Структурообразование и оптимизация технологических режимов никотрирования поверхностных слоев трущихся деталей автомобилей

• Автор: Иванькин, Илья Сергеевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 212 с.

1 Литературный обзор

1.1 Мероприятия и технологии в автомобилестроении, применяемые для защиты от коррозии. . 9
1.2 Основные требования к параметрам качества поверхностного слоя материалов элементов двигателя внутреннего сгорания.

1.2.1 Анализ режимов трения в цилиндропоршневой группе ДВС

1.2.2 Современные способы снижения трения и износа трущихся деталей двигателей.

1.3 Триботехнический анализ низкотемпературных химикотермических способов НХТО для решения задач повышения долговечности деталей

в автомобилестроении

1.3.1 Газовое насыщение из атмосфер на основе азотсодержащих газов.

1.3.2 Азотирование при циклической подаче насыщающих атмосфер.

1.3.3 Каталитическое газовое азотирование

1.4 Способы предварительной подготовки поверхности и финишной механотермической обработки НХТОслоев
1.4.1 Материаловедческие способы подготовки поверхности к НХТОнасыщению
1.4.2 Предварительная поверхностная пластическая деформация
1.4.3 Финишная обработка сталей, упрочненных НХТО
1.5 Постановка цели и задач исследования
2 Материалы и методика эксперимента
2.1 Обоснование базовых материалов для изнашивающихся деталей автомобилей и режимов их никотрирования.
2.2 Двухконтурная система автоматического регулирования соотношения газов и концентрации азота в никотрирующей атмосфере.
2.3 Методы анализа структуры никотрированных слоев
2.3.1 Анализ микротвердости никотрированных слоев на сталях
2.3.2 Оценка фазового состава и пористости карбонитридного слоя
2.3.3 Оценка напряженного состояния в никотрированном слое сталей.
2.3.4 Электронномикроскопическое исследование тонкой структуры никотрированных слоев.
2.4 Методы анализа эксплуатационных свойств никотрированных слоев.
2.5 Основные выводы по главе.
3 Закономерности структурообразования карбонитридных слоев никотрированных улучшаемых конструкционных сталей с предварительным отжигом и окислением.
3.1 Обоснование выбора рационального уровня азотного потенциала в никотрирующей атмосфере.
3.2 Влияние технологических параметров никотрирования на геометрические и физические характеристики карбонитридного слоя.
3.3 Влияние технологических параметров никотрирования на фазовый состав карбонитридного слоя и диффузионных зон
3.3.1 Фазовый состав карбонитридного слоя исследуемых никотрированных сталей
3.3.2 Влияние технологических факторов на фазовый состав карбонитридного слоя никотрированных сталей.
3.3.3 Анализ распределения нитридных фаз по толщине карбонитридного слоя.
3.4 Основные выводы главы
4 Исследование триботехнических свойств структурно оптимальных никотрированных конструкционных сталей
4.1 Анализ остаточных макронапряжений в карбонитридных слоях
4.2 Анализ концентрационных микронапряжений в карбонитридных слоях
4.3 Разработка структурного критерия износостойкости карбонитридных слоев.
4.4 Исследования скорости изнашивания структурно оптимальных карбонитридных слоев никотрированных сталей.
4.5 Исследования коэффициента трения скольжения структурно оптимальных карбонитридных слоев никотрированных сталей
4.6 Основные выводы главы
Общие выводы.
Список использованных источников


Развитие двигателей характеризуется постоянным повышением мощности с одновременным стремлением повысить их ресурс и экономичность при возрастающей интенсивности эксплуатации. Конструктивно агрегаты и системы современных ДВС отличаются сложностью и обилием трущихся сопряжений, а процессы, протекающие в них, многообразием и сильным физическомеханическим воздействием на материалы, из которых изготавливаются детали ДВС. Ас тому, что, несмотря на постоянное совершенствование конструкции двигателей, разработка новых материалов не успевает за быстро возрастающими требованиями к увеличению экономичности и форсированности возрастанию скоростей и нагрузок . Поэтому повышение ресурса работы ДВС и снижение потерь на трение за счет разработки и применения новых технологий поверхностного упрочнения является для транспортного машиностроения весьма актуальной задачей. Анализ режимов трения в цилиндропоршневой группе ДВС
Как упоминалось выше, одной из наиболее общих тенденций развития современных ДВС является снижение удельного расхода топлива, в том числе за счет снижения потерь на трение, и повышение надежности, составной частью которого является повышение износостойкости пар трения. Цилиндропоршневая группа общепризнанно считается главным источником потерь на трение в двигателе, хотя эти оценки меняются в пределах от до общих механических потерь. Такой большой разброс значений обусловлен значительными трудностями измерения и расчета потерь на трение в цилиндропоршневой группе, так как должно быть учтено влияние таких факторов, как скорость поршня, масса подвижных частей, конструкция деталей и технология их изготовления и т. Следует отметить, что условия работы цилиндропоршневой группы ДВС отличаются неодинаковостью режимов смазки в различных зонах трения, разными температурными условиями, реверсивностью скольжения, асимметричностью цикла нагружения и значительно влияют на триботехнические характеристики. Данные трущиеся сопряжения работают дополнительно в условиях воздействия абразивной и газовой сред, способствующих прорыву разделяющих пленок, возникновению микросхватывания с различной интенсивностью разрушения поверхностного слоя. Наибольшее влияние из внешних факторов на интенсивное протекание изнашивания за счет микросхватывания оказывает абразивное воздействие твердых частиц и температура в зоне фрикционного контакта . Необходимо отметить, что износ многих материалов при реверсивном скольжении в 1, раза выше, чем при однонаправленном трении. С ростом частоты реверсирования наблюдается резкое снижение износостойкости. При реверсивном трении происходит более интенсивное воздействие поверхностноактивной среды и усиление пластифицирующего эффекта по сравнению с однонаправленным скольжением. Наиболее неблагоприятные условия трения в цилиндре ДВС возникают при реверсировании в зонах минимальных скоростей движения поршня и особенно у камеры сгорания, где температура поверхностей трения цилиндра и колец достигает 0 С, а максимальное давление 6 МПа. Кроме того, минимальная толщина масляной пленки, которая разжижается рабочей смесью, выгорает в период воспламенения и выдувается из под верхних колец в момент такта сжатия. Это приводит к уничтожению масляной пленки или к потере ее смазывающей способности. Около мертвых точек всегда наблюдается почти полное ее разрушение, а в области повышенных скоростей поршня несущая способность пленки возрастает и может достигнуть величины, характерной для режима трения в случае полужидкостной смазки. При малой частоте перемещения зона граничного трения распространяется на часть цилиндра, большую, чем при высокой частоте. Значения коэффициента трения и динамика его изменения для трибосопряжений гильза цилиндра кольцо в значительной степени зависят от типа кольца и режима смазки в процессе трения. Так, установлено, что максимальные значения коэффициента трения соответствуют первому верхнему компрессионному кольцу и убывают, при сильном разбросе значений, с каждым последующим компрессионным кольцом. Самые низкие значения данного параметра зафиксированы для нижних маслосъемных поршневых колец.