Разработка и оптимизация износостойких покрытий на стальной подложке, синтезируемых методом электроискровой обработки

• Автор: Алимбаева, Ботагоз Шайдуловна
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1 Анализ методов поверхностного упрочнения сталей и сплавов

1.1 Поверхностное пластическое деформирование

1.2 Химико-термическая обработка И

1.3 Методы создания упрочняющих износостойких покрытий

1.4 Высокоэнергетические методы упрочнения

1.5 Комбинированные методы поверхностного упрочнения

1.6 Выводы

1.7 Цель и задачи исследования

Глава 2 Методы и средства экспериментальных исследований
2.1 Объект исследования
2.2 Установка и методика электроискровой обработки
2.3 Методика исследование микротвердости и толщины покрытий
2.4 Исследование структурно-фазового состава и параметров
кристаллической структуры покрытия
2.5 Исследование элементного состава и топографии
модифицированных поверхностей и покрытий
2.6 Исследование триботехнических свойств модифицированных
поверхностей
2.7 Оптимизация технологических режимов ЭИО
Глава 3 Физические процессы электроискровой обработки стали и ее
влияние на структурно-фазовые превращения
3.1 Основные физические процессы при электроискровой обработке
3.2 Термодинамическая модель процесса структурной модификации
при ЭИО

3.3 Влияние материала легирующего электрода на фазовый состав
покрытий, сформированных ЭИО
3.4 Выводы
Глава 4 Влияние режимов электроискровой обработки на механические
и триботехнические свойства поверхностного слоя
4.1 Влияние режимов ЭИО и материала легирующего электрода на
микротвердость и толщину формируемых покрытий
4.2 Влияние материалов легирующих электродов на элементный состав формируемых покрытий
4.3 Исследование топографии поверхностей после электроискровой
обработки
4.4 Оптимизация технологических режимов ЭИО
4.5 Выводы
Общие выводы и научные результаты
Список литературы
Приложения
Введение
Надежность и долговечность большинства изделий современной техники в значительной степени зависит от работоспособности и срока службы многочисленных узлов трения (трибосистем) различных систем и механизмов машин и их агрегатов. Процессы разрушения деталей машин в подавляющем большинстве случаев начинаются с поверхностных зон. Поверхности деталей подвергаются изнашиванию, коррозии, усталостному и другим видам разрушения. Надежность трибосистем определяется главным образом износостойкостью подвижно сопряженных деталей, которая зависит от физикомеханических свойств материалов этих деталей и качества обработки сопряженных поверхностей. Свойства материалов трибосистем как и всех конструкционных материалов зависят от химического состава и структуры материалов. Для деталей узлов трения определяющим для надежности и долговечности трибосистемы является структура и свойства поверхностных ■ слоев.

Следовательно, повышение износостойкости деталей трибосистемы является актуальной научно-технической задачей современного машиностроения. Эта задача относится к числу наиболее сложных в науке и технике, поскольку’ требует анализа сложных взаимосвязанных процессов в зоне трения, которые можно изучить и описать только на основе фундаментальных положений физики, химии, материаловедения.
В течение последних десятилетий разработаны различные методы повышения износостойкости деталей узлов трения. Наибольшую актуальность приобретают технологии получения износостойких и упрочненных покрытий высокоэнергетической обработкой. Каждый из известных в настоящее время методов имеют свои достоинства и недостатки, ограничивающие область их' применения. Поэтому разработка эффективного, достаточно простого для освоения в промышленном производстве и экономичного метода повышения износостойкости остается актуальной научной и практической задачей.

Целью работы является установление закономерностей формирования износостойких покрытий на стальной подложке методом электроискровой обработки, обеспечивающих повышение износостойкости стальных деталей узлов трения машин.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Провести анализ известных методов поверхностного упрочнения конструкционных сталей и сплавов, обеспечивающих модификацию их структуры, повышение механических и триботехнических свойств, и определить направление экспериментально-теоретических исследований в работе.
2. Разработать термодинамическую модель стационарного состояния системы «легирующий электрод - обрабатываемая деталь», исходя из баланса энергии активационных и диссипативных процессов при установившихся режимах электроискровой обработки деталей с использованием разработанной структурной схемы термодинамических процессов ЭИО.
3. Провести экспериментальное исследование влияния химического состава материала электрода (анода) на структуру и фазовый состав покрытий, формируемых на стальных образцах.
4. Исследовать зависимости микротвердости и триботехнических свойств покрытий от состава материала легирующего электрода и энергетических режимов электроискровой обработки.
5. Методом контактной атомно-силовой микроскопии исследовать влияние состава материала легирующих электродов и режимов электроискровой обработки на размеры структурных элементов формирующихся покрытий и параметры шероховатости обрабатываемой поверхности.
6. Провести оптимизационное исследование режимов ЭИО и разработать практические рекомендации по назначению оптимальных технологических режимов электроискровой обработки стали 15ХГН2ТА, обеспечивающих максимально высокую износостойкость металлополимерных пар трения.