Повышение эффективности ударно-акустического метода упрочнения путем подачи азота в зону обработки

• Автор: Федоров, Алексей Аркадьевич
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА В ОБЛАСТИ ИЗМЕНЕНИЯ
СВОЙСТВ ПРИПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ МЕТАЛЛА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ И ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
1.1. Изменение свойств материала под действием поверхностного пластического деформирования (ППД)
1.1.1. Изменение свойств материала под воздействием статических методов ППД
1.1.2. Изменение свойств материала под воздействием
ударных методов ППД
1.2. Улучшение свойств материала под воздействием высококонцентрированных потоков энергии
1.2.1. Ультразвуковая упрочняюще-чистовая обработка
1.2.2. Ударно-акустическая обработка
1.3. Задачи исследований
ГЛАВА 2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА
УДАРНО-АКУСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ С ВНЕДРЕНИЕМ ТВЕРДОЙ СМАЗКИ И ПОДАЧЕЙ АЗОТА В ЗОНУ ОБРАБОТКИ
2.1. Физика процесса объемной микропластичности
2.2. К вопросу о способности металла абсорбировать азот
во время ударно-акустической обработки
2.3. Влияние подачи азота в зону обработки при УАО
на физико-механические свойства стали
2.4. Оценка глубины внедрения азота
2.5. Устойчивость дисульфида молибдена в условиях кратковременного воздействия высоких температур

2.6. Моделирование процесса объемной микропластичности методом конечных элементов в среде С08М08Уогкь
2.7. Выводы
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА И АППАРАТУРА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Объекты исследований
3.2. Установка для У АО с внедрением твердых смазок
и подачей технологического газа в зону обработки
3.3. Разработка способа подачи газа и технологической
суспензии в зону обработки
3.4. Методика проведения эксперимента
3.5. Исследование зависимости микротвердости от глубины поверхностного слоя
3.6. Исследование влияния метода обработки на износ
образцов
3.7. Исследование поверхности образцов с помощью сканирующей зондовой микроскопии
3.8. Исследование глубины внедрения твердой смазки
в зависимости от усилия прижатия ультразвукового инструмента
3.9. Выводы
ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ
4.1. Результаты технологических проверочных испытаний
4.2. Спектральный метод контроля состояния приповерхностного слоя
4.3. Выводы
Заключение
Библиографический список
Приложение

Введение
Улучшение триботехнических характеристик узлов и агрегатов техники является одним из ключевых направлений при проектировании, изготовлении и эксплуатации объектов машиностроения. Известно, что в результате изнашивания поверхностей детали, первоначальные их свойства изменяются в сторону ухудшения. Эти изменения, в конечном счете, приводят к потере работоспособности узла и машины в целом. Известно также, что упрочнение приповерхностного слоя материала детали значительно повышает ее износостойкость. Очевидно, по этой причине в последние годы выделилась отдельная область научных знаний - инженерия поверхности.
В данной работе предлагается комплексный подход к повышению износостойкости (упрочнение, снижение коэффициента трения, повышение совместимости, создание регулярного микрорельефа, насыщение инородными веществами приповерхностного слоя детали).
Цель работы заключается в повышении ресурса пар трения за счет расширения свойств объемной микропластичности материалов деталей при ударно-акустическом воздействии и одновременном насыщением микрообъемов приповерхностного слоя твердой смазкой и азотом.
Научная новизна работы состоит в следующем:
1. В повышении эффективности ударно-акустического метода упрочнения путем подачи в зону обработки технологического газа при нормальной температуре.
2. В создании нового типа регулярных микрорельефов на основе обнаруженных в зоне удара волн, с длиной 150-280 нм.
3. В разработке неразрушающего экспресс-метода (спектрального) контроля деталей после ударно-акустической обработки(УАО).

2. Физико-химические основы процесса ударно-акустической обработки с внедрением твердой смазки и подачей азота в зону обработки
Теоретические исследования данного процесса имеют несколько особенностей:
1. Все процессы протекают за очень короткое время. В работе [84] экспериментально доказано, что время протекания всех превращений не более 25 мкс. Кроме того, все процессы протекают внутри металла. Чтобы пронаблюдать физику процесса объемной микропластичности от зарождения конуса скольжения до фиксации высокопрочной структуры, необходимо установку дооснастить ультразвуковым микроскопом или другим прибором, позволяющим наблюдать подповерхностные структуры. Микроскоп необходимо будет оснастить сверхскоростной фото- или видеокамерой [31,32,106]. На данный момент физика процесса объемной микропластичности восстановлена по микрошлифам авторами работы [84]. Но данная теория неполна, поэтому она будет уточняться и дополняться в данной работе.
2. Ударно-акустическая обработка на основе объемной микропластичности связана с весьма большими скоростями нагружения. Так как энергия деформации материала в условиях весьма больших скоростей нагружения оказывается сравнительно малой, то свойства материала как твердого тела имеют в данном случае второстепенное значение. На первый план выступают законы движения легко деформируемой (почти жидкой) среды, и особую роль приобретают вопросы физического состояния и физических свойств материала в новых условиях. Таким образом, задачи, связанные с весьма большими скоростями нагружения, выходят за рамки сопротивления материалов и оказываются в сфере вопросов физики [87]. А точнее, в сфере физической химии и ее относительно нового раздела “Элементарные процессы при механическом активировании”[56]. Небольшое количество литературы по данному вопросу затрудняет исследования.