Технологическое обеспечение долговечности деталей машин на основе упрочняющей обработки с одновременным нанесением антифрикционных покрытий

• Автор: Берсудский, Анатолий Леонидович
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 355 с. : ил.

АННОТАЦИЯ
Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованных источников и приложений. Работа содержит 294 страницы текста, 90 рисунков, 7 таблиц, 196 наименований использованных источников, 2 приложения.
Проблема повышения работоспособности деталей машин предопределяет необходимость поиска и разработки новых технологических процессов обработки. Одним из перспективных направлений является применение методов упрочняющих технологий в сочетании с нанесением покрытий, позволяющих формирование поверхностей с заданным комплексом качественных показателей и эксплуатационных характеристик.
Работа посвящена разработке и исследованию нового технологического процесса упрочняющей обработке с одновременным нанесением покрытий. Разработаны физическая и математическая модели процесса обработки, позволяющие моделировать и управлять процессами создания определенных качественных показателей поверхностей, и эксплуатационными параметрами биметаллического слоя. Предложен научный подход поиска эффективных способов и режимов обработки, проведены комплексные исследования для проверки адекватности предложенных моделей.
Установлено положительное влияние благоприятного напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя и нанесения покрытия на износостойкость, усталостную прочность, контактную выносливость рабочих поверхностей.
На основании теоретических и экспериментальных исследований разработаны новые виды антифрикционных покрытий и технологические процессы их нанесения. Для реализации предлагаемого метода обработки предложены типовые технологические процессы и средства технологического оснащения.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 .Анализ современных методов технолгического обеспечения качества рабочих поверхностей деталей машин

1.1 .Влияние технологических воздействий на качество поверхностного слоя

1.2.Формирование качества поверхности на финишных операциях технологических процессов
1.3.Метод упрочняющей обработки с одновременным нанесением покрытия
1 АОсновная цель и задачи исследований
2.Теоретические основы физико-механических процессов и качество поверхности при упрочняющей обрабртке с нанесением покрытий
2.1.Физическая модель процесса упрочняющей обработки с нанесением покрытия
2.2,Определение оптимальной толщины антифрикционных покрытий и давлений в зоне контакта после упрочняющей обработки
2.3.Влияние напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя на износостойкость поверхностей деталей
2.4.0бласти рационального осуществления процесса упрочняющей обработки с нанесением покрытия
2.5. Выводы
3.Математическое моделирование процесса упрочняющей обрабртки с нанесением покрытия
3.1. Математическое моделирование параметров процесса обработки
3.2. Моделирование физико-механических свойств поверхностного
слоя.

3.3. Моделирование напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя при упрочняющей обработке с нанесением покрытия
3.4. Моделирование напряженно-деформированное состояние поверхностного слоя покрытия и диффузионного слоя
3.5. Выводы
4.Исседование влияния параметров обработки на каческтвенное состояние поверхности и поверхностного слоя
4.1. Исследование напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя при упрочняющей обработке с нанесением покрытия
4.2. Шероховатость и точность обработанных поверхностей. 1977
4.3. Влияние параметров обработки на контактную выносливость
4.4. Усталостная прочность материала после обработки
4.5. Устойчивость остаточных напряжений в процессе контактного взаимодействия поверхностей (при трении)
4.6. Выводы
5.Разработка методологии определения оптимальных режимов обработки и составов антифрикционных покрытий
5.1 .Методология поиска оптимальных параметров обработки и составов спецжидкости для нанесения покрытий
5.2. Разработка и исследование композиционных покрытий
5.3. Методика определения долговечности и коэффициента полезного действия высоконагруженных контактных поверхностей

Большинство этих процессов вызывают изменения-макро - и микрогеометрии поверхностей и напряженно-деформированное состояние поверхностного слоя.
Вследствие пластической деформации в поверхностном слое происходят изменения дислокационных структур, вызывающие эволюцию дислокаций в деформируемых кристаллах. Энергия упругих искажений кристаллической решетки вызывает изменение напряженного состояния поверхностного слоя материала.
Согласно представлениям физики твердых тел любые искажения кристаллической решетки вызывают появление напряжений в поверхностном слое, которые, несмотря на их неравномерность, сохраняются довольно длительное время и могут считаться квазистатическими структурами. Величина макронапряжений определяется, прежде всего, скалярной плотностью однорядных дислокаций по отношению к поверхности детали. Сжимающие макронапряжения возникают в случае преобладающего расположения у поверхности множества положительных дислокаций на параллельных плоскостях скольжения.
Преобладающее расположение у поверхности отрицательных дислокаций способствует возникновению макронапряжений растяжений. Наличие избытка дислокаций одного знака определяется не только силовым фактором воздействия инструмента на поверхность, но и температурой, возникающей в процессе обработки в зоне деформирования, а также склонностью материала к аккумулированию дислокаций при внешнем воздействии.
В реальных металлах имеет место значительная неравномерность распределения дислокаций по объему и, следовательно, напряжений от действия внешних нагрузок в отдельных зернах. Неравномерная пластическая деформация в отдельных зернах обусловлена различными неоднородностями (дефектами) структуры, образующих поликристалл, а также неодинаковой способностью деформироваться по разным кристаллическим направлениям и различным плоскостям скольжения одних и тех же кристаллов.
Известно, что большинство случаев разрушение деталей находящихся в эксплуатации начинается с поверхности, поэтому напряженно-деформированное состояние поверхностного слоя оказывает весьма существенное влияние на