Вдосконалення технологічних процесів зміцнення металевих та полімерних матеріалів

Размещено на http://allbest.ru

Міністерство освіти і науки України

Сумський державний університет (СумДУ)

УДК [669.018.291+678]:621.7:658.512.2

ЗАТВЕРДЖУЮ

Проректор з наукової роботи

доктор фіз.-мат. наук, проф.

____________А.М. Чорноус

ЗВІТ

ПРО НАУКОВО-ДОСЛІДНУ РОБОТУ

Науково-технологічні аспекти дизайну матеріалів

Вдосконалення технологічних процесів зміцнення металевих та полімерних матеріалів (заключний)

Начальник НДЧ

кандидат фіз.-мат. наук, снс Д.І. Курбатов

Керівник НДР

доктор техн. наук , проф. В.М. Радзієвський

м. Суми 2014

СПИСОК АВТОРІВ

Канд. техн. наук, доцент кафедри «Прикладне матеріалознавство та ТКМ»	(2014.08.26)	А.Ф. Будник (розд. 1).
Канд. техн. наук, доцент кафедри «Прикладне матеріалознавство та ТКМ»	(2014.08.26)	О.Й. Любич (розд. 2).
Асистент кафедри «Прикладне матеріалознавство та ТКМ»	(2014.08.26)	П.В. Руденко (розд. 3).
Канд. техн. наук, старший викладач кафедри «Прикладне матеріалознавство та ТКМ»	(2014.08.26)	А.І. Дегула (розд. 4).
Канд. техн. наук, старший викладач кафедри «Прикладне матеріалознавство та ТКМ»	(2014.08.26)	Н.А. Харченко (розд. 4).
Канд. техн. наук, старший викладач кафедри «Прикладне матеріалознавство та ТКМ»	(2014.08.26)	С.В. Марченко (розд. 5)
Канд. техн. наук, доцент кафедри «Прикладне матеріалознавство та ТКМ»	(2014.08.26)	В.Б. Юскаєв (розд. 5)
Канд. техн. наук, доцент кафедри «Прикладне матеріалознавство та ТКМ»	(2014.08.26)	Т.П. Говорун (розд. 6)
Старший викладач кафедри «Прикладне матеріалознавство та ТКМ»	(2014.08.26)	Л.Ф. Руденко (розд. 7)
Старший викладач кафедри «Прикладне матеріалознавство та ТКМ»	(2014.08.26)	В.М. Раб (розд. 8)

РЕФЕРАТ

Об'єкти дослідження - різноманітні технологічні процеси розробки та зміцнення металевих та полімерних матеріалів.

Мета роботи - комплексні дослідження в області розробки ефективних композиційних матеріалів, здатних експлуатуватися в якості вузлів ущільнень при достатньо високих тисках та вибору технологічної схеми і основного обладнання для її виробництва; підвищення працездатності деталей триботехнічного призначення та інструменту; вивчення фізико-хімічних умов формування захисних покриттів, їх стійкості в агресивному середовищі, зносостійкості, тріщиностійкості, структури та властивостей; розроблення оптимальних режимів дифузійної металізації для формування захисних шарів з підвищеними експлуатаційними властивостями.

Методи дослідження - теоретичні та практичні дослідження технологічних процесів зміцнення металевих та полімерних матеріалів проводилися за стандартними та авторськими методиками дослідження.

За звітний період спільно із студентами-магістрами денного і заочного навчання були проведені роботи по дослідженню зносостійкості деталей і матеріалів триботехнічного призначення, а також різального інструменту з економно-легованих сталей після зміцнення різними методами: хіміко-термічною обробкою електроіскровим легуванням, дифузійною металізацією і методом КІБ. В роботі розглянуто результати комплексних досліджень технологічних процесів зміцнення металевих та полімерних матеріалів з різних напрямків тематики досліджень.

