Повышение качества упрочнения деталей из титановых сплавов путем применения комбинированной обработки поверхностным пластическим деформированием и микродуговым оксидированием : На примере деталей центробежных насосов

• Автор: Колеватов, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 05.02.08, 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 203 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАВД ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

1.1. Анализ условий экхплуатации и использования деталей насосов из титановых сплавов и определение предмета исследования
1.2. Пути технологического повышения эксплуатационных свойств деталей из титановых сплавов
1.3. Оценка перспективности применения метода МДО для упрочнения деталей из титановых сплавов

1.3.1. Основы процесса МДО и закономерности образования оксидных покрытий

1.3.2. МДОпокрытия на титановых сплавах и их эксплуатационные характеристики

1.4. Обоснование использования ППД как предшествующего МДО метода обработки, улучшающего качество МДОпокрытий

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ЦЕЛЯ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТ А ЛЬНЫ X ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Общее методическое построение экспериментальных исследований
2.2. Методика проведения экспериментальных исследований ППД
2.3. Методика проведения экспериментальных исследований процесса МДО
2.4. Методика проведения экспериментальных исследований качества получаемых МДОпокрытий
2.5. Методика определения оптимальной для МДОпокрытий пары трения и исследования ресурса подшипника скольжения насоса с выбранной парой трения ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ППД ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ
3.1. Исследование очагов деформации при ППД титановых сплавов
3.2. Исследование упрочняемости титановых сплавов
3.2.1. Исследование степени деформации сдвига при ППД титановых сплавов
3.2.2. Исследование микротвердости поверхностного слоя
3.3. Исследование шероховатости поверхности ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА КОМБИНИРОВАННОГО УПРОЧНЕНИЯ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ППД И МДО
4.1. Исследование технологических закономерностей протекания процесса МДО титановых сплавов
4.2. Исследование структуры, микрогвердости, фазового состава и распределения оксидов в МДОпокрытиях, полученных на титановых сплавах
4.2.1. Структура и микротвердость МДОпокрытий
4.2.2. Фазовый состав и распределение оксидов в МДОпокрыгиях
4.3. Исследование размерообразования при МДО титановых сплавов
4.4. Оценка окружных остаточных напряжений и сопротивления МДОпокрытий действию контактной нагрузки
4.4.1. Оценка сопротивления МДОпокрытий действию контактной нагрузки
4.4.2. Оценка окружных остаточных напряжений
4.5. Технологические параметры, обеспечивающие наилучшее качест 4 во МДОпокрытий на титановых сплавах ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4
5. ПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
5.1. Методика технологического проектирования комбинированного упрочнения титановых сплавов Г1ПД и МДО
5.2. Практическое применение результатов работы
5.2.1. Применение МДОпокрытия на детали подшипника скольжения центробежного насоса типа ЦНГ и определение оптимальной для МДОпокрытия пары трения
5.2.2. Исследование ресурса подшипника скольжения с новой парой трения, основанной на использовании МДОпокрытия
5.3. Техникоэкономическое обоснование применения новой пары
трения для подшипника скольжения насоса
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Так как подшипник работает со смазкой, а смазкой является агрессивная перекачиваемая среда, то происходит коррозия оси и, как следствие, нарушается нормальная работа подшипника. К рассмотренным выше требованиям часто добавляются требования по весу насоса. В особенности это касается тех изделий, которые идут в авиационнокосмическую отрасль. Учитывая сказанное, в качестве материала для изготовления деталей насосов целесообразно было бы применять титан. Это обусловлено его достаточно хорошей химической стойкостью, высокой относительной прочностью и легкостью по сравнению с нержавеющими сталями. Особенно широкое применение этот материал находит в данное время в космической промышленности. Например, проточная часть выпускаемого закрытым акционерным обществом Научнопроизводственное объединение гидравлических машин насоса типа МН, служащего для перекачивания урины на орбитальных станциях, практически полностью выполнена из различных титановых сплавов. Использование титановых сплавов было бы хорошим выходом из сложившейся ситуации с подшипниками скольжения, но титановые сплавы в парах трения работают плохо. Это вызвано тем, что титан и его сплавы всегда покрыты тонкой и гладкой окисной пленкой, не смачивающейся даже минеральным маслом. Данное обстоятельство является причиной высокого коэффициента трения более 0,5 при скольжении титановых сплавов друг по другу. В паре титана и его сплавов с другими металлами на последних при скольжении довольно быстро образуется слой титана, что ведет к заеданию 5. Следует также отметить, что хотя титан и его сплавы практически не корродируют, но при наличии в растворе активатора и окислителя на их поверхности появляются очаги питтинговой коррозии. Особенно титан и его сплавы не устойчивы в хлорных растворах, где активатором являются ионы хлора. Также титан неустойчив в ряде бескислородных минеральных кислот плавиковой, серной, фосфорной при повышенной концентрации и температуре. При коррозии же титана и его сплавов разрушение идет равномерно по всей поверхности, а не точечными участками как у друг их металлов 6. В связи с выше сказанным, эксплуатация подшипников скольжения из титановых сплавов возможна при упрочнении рабочих поверхностей покрытиями. При этом покрытие должно быть химически стойким, износостойким, иметь хорошую адгезию к основе, быть теплостойким. Кроме того, поскольку в большинстве своем износостойкие покрытия имеют твердость, значительно превышающую твердость основного металла, то их сопротивление действию контактной нагрузки не велико и существует проблема упрочнения подложки. Этот момент особенно важен для подшипникового узла, работающего с ударами и повышенными давлениями. Таким образом, повышение долговечности и надежности пар трения насосов из титановых сплавов технологическими методами, является актуальной задачей машиностроения. Ниже рассматриваются пути решения этой задачи. К настоящему моменту промышленность располагает широким спектром различных технологических методов, позволяющих повысить износостойкость деталей из титановых сплавов. Одновременно возникает ряд новых прогрессивных технологических методов, которые дают возможность защитить титановые сплавы от пагубного воздействия механических нагрузок и действия химически агрессивных сред. На рис. В табл. Выбор того или иного метода нанесения покрытий зависит от целого ряда факторов функциональных задач детали, механических нагрузок, среды в которой работает деталь и т. Например в матрице представленной в табл. ЬЛн 1. Нт. V . V йшт а мм . ПМ. I . I i мс н алм ра. II. М м i уааи ч ап с рмаяют попво тн Ii сумп . Т ВДШ 3 с м. II . I . ОШМ . Лм МИМма с iiii V апаттамя й а аваа ишм 4МО vx. ТНМ. КШМШ рИИМ iV мвмп реаакг ЯЧТ О аармаа НМО аааяимма. М. МвН вагот поритая м мрргяаа i i кииам а раке о. I . У, мм I ИГ 1ШЯ i ГМ 4 IV II V МВГ 1 9 сетям v яке 2V V. I П i амняш i i i. СЦННМ МПМН i р1 II. Л. в ста рмямеааЖВЦ КГТСШ ге меч. Га ни та мххипжшшя Лхтая а. И I саршаа сожр гариртми. Ь. стса фсаааратсхая v гкролп цасс 4ivi гя iv v iЛгама.