Введение к работе
Актуальность темы. Одной из важнейших задач машиностроения является повышение надежности и долговечности изделий, снижение металлоемкости и энергоемкости производства. Объемное легирование и объемное упрочнение изделий не всегда применимо, поэтому в последние годы все большее внимание уделяется различным методам поверхностного упрочнения. В частности большое значение придается методам, которые, позволяют создать на изделиях и деталях машин керамические защитные поверхностные слои с заданными свойствами. Такие покрытия позволяют повысить сопротивляемость изделий различным неблагоприятным факторам воздействия: агрессивным средам, большим температурным колебаниям, механическому износу. Особенно актуально этот вопрос встает в условиях ограниченной массы детали (поршни двигателей внутреннего сгорания, лопатки газовых турбин, различные уплотнительные кольца вращающихся валов), когда необходимо защитить от внешних воздействий узлы, изготовленные из алюминиевых и титановых сплавов. В этих случаях целесообразно применять плазменно-электролитическое оксидирование (ПЭЛО), так как данная технология позволяет создать оксидный слой на поверхности деталей различного профиля. Однако до настоящего времени не было ясно, как управлять фазовым составом оксидного слоя, поскольку эксплуатационные свойства покрытий определяться именно фазовым составом слоя.
Целью работы является:
Управление фазовым составом оксидного слоя создаваемого в процессе ПЭЛО, для получения оптимальных эксплуатационных свойств.
Разработка технологических рекомендаций упрочнения деталей машин, изготовленных из алюминиевых сплавов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: Исследовать динамические характеристики электрического разряда в электролитах.
Исследовать фазовый состав оксидного слоя при различных режимах обработки и на разной глубине слоя.
Определить влияние на фазовый состав оксидного слоя различных добавок в электролит.
Исследовать структурные несовершенства оксидного слоя для различных режимов обработки и на разной глубине слоя.
Исследовать микроструктуру оксидного слоя при различных режимах обработки. Объектов, исследования является процесс упрочнения поверхности алюминиевого сплава методом плазменю-электролитического оксидирования (ПЭЛО).
Предметом исследования является фазовый состав формируемого слоя, и особенности электрических разрядов формирующих покрытие..
Методы исследования. Основные задачи работы решались экспериментальным путем.
В работе использовалось: скоростная камера СК-2 для скоростной фоторегистрации процесса, дифрактометр общего назначения ДРОН-ЗМ для анализа фазового состава и несовершенств кристаллической структуры, растровый электронный микроскоп JEOLjsm35CF с приставкой для микрорентгеноспектрального анализа для фотографирования микроструктуры и анализа распределения элементов в слое, световой микроскоп НЕОФОТ-21 для определения толщины получаемого слоя, а также ряд общих и частных методик исследования свойств упрочненного слоя.
Научная новизна. Впервые проведено комплексное исследование ряда определяющих характеристик процесса ПЭЛО, а именно:
Установлен характер горения электрических разрядов в электролите. Установлено влияние различных режимов обработки на изменение фазового состава оксидного слоя и распределение фаз по глубине слоя.
Установлено влияние на фазовый состав оксидного слоя различных химических добавок в электролит,
Установлено влияние режимов обработки на изменение структурных несовершенств оксидного слоя.
Установлено влияние режимов обработки на линейные размеры пор и микроструктуру оксидного слоя.
Реализована возможность увеличения процентного содержания а-А1203 (корунда) в оксидном слое.
Практическая значимость. В результате теоретических и экспериментальных исследований разработаны методы формирования поверхностных слоев и практические рекомендации по выбору технологических параметров и режимов для оксидирования алюминиевых сплавов. Определены пути увеличения ресурса работы деталей, на основе модификации поверхностных слоев с заданной структурой и свойствами (на примере торцовых уплотнений вращающихся валов).
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в одиннадцати печатных работах, отражены основные результаты исследований.
Апробация работы. Основные положения докладывались на научном семинаре кафедры технической физики МГИУ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и списка используемой литературы из 192 наименований и приложения. Работа изложена на 195 страницах машинописного текста, включающая 65 иллюстраций и 14 таблиц.
