрытий электроискровым легированием в окислительных и инертных средах с оптимизацией режимов и использованием твердосплавных электродов

• Автор: Коротаев, Дмитрий Николаевич
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 302 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ
1.1. Создание поверхностных пленок
1.2. Высокоэнергетические методы поверхностного упрочнения
1.3. Механическая упрочняющая обработка
1.4. Изменение структуры и свойств термической обработкой
1.5. Поверхностная обработка комбинированными методами
1.6. Обоснование выбора метода электроискрового легирования для повышения эксплуатационных свойств поверхностей трибосистем
1.7. Физические основы процесса электроискрового легирования
1.8. Способы повышения эффективности электроискрового легирования... 52 Выводы. Постановка задач исследования
2. ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Объекты исследования
2.2. Оборудование для электроискрового легирования
2.3. Методика исследования эрозионных процессов при электроискровом легировании и определения толщины легированного покрытия
2.4. Методика исследования физико-механических свойств модифицированных поверхностей
2.5. Методика и оборудование исследования триботехнических свойств модифицированных поверхностей
2.6. Методика исследования адгезионной активности покрытия
2.7. Методика исследования фазового состава и структуры модифицированных поверхностей
2.8. Методика оптимизационных исследований
2.9. Методика испытаний металлополимерных трибосопряжений

3. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УПРОЧНЯЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ
3.1. Термодинамика электроэрозионного разрушения металлических материалов
3.2. Удельная работа эрозионного разрушения при электроискровом воздействии на металлы
3.3. Фрактальная параметризация эрозионного процесса
3.4. Термодинамическая модель формирования упрочненного
поверхностного слоя
Выводы
4. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ
4.1. Функциональное моделирование электроискрового
легирования
4.2. Образование и роль вторичных структур легирующих электродов
в эрозионном процессе
4.3. Влияние условий электроискрового легирования на состав, распределение и энергетическое состояние частиц эрозионного потока
4.4. Управление толщиной легированного покрытия
Выводы
5. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ НА
ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТЕЙ
5.1. Влияние режимов и условий электроискрового легирования
на структуру и механические свойства легированных слоев
5.2. Влияние электродных материалов и технологических режимов обработки на структурно-фазовые изменения в легированном слое
5.3. Влияние электроискрового легирования на износостойкость инструментальных сталей

5.4. Износостойкость титановых сплавов при электроискровом легировании
5.5. Влияние электроискрового легирования стальных поверхностей
на уровень адгезионного взаимодействия
5.6. Влияние электроискрового легирования на коррозионную
стойкость сталей
Выводы
6. ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ И УСЛОВИЙ
ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ
6.1. Рекомендации по применению газовых межэлектродных сред
при создании износостойких покрытий электроискровым легированием
6.2. Оптимизация энергетических режимов электроискрового
легирования
6.3. Корреляционно-регрессионный анализ режимов и условий электроискрового легирования
6.4. Выбор электродного материала и состава газовой среды при электроискровом упрочнении
6.5. Повышение износостойкости и долговечности элементов
трибосистем гидроцилиндров электроискровым легированием
Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
электромеханической обработки с ударным силовым воздействием. Проанализированы экспериментальные данные о микротвердости поверхностных слоев углеродистых сталей, подвергнутых электромеханическому упрочнению с ударом. Рассмотрены некоторые отличительные особенности тонкой структуры упрочненного поверхностного слоя («белого слоя») материала, полученного в области импульсного температурно-силового воздействия.
Ряд исследователей [16] считают весьма эффективными процессы обработки, сочетающие воздействие на упрочняемую поверхность искрового разряда и последующее упрочнение пластической деформацией с одновременным легированием. Одним из вариантов реализации данного способа упрочнения является обработка поверхностей эксцентрично установленным электродом. Возможна также обработка вращающимся диском-электродом с роликами, выполняющими функции разрыва и замыкания цепи анод-катод и поверхностного деформирования.
Цикл обработки представлен периодами размыкания цепи анод-катод, прохода роликом, замыкания цепи, выглаживания диском—электродом. При замыкании цепи обеспечивается перенос легирующего материала на обрабатываемую поверхность и его разравнивание диском-электродом. При этом легирующий материал заполняет вмятины и царапины, изменяя ее топографию, сформированную после прохода ролика (с Ла = 1,25 - 2,25 до 0,16 - 0,63 мкм) и повышая микротвердость с 6,0 - 6,5 до 8,0 - 8,5 ГПа.
Эффект упрочнения обеспечивается за счет дробления блочной структуры аустенита при деформации и выделения углерода в виде дисперсных карбидов. Наибольшая износостойкость заэвтектоидных карбидного класса сталей обеспечивается при напряжении 28 - 32 В, силе тока 0,9 - 1,0 А, скорости подачи 4-5 м/с, числе проходов 4-6, скорости перемещения электрода 0,28 - 1,27 м/с.
В работе [137] для получения высокоэффективных износостойких слоев предлагается использовать комбинацию методов электродугового испарения и ионного азотирования. Установлено, что наилучшей износостойкостью облада-