Ключові слова: технологічні процеси, модель матеріалу, структура, зносостійкість, покриття, композиційні матеріали, вузли ущільнення, трибосистема, електроіскрове легування, металізація

ЗМІСТ

Вступ

1. Розробка нових конструкцій та матеріалів в ущільненнях компресорів

1.1 Проблема створення раціональної трибоущільнювальної системи (ТУС) з полімерних композиційних матеріалів

1.2 Характеристика моделі робочого процесу ТУС

1.3 Структурний алгоритм розрахунку ТУС

1.4 Критерії працездатності ущільнювальної системи

2. Розроблення та дослідження зміцнювального матеріалу на основі титану та хрому

3. Дослідження впливу процесів зміцнення ножа роторної дробарки

на його зносостійкість

4. Технологія отримання захисних покриттів на сталях та твердих сплавах

5. Підвищення зносостійкості деталей наплавленням економнолегованого титановмісного залізовуглецевого сплаву

6. Дослідження впливу прогресивних технологій термоциклічної обробки на міцнісні характеристики штампа гарячого деформування зі сталі 5ХНМ

7. Дослідження впливу прогресивних технологій ХТО, дифузійної металізації електроіскрового легування та методу КІБ на міцність та зносостійкість деталей триботехнічного призначення та інструменту

8. Підвищення експлуатаційних властивостей і якості поверхневого шару вузла «шток-серьга» при азотуванні

Висновки

Перелік посилань

ВСТУП

Останнім часом значну увагу приділено розвитку машинобудування, в тому числі хімічного, розширенню застосування прогресивних композиційних матеріалів, підвищенню надійності устаткування і зниженню втрат у виробництві.

Одним із шляхів цього розвитку є вдосконалення методів переробки композиційних матеріалів в напрямку створення процесів і обладнання, що забезпечують високопродуктивну і маловідходне виробництво. Іншим, не менш важливим напрямком, є підвищення експлуатаційних властивостей виробів з фторопластів шляхом модифікації їх різними наповнювачами.

Ефективність застосування композиційних матеріалів у вузлах ущільнень визначається рядом наступних показників:

- Підвищення ресурсу роботи механізму за рахунок зменшення зносу металевих деталей;

- Підвищення механічного ККД завдяки зменшенню втрат на тертя;

- Економія мастильного масла в зв'язку із зменшенням його витрати;

- Підвищення надійності за рахунок усунення можливості задирів на робочих поверхнях;

- Підвищення щільності та зменшення витоків робочих тіл;

- Поліпшення умов з техніки безпеки та гігієни праці за рахунок зниження виділень в повітря хімічних речовин.

Розвиток сучасної техніки потребує розробки нових, більш ефективних матеріалів ущільнювачів, що поєднують комплекс високих механічних і теплофізичних властивостей з зносостійкістю, здатних працювати в екстремальних умовах - при впливі змінних робочих температур і тисків, а також під дією найрізноманітніших агресивних середовищ.

Метою цієї роботи з'явилися розробка більш ефективних композиційних матеріалів, здатних експлуатуватися в якості вузлів ущільнень при досить високих тисках (до 32 МПа) і вибір технологічної схеми і основного обладнання для їх виробництва.

У роботі показані методи проектування складу абразивостійких наповнених полімерів з порошкоподібним і волокнистим наповнювачем.

Створені антифрикційні композитні полімерні матеріали, володіючи необхідними фізико-механічними властивостями і хімічною стійкістю, можуть успішно працювати в вузлах тертя з абразивом.

Матеріал може бути застосований в вузлах тертя для роботи в середовищах з високим вмістом сірководню і вуглекислого газу, де застосування інших полімерних композитів виключено або обмежено.

Запропоновано математичну модель роботи вузла ущільнення з самозмащувальних композитів, що описує процеси течії, тертя і теплообміну в мікрозазорах контактних ущільнень.

В роботі також запропоновано проект технологічного процесу виробництва матеріалу розробленого складу.

1. Розробка нових конструкцій та матеріалів в ущільненнях компресорів

1.1 Проблема створення раціональної трибоущільнювальної системи (ТУС) з полімерних композиційних матеріалів

Вимоги до антифрикційних пластмас, що зазвичай висуваються [1-4] в якості критеріїв їх можливого використання в ТУС без подачі мастила, далеко не є остаточним вирішенням проблеми створення раціональних ущільнень з високою працездатністю, надійністю, економічністю та ін. Далеко не достатня звичайна заміна елементів ущільнювачів з одних матеріалів іншими, більш досконалими, без комплексного вирішення, що включає дослідження працездатності за конкретних умов експлуатації в конкретній конструкції. Перелік вимог до ТУС, що сформувався в процесі дослідної їх експлуатації, висуває як єдино оптимальний і маловитратний шлях, створення раціональної конструкції ущільнювального вузла з даними композиційним полімерним матеріалом, що забезпечує виконання сформульованих вимог. При цьому, для виконання основних експлуатаційних вимог (тип ущільнювального газового середовища, тиск, швидкість ковзання елементів, діапазон температури та ін.) Полімерний матеріал повинен володіти потрібними фізико-механічними, хімічними і триботехническими характеристиками спільно з технологічністю, мінімальною вартістю і довговічністю. Найбільш перспективними в цьому напрямку є антифрикційні карбопластики [3], що забезпечують активну зміну властивостей за допомогою наповнення різними композитами.

