Введение к работе
Актуальноогь работ. Задача повышения надежнооїи и долго-ноохи нашив пвляоюя составной частью общей проблемы ускоре-ваучно-гехнического прогресса. Решение агой задача хеово зано о научно-обоснованным управлением процессами трения и вшивания.
Оообое внимание коиструкхоров в последние десятилетия влекаюх титановые сплавы как перспективные материалы для иа-оохроения. Они обладают такими вакяыии эксплуатационники ка-гвами, как высокая удельная прочность при нормальной и повнії их температурах и коррозионной стойкоохыо.она плаозичны, влехворихельно обрабатывайся резанием, достаточно хорошо риваются.
Однако, ряд существенных недостатков титановых оплавов іничиваюг область их применения в узлах трения. В условиях їил хихановые оплавы проявляв! низкие антифрикционные овой-і, оклошюсть в схватыванию и задиру, высокуг) химичеокую івноохь при високих температурах.
Анализ литературных данных показал, чхо многие иооледова-1 в качеотве оценки титановых оплавов сопротивляться изнави-ш приникали повышение их хвердосхи различными хехнодоги-(иии методами. В хо хе время, резулыахы эксплуатации хрибо-іентов из титановых оплагов показали, чхо увеличение твердоо-ю многих случаях не являехоя адекватный повышении изнооо-Ікости.
Анализ ряда исследований показал, чхо при трении титановых шов поверхноохные олои взаимодействуй со смазочной и газо-I средами и модифицируются в результате наоыщения киолородом, до, водородом и другими елементами. Обладая естественной :оа окионой плевков, которая легко разрушаетоя при конхакх-взаныодействиа трвбоэдеаентоз, хихановые оплавы харакхери-'оя ингеноиввьы воспроизводством вторичных отрукгур, препят-ющих развитию процеооов охвахывааия. Однако, при опережении еоса появления очагов охватывавия, воопроизводохво вторич-отрукгур не успеваех предотвратить повреждаемость поверх-и.
Для обеспечения процесоо» воспроизводимое вторичных ктур, в начальный период нопхуахацви трибовлементов на новых сплавов, необходимо создавать уоховия, препятствую-I
цпе возникновению металлических связей. Зга задача обычно реи ется путем технологического изменения химического состава и отруктуры поверхностных слоев.
Предлагаемые в работе методы поверхностного упрочнения,
основанные на приведенных условиях кодификации', направленные
на повышение износостойкости трибоэлеиентов из титанового сплі
ва, является актуальными.
Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка путей повышения износостойкости и долговечности трибоуз-лов иашш, изготовленных из титанового сплава 0Т4, и обоснования области их применения. Б соответствии с поставленной целы решались следующие задачи:
-
Определение особенностей процессов трения трибоалецен-тов из сплава OT'f, подвергнутых модификации путем двухступенчатого азотирования, лазерного упрочнения, электроискрового ж гирования и анализ структурного состояния, соответствующего о( ласти ыехано-хкыического изнашивания.
-
Разработка способа модифицирования путей двухступенчатого 'азотирования поверхностей.
-
Определение особенностей влияния смазочной среды на процессы изнашивания тркбогиеиентоз кз сплава 014.
-
Определение особенностей влияния модификации и упрочн! ния поверхностей трибоэлементов из оплава OS* ва усталоотное ншфоразрусеквв поверхностного сдоя.
-
Разработка методики определения особенностей взакиодеі ствия поверхностей ярибоэлеуентов путем использования критерия, позволяющего сопоставить изменения дисперсности, хкаичео-кого и структурного состава продуктов взнавивания с учетои энергетических затрат при их образовании..
-
Разработка критерия для диагностики условий экепдуата-ціі5і трибоэлеиентоз по результатам комплексного исследования продуктов изнашвапия.
Научная новизна. Впервые проведены лабораторные испытании на трение скольжения титанового сплава 014 в исходном состоянии и упрочненного лазоршш ыетодоа и двухступенчата азотирование» в газовых и жидких средах в широкой диапазоне изиененш окорости и нагрузки.
