Повышение износостойкости углеродистой стали методом трибоэлектрического поверхностного упрочнения

• Автор: Пальянов, Андрей Артемович
• Шифр специальности: 05.02.04, 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 132 с. : ил

Содержание
Введение
ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ И МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫХ ТРИБОСИСТЕМ .

1.1. Механические методы поверхностного упрочнения

1.2. Методы химикотермической и высокоэнергетической структурной модификации поверхностного слоя.

1.3. Комбинированные методы термомехапической и механоэлектрической обработки .

1.4. Анализ особенностей и ограничений известных методов поверхностного модифицирования деталей трибосистем.

1.5. Выводы .

1.6. Цели и задачи исследования

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Объект исследования .

2.2. Установка для трибоэлектрической обработки .
2.3. Исследование шероховатости, механических и триботехнических свойств
2.4. Исследование структурнофазового и напряженно
деформированного состояния поверхностного слоя
2.5 Математическое планирование и обработка результатов исследования технологии трибоэлектрической обработки.
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРИБОМЕХАНИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ .
3.1. Напряжения при трибомеханической обработке .
3.2. Влияние режимов обработки на шероховатость и механические свойства поверхности .
3.3 Влияние режимов обработки на триботехнические свойства .
3.4 Оптимизация режимов обработки
3.5. Выводы.V,
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРИБОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МЕТОДА ОБРАБОТКИ .7
4.1. Физическое обоснование метода .
4.2 Влияние режимов обработки на шероховатость и механические свойства обработанных поверхностей .
4.3 Влияние режимов обработки на триботехнические свойства обработанных поверхностей
4.4. Структурная модификация стали под влиянием трибоэлектрического воздействия .
4.5. Оптимизация технологических режимов трибоэлектрической обработки .
4.5 Методика расчета режимов трибоэлектрической обработки.
4.6. Выводы.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
ЛИТЕРАТУРА


Сформулированы оснозные задачи диссертационной работы. Описаны результ^ оптимизационных исследований метода. Четвертая глава посвящена физическому обоснованию, исследованию и оптимизации трибоэлектрического метода финишной обработки. В ней подробно анализируй дифференциальные характеристики влияния режимов обработки (скорости скольжения инструмента, деформирующего усилия инструмента, силы электрического тока) на шероховатость, механические свойства поверхностного слоя и износостойкость модифицированных образцов. Методами металлографии и рентгеноструктурногс анализа показаны изменения структуры (тонкой структуры, микроструктуры) и напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя под влиянием комплексного внешнего энергетического воздействия от механического и электрического полей. Приводятся результаты разработки и оптимизации технологии трибоэлектрической обработки деталей трибосистем. В заключении приводятся общие выводы и результаты-работы. Разработаны методика и установка гтта трибоэлектрического модифицирования структуры и свойств стали, обеспечивающие получение заданного повышения механических и триботехнических свойств стали. Методику трибоэлектрического модифицирования структуры, механических и триботехнических свойств стали на основе анализа полученных закономерностей изменения структуры и напряженно-деформированного состояния углеродистой стали под влиянием внешнего энергетического воздействия механической нагрузки и электрического тока. Методику расчета режимов трибоэлектрической обработки с математической моделью, учитывающей зависимость температуры в зоне фрикционного контакт инструмента от режимов трибоэлектрического нагружения и геометрии инструмента с учетом изменения показателей механических свойств обрабатываемой стали. Результаты диссертационной работы представлялись и докладывались на III международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин» (Омск, г. Международной научной конференции «Современные проблемы транспортного строительства, автомобилизации и высокоинтеллектуальные научно-педагогические технологии» (Омск, г. Молодые ученые на рубеже третьего тысячелетия» (Омск, . Физическая мезомеханика материалов» (Томск, ); на региональной научной конференции аспирантов и молодых ученых «Наука. Техника. Инновации» (Новосибирск, ). В полном объеме диссертация докладывалась на научных семинарах кафедры «Материаловедение и технология конструкционных материалов» ОмГТУ. Глава 1. Физической основой методов поверхностного упрочнения изделий из стали и сплавов является структурная модификация поверхностного слоя различными способами знешнего энергетического воздействия. В настоящее время существует большое число методов упрочняющей обработки, позволяющих повысить физикомеханические характеристики металлов и сплавов. Большое распространение получили механические методы поверхностной модификации деталей машин, к которым относится поверхностное пластическое деформирование (ППД) . Процесс основан на свойстве поверхностных микронерозностей и тонкого поверхностного слоя пластически деформироваться под дейстзием прижимаемого к нему с определенным усилием деформирующего инструмента. Методы ППД детально хорошо изучены и описаны в литературе, поэтому ограничимся кратким перечислением видов ППД и получаемых эффектов. В зависимости от вида деформирующей силы различают статическое, ударное, вибрационное и ультразвуковое ППД. Например, авторы работы [] проводили свободную обкатку образцоз из стали ХН. Толщина упрочненного слоя составила 2,8-3,5 мм степень упрочнения 1-8%. Шероховатость обработанной поверхности - Иа 0,-0, мкм. Химико-термическая обработка также как и ППД много лет применяется з промышленности и достаточно полно изучена, ее применяют для повышения твердости, износостойкости, сопротивления усталости и контактной выносливости, а также для защиты от электрохимической и газовой коррозии. Физической основой метода является диффузионное насыщение стали углеродом, азотом и другими элементами, а также совместное насыщение.