Раціональна ТУС для газових середовищ високих тисків (до 100 МПа) припускає досягнення стійкого оптимального стану експлуатації, що характеризується мінімальною дисипацією енергії. Цей «рівноважний» стан тертьових поверхонь [5] залежить від зовнішніх факторів експлуатації.

Швидкість досягнення цього стану (приробітку) залежить від близькості до нього технологічних і конструктивних характеристик ТУС. Тому, вміючи визначати стаціонарний стан в залежності від зовнішніх факторів (тиск, тип газу, швидкість, властивості матеріалу і ін.), яке характеризується мінімумом тертя, зносу, температури і максимумом працездатності (ресурс, надійність, мінімум енерговитрат), можна на стадії проектування задати конструктивні й технологічні параметри найбільш близькі до оптимальних. При цьому період підробітки знизиться до мінімуму. композиційний металевий полімерний

У зв'язку з цим актуальна задача створення інженерної методики розрахунку раціональної конструкції ТУС на основі бажаних полімерних композитів, яка, по-перше, дозволить знайти оптимальний стан системи і, по-друге, сформулює вимоги до конструкції, технології та полімерні композити для забезпечення мінімуму підробітки.

1.2 Характеристика моделі робочого процесу ТУС

Математична модель представлена системою рівнянь з крайовими умовами, адекватно яка описує робочий процес ущільнювальної системи, і включає ряд модулів (завдань): кінетику контактування тертьових шорсткуватих сполучень «полімер - контртіло», контактно-гідродинамічну задачу, триботехнічну оцінку тертя і зносу, характеристику теплообміну в зоні тертя, теплофізичний опис властивостей матеріалів, задачу теорії пружності. Всі ці модулі повинні задовольняти термодинамічному принципу мінімуму виробництва ентропії в стаціонарних системах.

Дослідження кінетики контактування шорсткуватих поверхонь «полімер - контр тіло» на основі сучасного стану цієї проблеми [5-9] дозволило знайти ряд співвідношень для визначення контактного тиску с_к, відносних площ фактичного контакту ж та зближення поверхонь е, середнього фактичного тиску у_r на мікроконтактах і типу опорної кривої ж (е) в широкому інтервалі навантажень, швидкостей, властивостей полімеру і т.і.:

с_к= с_к(с₁, < с>, Д, П_r, Е); (1)

ж= ж(с₁, < с>, Д, П_r, Е); (2)

е=е(ж, г); (3)

у_r= с_к/ ж. (4)

Тут с₁ - номінальний тиск газу на ущільнювальний елемент; < с> - тиск газової плівки в шорсткому сполученні; Д - критерій шорсткості поверхонь [5]; П_r - критерій реологічних властивостей полімерної поверхні; Е - модуль пружності системи.

Реологічна в'язкість полімеру м=(Е•t_r) [10] значно впливає на характеристики контакту. Доведена автомодельність контактування при швидкостях ковзання, характерних для ТУС, дозволила конкретизувати залежності (1) - (4).

Рішення контактно-гідродинамічної задачі для елементу ущільнювача, засноване на уявленні суцільності потоку [11], показує визначальний вплив взаємного руху поверхонь на витрату, формування гідравлічного зазору h і середній тиск газової плівки < с >. Це суттєво відрізняється від традиційного уявлення [12] для твердих графітових елементів і дозволяє врахувати особливості перебігу в сполученнях «полімер - контр тіло». Рішення для безрозмірної витрати через рухливе зворотно-поступальне спряження пари має вигляд:

S_ow= S_ow(S_o, ). (5)

Приведений тиск газової плівки:

(S_o, ). (6)

Тут S_o=(6мl<w>/h² с₁) - критерій Зоммерфельда;

=(с₂/с₁); < с>=(< с>/ с₁);

с₂ - тиск газу за ущільнювальним елементом.

Витоки газу через ущільнення визначаються, головним чином, при супутньому русі контртіла з газовим потоком за рахунок градієнта тиску: S_ow>S_o. При зворотному русі виявлений ефект «залипання» зазору, коли визначальними стають процеси тертя і зносу.

