Диссертация (1173087), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Каблова, О.А. Банных, В.И. Третьякова, А.С. Верещака, Г.С.Креймера, А.М. Дальского, Е. Anschuz и других.6Повреждаемость деталей выражается обычно в образовании усталостныхтрещин,забоин,питтингов,коррозионно-эрозионныхповреждений.Циклические термомеханические нагрузки являются одной из основных причинпреждевременного разрушения режущих кромок инструментальных материалов.Особенно остро проблема упрочнения инструментальных и конструкционныхматериалов приобрела при разработке новых высоконагруженных энергоёмкихмашин, при решении проблем снижения трудоёмкости и себестоимости,существенного повышения их конкурентоспособности на мировом рынке.Созданиеперспективныхгазотурбинныхдвигателейнеизбежносопровождается резким ужесточением условий их эксплуатации, повышениемуровня термомеханических циклических нагрузок, необходимостью примененияболее совершенных инструментальных материалов, повышения качестваобработки поверхностей.
В связи с этим весьма актуальным направлениемрешения проблемы повышения надежности и долговечности инструментов иизделий является создание новых высокоэффективных износостойких покрытий.Основной причиной преждевременной потери работоспособности лопатоккомпрессора и инструментов является разрушение упрочняющих покрытий.Важнейшее значение в решении проблемы долговечности приобретаетустановлениемеханизмовизнашиванияиразрушенияпокрытийнаинструментальных и конструкционных материалов.Другой важной задачей является разработка новых, более надежных иэкономичныхпокрытий,промышленныхобеспечивающихтехнологийформированияупрочняющихвысокуюстабильностькачестваивоспроизводимость физико-механических свойств.
Высокую актуальностьприобретаетустановление функциональныхсвязеймежду параметрамитехнологического процесса формирования покрытий и их эксплуатационнымихарактеристиками.Комплексный подход к решению поставленных задач предполагает, преждевсего, глубокое изучение механизмов разрушения покрытий в условияхвоздействиянестационарныхтермомеханическихнагрузок,научноеобоснование целенаправленного легирования поверхностного слоя деталей иинструмента для получения заданных эксплуатационных свойств.В работе предлагается принципиально новое решение проблемыдолговечности деталей машин и инструмента, состоящее в разработке новоготипадиффузионных7с дискретнойпокрытийячеистойструктуройнестехиометрического состава, обладающих повышенной износостойкостью.Актуальность исследований подтверждена Государственной научнотехническойпрограммой«ИсследованиеРоссийскойакадемиифизико-химическихнаук.Этозакономерностейпроекты:взаимодействияэлектронных, ионных и плазменных потоков с поверхностью конструкционныхи инструментальных материалов, моделирование и разработка проектовэлектронно-ионно-плазменных технологий»; «Многофункциональные ионноплазменныепокрытия«Композиционныедляизделийконденсированныемежотраслевогоионно-плазменныеназначения»;покрытиядляизделий машиностроения» и др.Цельработысостоитвповерхностногоупрочненияконструкционныхсплавов,превращенийпритехнологическихразработкеисследованиеинструментальныхисследованиеформированиипроцессовиихнанесения,материаловфазовыхпокрытийичтометодовииструктурныхразработкапозволитновыхповыситьтехнологические и эксплуатационные свойства инструментов и деталей.Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:– разработанатеоретическаямодельдолговечности образца сдискретным диффузионным покрытием для сравнительной оценки влияниялокального диффузионного и сплошного покрытий на физико-механическиесвойства поверхностного слоя материала;– установленывзаимосвязи между составами газовой среды иобрабатываемых материалов, параметрами технологического процесса иструктуройформируемогопокрытия,обеспечивающимиповышениедолговечности деталей и инструментов;– установленовлияниедиффузионного покрытия,структурных особенностей дискретногосвязанных с образованием оксидов, на физико-механические и режущие свойства инструментального материала и физикомеханические свойства конструкционного материала;– выявлен механизм изнашивания режущего инструмента с дискретнымдиффузионным покрытием при точении и фрезеровании, состоящий вторможении процессов зарождения и распространения трещин, обусловленныйнаведением переменного напряженного состояния в поверхностном слое;8– разработаны методика и критерий оценки долговечности материалов cдискретным диффузионным покрытием по величине молярной энергииактивации Uэф;– разработан метод нанесения дискретного диффузионного покрытия, какна инструментальный, так и на конструкционный материал, определеныоптимальныепараметры,увеличивающиедолговечностьрежущегоинструмента в условиях эксплуатации;– разработан способ повышения долговечности лопаток компрессора навторойресурспутемвосстановленияизносостойкогопокрытиянаантивибрационных бандажных полках;– разработанодиффузионногооборудованиепокрытия,каки технология нанесения дискретногонаинструментальный,такинаконструкционный материалы.Установленодискретнымповышениедиффузионнымдолговечностирежущегопокрытием.Разработаныинструментаспрактическиерекомендации по выбору режимов нанесения покрытия, обеспечивающиеполучение необходимой структуры и свойства дискретного диффузионногопокрытия, формируемого на режущей кромке инструмента.