Получены закономерности изменения износа и коэффициента трения.
Определены вида износа во всей испытуемом диапазоне нагру-t и скороотей скольжения, хшические а фазовые изменения в зерхпостных олоях оплава 0Т4.
Установлено, что титановый сплав ОТА люоле лазерного уп-шения и двухступенчатого азотирования повывает износостой-іїь в k-Ъ раз по сравнении с 0Т4 в исходной состоянии.
На осново полученных результатов эксперимента и основних іожєний струкгурно-эноргетической теории трения обоснованы эбёиности модификации поверхности трибоэлементов из титаново сплава 0Т4 путем двухступенчатого азотирования, которые (лвчавтся в образовании специфической столбчатой структуры, шващей значительное сопротивление изнооу и усталостному іруиению.
Установлено, что повышение износостойкости поверхностей іния при лазерной упрочнении в воздушной среда определяется даирующим влиянием окисления поверхностных слоев, ограничи- . зпцш проникновение водорода в пределы зоны термического вли-ш, отличающейся высокой твердость».
Обнаружено, что изнашивание титанового оплава 0Т4 в она-шой среде, характеризующееся зонами интенсивного диспергнро-іия и абразивного воздейогвия, сопровождается увеличением со-жания углерода в поверхностном слое. Это позволяет сделать (лечение о той, что увеличение содержания углерода в поверх-1ТНОЫ слое происходит в результате насыщения иикрогрещин посулами смазочного масла в процессе его деструкции.
Разработана методика определения особенностей взаимодейот--[ ірибозлементов на основе результатов комплексного иоследо-1ия продуктов износа о учетом энергетических характеристик образования, которая может быть использована в качестве coin для прогнозирования износостойкости трибосистеи.
Практическая значимость и реализация результатов работы.
Разработан технологичеокий метод ХТО титанового оплава 074 ем двухступенчатого ионного азотирования, позволясщий повы-ь изноооотойкоогь в К-Ъ раз по сравнению с 0Т4 в исходном тоянии.
Разработана новая методика определения видов изнашивания результатам анализа продуктов изнооа с учетом энергетичео-: характеристик их образования, которая может быть иопользо-а в качестве основы для прогнозирования иэнооостойкооги босиотем,
Технологический метод двухступенчатого ионного азотировані внедрен на авиационном рементном заводе в/ч 15845 с экономическим еффекгои ЗО тыс. рублей.
Апробация работы. Основные результата диссертационной работу доложены и одобрены на следующих конференциях и семинарах: на расширенном заседании кафедр КВЗАИУ /г.Киев, февраль 1987 г. на.сецинара адъюнктов и соискателей факультета й І КВВАИУ (г, Киев, сентябрь 1988 г.); на Всесоюзной научно-технической к ференщш "Триботехника и надежность инструментальных и конструк ционных материалов" (г. Киев, май 1988 г.); на Всесоюзном выезд ном заседании Межведомственного Научного Совета по трибологии п АН СССР, ГКНГ СССР, Союзе НПО СССР по тепе "Научные и прикладные проблемы теории трения и изнашивания" (г. Харьков ,ФТИНТ АН УССР, февраль 1989 г.);на расширенном семинаре Межотраслевого отдела триботехнических исследований и испытаний НИАТ и ИІШ АН УССР (г.Киев, ноябрь 1989 г.); на Республиканской конференции "Задачи трибологии в обеспечении качества, надежности и долговечности машин" (г.Киев, РДЭЙГП, апрель 1990 г.); на расширенно; эаседании кафедр Киевского ВВАИУ и КНИГА (г.Киев, май 1990 г.).
Публикации. По резултатан выполненных исследований опубликовано 8 печатных работ. Получено положительное решение по авго. окому свидетельству "Способ нанесения диффузионных покрытий" по заявке ..К* 4793732/31-02 І553І2.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов по работе. Изложена на 123 страницах мавинописного текста и содергшт 65 рисуй: и .8 таблиц. Список литературы включает 161 наименований.
