Влияние режимов электроакустического напыления на прочность сцепления покрытия с основой при упрочнении формообразующего инструмента

• Автор: Дымочкин, Денис Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 188 с. : ил.

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 покрытии

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 экспериментачьных 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
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ?
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

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 вакную 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 .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.
», г , аЛ 1

4.0(7-г)
+ехр
[х+иг)~
40(/-г)
ехр(-ог)с/г (2.21)
Согласно [92], при 0^10'1' см''/с и /«702 с на расстояниях, больше одного микрометра, роль слагаемого М$і(хЛ), которое отвечает диффузионному вкладу в N$(*,1), пренебрежимо мала и основной вклад вносит слагаемое Зависимость
М&(х) при 1=100с и 7?«70"/2 см/с приведена на рис.2.9.
Как видно из рисунка, глу-
□=Ю-12; а=107; и
0=10~12; а=107; и=1,5 •10!
□=Ю-12; а=106; и=10!
0=10 ; а=10 , и=1,5 -10'
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 мм
Рисунок 2.9. Концентрация легирующего элемента по глубине после воздействия плоской ударной волны.
бита проникновения легирующего компонента увеличивается при увеличении скорости ударной волны и уменьшении скорости релаксации. Содержание легирующего элемента уменьшается с ростом глубины. Однако, как указывалось ранее, при использовании ВКГТЭ возможно экстремальное распределение материала покрытия по глубине материала основы.
Очевидно, что при помощи данных уравнений получить такое распределение не удастся. Попробуем на основе представлений о сильновозбуждённом состоянии несколько модифицировать уравнения (2.13), (2.14). Для этого воспользуемся представлением о динамическом равновесии вещества в сильновозбуждённом состоянии [90, 92].