Аналіз сучасного стану теорії тертя і зносу [5, 7] призводить до функціональних співвідношень, визначальним фрикційну втомну природу силового взаємодії мікрошорсткості в режимі стаціонарного (оптимального) стану:

f=f(б_r, ф₀, E, в); (7)

Д_opt=Д(П_r, ф₀, б_r, E); (8)

I=I(ф₀, б_r, E, t, k, f, д₀, с_к). (9)

Тут f - коефіцієнт тертя; б_r, ф₀, в, k - фрикційні характеристики [5], t - показник фрикційної втомності; д₀ відносне подовження полімеру при розриві; I - інтенсивність зношування (I=ДH/<w_k>t_p); ДH - лінійний знос; t_p - ресурс ТУС.

Визначальний вплив на робочий процес ТУС надає контактна температура V_r. Теплообмінний модуль розроблений на основі рівнянь теплової динаміки тертя [13], що припускає суперпозицію середньої об'ємної температури елемента V_v, середньої поверхневої V_a і температурного спалаху V_r. Середня поверхнева температура V_a визначає фізико-механічні та теплофізичні властивості пари тертя; температура спалаху V_r на мікроконтактах характеризує адгезійний стан третього тіла [5]. Характерні температури об'єднані в безрозмірні комплекси:

K_Vv=I dem₁; (10)

K_Va=I dem₂; (11)

K_Vr=I dem₃; (12)

визначальні конкретні умови роботи ТУС.

Тепловий стан в зоні тертя визначає властивості полімерного композиту, характеристики контактування, силову взаємодію мікронерівностей, гідродинаміку в шорсткому сполученні, тобто робочий процес системи в цілому.

Проблема замикання крайової задачі вирішується підбором декількох констант, що входять в рівняння моделі, з метою відповідності результатів розрахунку досвідченим даними за показниками тертя, зносу і витоків в процесі експлуатації.

1.3 Структурний алгоритм розрахунку ТУС

Чисельний експеримент на ЕОМ за розробленою моделлю робочого процесу передбачає ітераційний пошук оптимального режиму експлуатації ущільнювальної системи при заданих вищих параметрах.

Попередньо, виходячи з мінімуму енергетичних витрат за потужністю тертя (fс_кA<w_k>) призначається число елементів ущільнення.

Оцінка за герметичності здійснюється по співвідношенню (5) (передбачається рівномірний перепад тиску) і нормам УПС [1] по ГОСТ 23817-79.

Температурний стан призначається в діапазоні робочих температур для даного матеріалу.

Укрупнений структурний алгоритм розрахунку ТУС показаний на рис. 1. Збіжність результатів розрахунку з заданими вихідними параметрами ТУС визначає кінець ітерацій.

Рисунок 1 - Укрупнений структурний алгоритм розрахунку ТУС

1.4 Критерії працездатності ущільнювальної системи

Чисельні розрахунки підтвердили дослідне стан [5] про прагнення триботехнічної системи «полімер-тверде тіло» без подачі мастила до пружного насиченому контакту. Поява пластичності на мікроконтактах призводить до катастрофічного руйнування елементів у зв'язку з екструзією і граничним навантаженому окремих елементів ущільнювачів. Дослідження свідчать про слабкий вплив тиску газової плівки < с > на величину фактичної напруги у_r на мікроконтактах і в заданому інтервалі робочих температур V_a можна сформулювати наступну вимогу до ТУС:

min[V_a]< V_a< max[V_a];

(13)

Тут Н - твердість полімерного матеріалу; =(R_a/ R_a=1 мкм); R_a - середнє відхилення профілю шорсткості контртіла; k - чисельна константа рівноважної шорсткості.

Другим критерієм є рівномірність навантаження, а значить і зношування, тертя і т.д. по ущільнювальним елементам:

P_ki=i dem. (14)

Умова (14) практично еквівалентна рівності зазорів h_i в сполученнях елементів ущільнювачів. При цьому з метою забезпечення герметичності, зазори повинні бути менше допустимого значення

h_i<[h]. (15)

але по можливості більше для мінімальних втрат на тертя і знос.

Вимога (15) визначає умову до жорсткості матеріалу. Модуль пружності Е повинен бути достатньо високим для задоволення умові (15), але досить низький для забезпечення працездатності в пружній області (13).

В результаті проведених робіт отримані й інші критерії, що визначають ряд вимог до конструкції ущільнення і властивостям полімерних композиційних матеріалів, які уточнюються в процесі експлуатаційних випробувань ТУС.

