Введение к работе
.
Актуальность проблемы. Неуклонное увеличение скоростей работы
современных машин и механизмов приводит к неизбежному росту, вредных
вибраций, шумов, резонансных явлений и др. Важность вопроса доказывает
регулярное проведение семинаров, конференций, где наряду с научными
работниками, учеными, занимающимися проблемой внброгашення участвуют
представители промышленности, заинтересованные в конкретных результатах по
диагностике н внброзащнте производственного оборудования. ,
Эффективным средством борьбы с шумом и вибрацией является использование демпфирующих материалов, таких, как сплавы с магннтоупругнм гистерезисом (Fe-Cr, Fe-Cr-V стали), сплавы с термоупругнм мартенситом или двойннкованнем (Mn-Cu, Cu-Al), материалы с высокой гетерогенностью структуры (чугуны, композиционные материалы) и др. Однако, за исключением чугунов, все они находят малое применение, что обусловлено низкими механическими свойствами (Fe-Cr стали), высокой стоимостью (Mh-Cu) или невысокой теплостойкостью (композиты).
Нанесение демпфирующих материалов в виде покрытий на конструкционную сталь рационально совмещает механическую прочность основы и демпфирующую способность покрытая. Известны покрьпня полимерными материалами, композитами, а также металлические покрьпня, нанесенные с помощью гальваннкн и плазмы. Однако, полимерные и композиционные покрытия не допускают высоких рабочих температур, механических воздействий на поверхность н экологически вредны, гальванические обладают невысокой демпфирующей способностью, а свойства плазменных покрытий практически не изучены. Последнему аспекту и посвящена данная работа.
Работа выполнена при поддержке гранта Министерства О и ПО РФ и УТТУ -УПИ(шнфр 97-18-3.3-86).
Цель работы: Установление закономерностей демпфирования плазменных металлических порошковых покрытий, нанесенных на различные конструкционные стали, в зависимости от свойств порошкозых материалов, толщины покрытия н их термической обработки.
Задачи исследование 1. Установить влияние дисперсности структуры ряда специальных Fe-Cr-V
сталей, их магнитных и механических свойств на демпфирующую
способность и выявить возможность использования этих сталей в виде
порошковых покрытий. I. Определить основные механизмы рассеяния механической энергии в
плазменных покрытиях, показать взаимосвязь структуры, механических и
днесипатнвных свойств. }. Оценить влияние термической обработки различных плазменных
порошковых покрытий на демпфирование. \. Изучить возможность комбинирования различных механизмов
демпфирования, в том числе магантомеханкчесюэго затухания (ММЗ), путем
использования специальных ферромагнитных материалов в качестве основы и в качестве покрытия. 5. Показать возможность практического применения плазменных покрытий в качестве внбропоглощающего материала широкого назначения. Научная новизна. Впервые выполнено комплексное систематическое исследование демпфирующей способности плазменных порошковых покрытий, нанесенных на конструкционные стали; установлены определяющие механизмы демпфирования плазменных покрытий; показана роль механических свойств металла покрытий в формировании демпфирующих свойств. Положения, выносимые на защиту:
-
С повышением дисперсности структуры монолитных ферритных сталей магаитомеханнческое затухание снижается, а в плазменных порошковых покрытиях из этих сталей, имеющих высокоднсперсную структуру, основной механизм демпфирования меняется с ММЗ на дислокационный.
-
Магннтомеханнческое затухание в плазменных порошковых покрытиях, изготовленных нз ферромагнитных материалов и сплавов высокого демпфирования, практически отсутствует.
-
Основным, практически значимым механизмом высокого демпфирования в плазменных порошковых покрытиях, является дислокационный механизм, обусловленный неоднородностью напряженного состояния покрытия при деформации.
ГТ,.„ „.v.;
4. Демпфирующая способность порошковых покрытий определяется
- матегдаап
уровнем рассеяния энергии обладают материалы с пределом текучести 130 <о"о;г < 230 МПа.
5. Амплитудная зависимость внутреннего трения плазменных порошковых покрышн по характеру и действующим механизмам рассеяния энергии подобна таковой в чугунах.
Практическая ценность дассертации:
1. Результаты выполненных исследований показали возможность не изменяя материала и конструкции изделия существенно влиять на его виброактнвность путем нанесения соответствующих плазменных покрытий. Данное направление в ряде случаев представляется более оправданным в техническом и экономическом отношения, чем изменение материала конструкции, введение в конструкцию демпфирующих устройств и др.
2. Эффективность разработанных подходов продемонстрирована на примере пружины передней подвески легкового автомобиля, демпфирующая способность которой существенно повысилась после нанесения на нее алюминиевого плазменного покрытия. Данный механизм диссипации энергии может найтн применение либо в качестве альтернативы стандартным амортизирующим устройствам, либо в качестве дополнения наряду с имеющимися.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на 2 международных н 7 российских конференциях, симпозиумах, школах, семинарах.
5 Основное содержание диссертации опубликовано в Л? статьях н тематических сборниках.
Структура и объем работы. .Диссертация наложена на 155 страницах. Она состоит нз 5 глав, включая введение, содержащих 43 рисунка, 11 ташмц, анялизз результатов, библиографии из 105 наименований, 2 приложений.