Разработан способповышения долговечности лопаток компрессора авиационных ГТД путемвосстановлениягеометрическихразмеровиизносостойкогопокрытияантивибрационных полок (патент №2586191).Предложен экологичный способ нанесениядискретного покрытия споликристаллической структурой и оборудование для его нанесения (патент№ 2279962), обеспечивающие высокую производительность, энерго - иресурсосбережение, возможность использования для различных типовпроизводств. Получен технологический процесс нанесения покрытия нарежущий инструмент с помощью коронного разряда (патент № 2548835),который рекомендован к внедрению на ОАО «МПО им.
И. Румянцева», АО«НПЦ газотурбостроения «Салют», на ООО «ИТМ» и на ООО ТД«КАЙЛАС». Выработаны рекомендации по составу композиций оксидныхдискретных покрытий по слоям для повышения долговечности материала.Установлено повышение циклической долговечности изделий изтитановых сплавов с дискретным диффузионным покрытием на 30 – 50%относительно сплошного покрытия.9В работе использованы теоретические и экспериментальные методыисследования.Всоответствииспоставленнойцельюработысформулированы основные задачи исследования. Поставленные в работезадачирешалисьматериаловедения,сиспользованиемтехнологииупругопластическогофундаментальныхмашиностроения,деформирования,теориитеорииположенийрезаниямеханическойиистатистической физики, разработаны рабочие гипотезы и методика.Комплекс экспериментальных исследований проводился в лабораторных ипроизводственных условиях с использованием современного станочногооборудования.
Изучение состава и физико-механических свойств локальногодиффузионного покрытия выполняли на основе современных методовметаллографического и металлофизического анализов с использованиемметодик электронно-сканирующей микроскопии, по методу ионопучковойдиагностикипланарныхмикроинаноструктур(ионопучковыйаналитический комплекс «Сокол-3»).Статистическая обработка, полученных результатов исследований,проводилась с использованием персонального компьютера.При проведении процедуры нанесения локального диффузионного покрытияв зоне обработки режущего инструмента, использовали методику замераконцентрации озона и прибор «Газоанализатор 3.02- П-Р».Разработанная технология нанесения локального диффузионного покрытияна режущий инструмент рекомендована к внедрению на АО «НПЦгазотурбостроение «Салют» и ОАО «МПО им. И.
Румянцева», на ООО «ИТМ» ина ООО ТД «КАЙЛАС».Основные результаты работы докладывались на заседании кафедры«Автоматизированныестаночныесистемыиинструменты»(«АССИ»)Московского Государственного Машиностроительного Университета (МАМИ) г.Москва. 2013; на 77 – ой Международной научно-технической конференции ААИ«Автомобиле-тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовкакадров» МГМУ (МАМИ) г. Москва 2012; на XLII – ой Международной научно практической конференции «Инновация в науке» г.
Новосибирск. 2015; на XVI –ой Международной научно-практической конференции «Техника и технология:новые перспективны развития» г. Москва. 2015; на Международной научнойконференции «Наука XXI века» г. Москва. 2015; на Молодежной научной10конференции «ХLI Гагаринские чтения» ФГБОУ ВПО (МАТИ) г. Москва. 2015;на IV – ой Международной научной конференция «Современное общество:проблемы, идеи, тенденции» г. Ставрополь. 2015; на Научно-техническомконгрессе по двигателестроению (НТКД-2014) г.
Москва. 2014.Результаты, выносимые на защиту:– разработана теоретическая модель долговечности образца с дискретнымдиффузионным покрытием для сравнительной оценки влияния локальногодиффузионного и сплошного покрытий на физико-механические свойстваповерхностного слоя материала;– установленывзаимосвязи между составами газовой среды иобрабатываемых материалов, параметрами технологического процесса иструктуройформируемогопокрытия,обеспечивающимиповышениедолговечности деталей и инструментов;– установленовлияниедиффузионного покрытия,структурных особенностей дискретногосвязанных с образованием оксидов, на физико-механические и режущие свойства инструментального материала и физикомеханические свойства конструкционного материала;– выявлен механизм изнашивания режущего инструмента с дискретнымдиффузионным покрытием при точении и фрезеровании, состоящий вторможении процессов зарождения и распространения трещин, обусловленныйнаведением переменного напряженного состояния в поверхностном слое;– разработаны методика и критерий оценки долговечности материалов cдискретным диффузионным покрытием по величине молярной энергииактивации Uэф;– разработан метод нанесения дискретного диффузионного покрытия, какна инструментальный, так и на конструкционный материал, определеныоптимальныепараметры,увеличивающиедолговечностьвусловияхэксплуатации;– разработан способ повышения долговечности лопаток компрессора навторойресурспутемвосстановленияантивибрационных бандажных полках;износостойкогопокрытияна11– разработано оборудование и технология нанесения дискретногодиффузионногопокрытия,какнаинструментальный,такинаконструкционный материалы.Научная новизна работы заключается в том, что:– разработан новый тип диффузионных покрытий с дискретной ячеистойструктуройнестехиометрическогосостава,обладающийповышеннойизносостойкостью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