Інші результати науково-дослідної роботи докладно розглянуто та опубліковано в статтях та тезах [14-26].

2. Розроблення та дослідження зміцнювального матеріалу на основі титану та хрому

Об'єкт дослідження - матеріал наплавки лопатки дробеметного апарату, що випробовує абразивний і ударно абразивний знос у процесі експлуатації.

Мета роботи - розробка технологічних методів підвищення працездатності матеріалу, а також його заміна з наступною наплавленням з метою підвищення її експлуатаційного терміну роботи та отримання економічного ефекту, який відчуває абразивний і ударно абразивний знос у процесі експлуатації.

Методи дослідження - теоретичні та практичні дослідження технологічних методів підвищення працездатності матеріалу лопатки дробеметного апарату для очищення від окалини.

Загальновідомо, що надійність лопаток дробеметного апарату залежить від якості виробу і термінів його експлуатації. У випадку з лопаткою дробеметного апарату, при виході її з ладу, ми можемо або полагодити її, або замінити на іншу.

При лагодження як правило використовується наплавка яка усуває дефекти які виникли при ударно абразивному зносі. Дана робота присвячена пошуку оптимального сплаву для наплавлення лопатки дробеметного апарату [27, 28].

Так само йде порівняння вибраного сплаву з існуючими металами і сплавами з метою виявлення кращих якостей для даного виробу. У роботі обраний сучасний метод формування структури і властивостей поверхневого шару матеріалу для лопатки дробеметного апарату, яка значно підвищує працездатність і довговічність виробу. Описано будову і можливості установки для обробки матеріалу із заданим мікрорельєфом поверхні пружного елемента.

Розроблено методику проведення експерименту, вибрані необхідні інструменти. Досліджено вплив сплаву наплавленого дротом ППСВ17 на опір руйнуванню від дії ударно абразивного зносу.

Запропонований спосіб підвищення опору матеріалів ударно абразивного зносу технологічними методами може бути поширений на інші елементи і вузли тертя в умовах абразивного зносу.

Зношування деталей є неминучим процесом супроводжуючим роботу дробеметного апарату для очищення від окалини, яке призводить до зниження функціональних якостей і продуктивності самої машини.

При зношуванні лопатки дробеметного апарату значно знижується продуктивність роботи машини, тому дана робота присвячена дослідженням зміцнення даного виробу методом автоматичної наплавки зносостійким матеріалом легованим карбідотворним елементом Ti.

На основі отриманих літературних джерел і патентів було проведено дослідження, метою якого було розробка нових прогресивних ефективних методів підвищення міцності і зносостійкості лопатки дробеметного апарату, що в кінцевому підсумку призведе до мінімізації виходу бракованих деталей з конвеєра і збільшення їх терміну служби.

У свою чергу ці фактори будуть сприяти отриманню максимального економічного ефекту.

При виготовленні деталі береться в розрахунок середу і метод її роботи, в залежності від необхідних властивостей підбирається відповідний матеріал для її виготовлення. Були розглянуті існуючі зносостійкі матеріали.

Провели аналіз існуючих методів зміцнення. Була обрана дугова наплавлення під флюсом.

За способом виконання вона є автоматичною. Застосовувані для наплавлення під флюсом наплавочні дроту по конструкції поділяють на суцільні порошкові, а за формою - на круглі і стрічкові.

Проаналізували обладнання для наплавки. Для даної роботи був обраний зварювальний автомат АБС-1000М.

В якому автоматичні несамохідні зварювальні підвісні головки закріплюють нерухомо, а виріб встановлюють на спеціальному механізмі, що забезпечує обертання або пересування зварюваного виробу із заданою швидкістю.

Лопатка дробеметного апарату є однією з основних частин машини для очищення від окалини.

У дробометних апаратах дріб яка надходить з бункера під великою швидкістю потрапляє на лопатки, а потім на саме очищається виріб. Так як швидкість дробу близько 80 м/с при попаданні на лопатку вона викликає абразивний і ударно абразивний знос.

Порівняння результатів металографічного, рентгеноструктурного аналізів, твердості [29, 30] підтвердило що наплавлені метал дротом ППСВ17 після охолодження зі швидкістю 4,5 ° С/с має структуру мартенсит, аустеніт, карбіди заліза і зміцнюючу фазу: карбіди титану, карбонітріди титану.

Формування в процесі ЕШН порошковим дротом ЕППТБ, що містить в складі шихти порошок дибориду титану, композиційної структури наплавленого металу підвищує зносостійкість наплавленого металу.

Поліпшити його зносостійкість можна як за рахунок зниження вмісту в металевому розплаві бору, застосовуючи порошок дибориду титану дисперсністю 50 ... 100 мкм, що зменшить ступінь його розчинення, так і за рахунок підвищення пластичності матриці сплаву, збільшуючи кількість вуглецю і нікелю, що розширюють область існування у-фази.

Проаналізувавши всі отримані дані було встановлено що для виготовлення лопатки дробеметного апарату краще вибрати Сталь 20 з подальшим його наплавленням дротом ППСВ17. Так як наплавлений шар ППСВ17 перевищує наплавлений шар дроту ЕППТБ за всіма показниками крім щільності.

Для нашого наплавленого сплаву ми використовуємо низький відпустку який зніме втомні напруги утворені в металі після штампування. Потім йде повне охолодження заготовки. Дуга розігріває заготівлю до температури в 2000 єС.

Після закінчення наплавлення йде її повне охолодження. Щоб зняти втомні напруги в заготовці після наплавлення проводиться низький відпустку.

В результаті проведених досліджень [31, 32] встановлено, що структура наплавленого шару дротом ППСВ17 становить складнолеговані карбонітріди титану, а також карбіди заліза і залишковий аустеніт.

Для виявлення економічного ефекту проведено порівняння ППСВ17 з маловуглецевим електродним дротом Св-08. Економічна ефективність визначалася за різницею собівартості робіт порівнюваних варіантів. Річний економічний ефект склав 1,95 тис. грн.

За результатами дослідження подано 3 заявки на винаходи (2013-2014 рр.)

3. Дослідження впливу процесів зміцнення ножа роторної дробарки на його зносостійкість

Об'єкт дослідження - сталь 9ХФ.

Предмет дослідження - різні способи зміцнення сталі (дифузійним боруванням та методом ЕІЛ твердим сплавом).

Мета і завдання дослідження - дослідження впливу процесів зміцнення ножа роторної дробарки на його зносостійкість. Вивчення фізико-хімічних умов формування зносостійких покриттів, їх стійкості, структури та властивостей.

Методи досліджень - при вирішенні поставленого завдання використовувалися стандартні та авторські методи дослідження.

Підвищення довговічності деталей машин інструменту є сьогодні однією з найважливіших проблем матеріалознавства. Деталі машин в процесі експлуатації піддаються дії великих контактних навантажень, абразивному зношуванню, різним видам тертя. Високі експлуатаційні характеристики цих деталей часто визначають міцність і надійність вузла або машини в цілому. Тому ефективне підвищення службових характеристик деталей і інструменту значною мірою пов'язане з необхідністю збільшення їх зносостійкості.

У сучасному машинобудуванні особливе впливи приділяється підвищенню зносостійкості деталей.

Підвищення зносостійкості деталей досягається завдяки нанесенню спеціального зносостійкого покриття на поверхню деталі. При цьому зносостійкість деталі без покриття може бути набагато нижча, ніж у деталі зі зносостійким покриттям. Зносостійкість залежить від складу і структури оброблюваного матеріалу, початкової твердості, шорсткості і технології обробки деталі, стану деталі у відповідь.

Для ефективного підвищення службових характеристик сталевих виробів можуть застосовуватися різні способи зміцнення, такі як хіміко-термічна обробка сталевих деталей, цементація, хромування, ціанування, газове азотування в печах, методи лазерного і електроіскрового зміцнення. Вплив процесів зміцнення розглядається на прикладі деталі - ніж роторної дробарки. В ході роботи був проведений патентно-літературний огляд згідно теми роботи (дослідження впливу процесів зміцнення ножа роторної дробарки на його зносостійкість). Визначено основні деталі компресорної техніки для яких актуальне підвищення властивостей поверхні. Зроблено критичний аналіз рекомендованих сталей, що працюють в умовах тертя. Проаналізовано сучасні методи підвищення якості поверхні деталей та визначено мету і завдання дослідження.

В експериментальній частині - визначена методика проведення експериментів, вибрано основне обладнання та проведений аналіз отриманих результатів досліджень. В ході проведення експериментів були отримані покриття на сталі 9ХФ методом борування в твердому корбюризаторі и методом ЭИЛ твердим сплавом ВК-8. Проведено випробування отриманих покриттів на зносостійкість. Як показали результати дослідження в ході проведення зміцнюючої термічної обробки (загартування + низький відпуск) сталі 9ХФ отримано структура - мартенсит відпустки + Fe₃C і VC, твердість 58-60 НRС. Після проведення процесу борування на поверхні стали 9ХФ був отриманий борованої шар товщиною 60 мкм, твердість 1200 - 1400 МПа.

Після проведення процесу ЕІЛ поверхні сталі 9ХФ твердим сплавом ВК-8 отриманий шар товщиною 80 мкм, твердість 2000 - 3000 МПа.

Як показали випробування з визначення зносу ножів в процесі роботи (знос визначали методом мікрометруванням) найбільш зносостійким є покриття став 9ХФ методом ЕІЛ, це пов'язано з високою твердістю шару 2000 - 3000 МПа.

Інші результати науково-дослідної роботи докладно розглянуто та опубліковано в статтях та тезах [33-38].

4. Технологія отримання захисних покриттів на сталях та твердих сплавах

Об'єкт дослідження - процес формування складу, структури, властивостей багатокомпонентних покриттів, отриманих методом комплексного послідовного насичення в замкненому реакційному просторі

Мета роботи й завдання дослідження: отримання на сталях та твердих сплавах комплексних дифузійних багатошарових покриттів, які мають в своєму складі карбіди і нітриди титану, ванадію, хрому. Встановлення особливостей механізму структуроутворення цих покриттів та розроблення оптимальних режимів дифузійної металізації для формування захисних шарів з підвищеними експлуатаційними властивостями.

Методи дослідження: мікроструктурний аналіз (світлова та растрова електронна мікроскопія), рентгеноструктурний та рентгеноспектральний аналізи, вимірювання мікротвердості, визначення корозійної стійкості, жаростійкості і зносостійкості.

Ефективним методом підвищення працездатності деталей машин, інструментів та оснастки є хіміко-термічна обробка. Основні фізико-механічні (твердість, міцність, в'язкість, тріщиностійкість), теплофізичні (теплопровідність, коефіцієнт термічного розширення, теплостійкість та ін.) властивості залежать від фазового та хімічного складу та структури сплавів.

При вирішення проблеми підвищення надійності та довговічності виробів, деталей машин, штампів, технологічного оснащення та інструменту велике значений має пошук і розробка захисних твердих та зносостійких покриттів, які дозволили б збільшити термін експлуатації виробів, зменшити витрати металу на виготовлення запасних частин, зменшити простій обладнання, яке пов'язане з його ремонтом, підвищити економію матеріальних, енергетичних і трудових ресурсів.

На сьогоднішній день ведуться інтенсивні пошуки нових видів зносостійких, корозійностійких, жароміцних захисних покриттів, які володіють комплексом особливих фізико-механічних властивостей. В даний час існує велика кількість методів і способів нанесення на поверхню сталей і сплавів карбідних покриттів. Кожен із них, володіючи характерними особливостями, забезпечує одержання на поверхні сталей та їх сплавів карбідних покриттів, які відрізняються за складом, структурою, густиною, міцністю зчеплення з основою та різновидністю фізичних властивостей. Якісні карбідні покриття з унікальним комплексом фізико-хімічних і механічних властивостей утворюється на поверхні металів і сплавів в процесі дифузійного насичення в ізотермічних умовах з використанням штучно створених активізованих середовищ.

Одним з найбільш перспективних методів вдосконалення сталей та твердих сплавів є модифікування їх поверхневих шарів нанесенням зносостійких композиційних покриттів на основі карбідів, нітридів, карбонітридів, боридів перехідних металів IV-VI груп періодичної системи елементів. Принцип сполучення високої твердості, теплостійкості, зносостійкості, корозійній та окисній стійкості й хімічній інертності стосовно оброблюваного матеріалу й активних реагентів навколишнього середовища з в'язкістю, тріщиностійкістю в обсязі геометричного тіла інструмента найбільш повно реалізується в сталях і твердих сплавах з покриттям, відображено в багатьох роботах сучасних вчених.

Результати проведених досліджень приведені в табл. 1-3 та на рис. 2-3.

Таблиця 1

Результати рентгеноструктурного аналізу сталей після титанування та азототитанування: Т=1050 ⁰С, ф=4 год.

Матеріал основи	ХТО	Фазовий склад поверхні	Період гратки, нм
			a	c	b
Технічне залізо	Титанування	TiC	0,42490	-	-
		Fe3Ti3O	1,11987	-	-
	Азототитанування	TiN	0,43158	-	-
		Fe2Ti	0,47983	0,78225	-
		FeTi	0,29755	-	-
Сталь 45	Титанування	TiC	0,43409	-	-
У8А	Титанування	TiC	0,43394	-	-
	Азототитанування	TiC	0,43396	-	-
		TiN	0,42602	-	-
Х12М	Титанування	TiC	0,43322	-	-
	Азототитанування	TiC	0,4327	-	-
		TiN	0,4253	-	-

Таблиця 2

Фазовий склад покриттів отриманих послідовним хромотитануванням в одному технологічному циклі*

Матеріал	Фазовий склад	Період кристалічної гратки, нм
Сталь 20	ТіС	а=0,4318
	Cr23C6	a=1,0663
Сталь 45	ТіС	а=0,4321
	Cr7C3	a=0,6980; b=1,2182 c=0,4510
У8А	ТіС	а=0,4328
	Cr7C3	a=0,6982; b=1,2184 c=0,4510

Продовження табл. 2

Х12М	ТіС	а=0,4330
	Cr7C3	a=0,6983; b=1,2186 c=0,4510
ВК8	ТіС	а=0,4314
	Cr23C6	a=1,0639
Т15К6	ТіС	а=0,4318
	Cr23C6	a=1,0642

Таблиця 3

Фазовий склад покриттів отриманих послідовним хромованадіюванням в одному технологічному циклі*

Матеріал	Фазовий склад	Період кристалічної гратки, нм
Сталь 20	VС	а=0,4140
	Cr23C6	a=1,0663
Сталь 45	VС	а=0,4152
	Cr23C6	a=1,0691
У8А	VС	а=0,4162
	Cr23C6	a=1,0700
Х12М	VС	а=0,4170
	Cr23C6	a=1,0711
ВК8	VС	а=0,4138
	Cr23C6	a=1,0640
Т15К6	VС	а=0,4144
	Cr23C6	a=1,0645

Рисунок 2 - Мікроструктура сталі У8А після хромотитануання; Т=1050°С, ф=3год.+1год.; х 1000: 1- карбід титану ТіС; 2- карбід хрому Cr23C6; 3- карбід хрому Cr7C3	Рисунок 3 - Мікроструктура сталі ШХ15 після хромотитануання; Т=1050°С, ф=3год.+1год.; х 500: 1- карбід титану ТіС; 2- карбід хрому Cr23C6;

Встановлено, що корозійна стійкість сталей з хромотитановими і хромованадієвими покриттями вища, ніж корозійна стійкість сталей без покриттів. Визначено, що для морської води і 10% розчину HCl краще зарекомендували себе багатошарові покриття Cr₂₃C₆ + VC, коефіцієнт підвищення стійкості для яких на сталі 45 становить 6,1 і 97,2 відповідно. У 10% розчині H₂SO₄ і 10% HNO₃ кращі показники має покриття Cr₂₃C₆ + TiC, коефіцієнт підвищення стійкості для яких становить 31,1 і 85,6 відповідно.

В умовах повздовжнього різання сталей карбідні покриття підвищують експлуатаційні властивості багатогранних твердосплавних пластин з механічним кріпленням. При хромованадіюванні коефіцієнт збільшення стійкості становить 1,3 - 3,5 , при хромотитануванні 2,5 - 4,0 і оксихромотитануванні 4,5-6,0 разів [13].

Інші результати науково-дослідної роботи докладно розглянуто та опубліковано в статтях та тезах [39-43].

5. Підвищення зносостійкості деталей наплавленням економнолегованого титановмісного залізовуглецевого сплаву

Об'єкт досліджень - білий чавун; отриманий електродуговим наплавленням порошковим дротом з підвищеним вмістом титану і азоту, які визначають його опір дії абразиву.

Предмет досліджень -- вплив збільшеної кількості титану, азоту на структуроутворення та властивості абразивостійкого білого чавуну.

Основні методи дослідження. Для отримання даних про взаємозв'язок структуроутворення і властивостей абразивостійкого білого чавуну проводили:

- визначення складу сплаву, отриманого електродуговим наплавленням порошковим дротом, з використанням хімічного, спектрального аналізу;

- визначення розчинності азоту в сплаві з використанням вторинної іонної масспектрометрії, хімічного аналізу;

- дослідження мікроструктури отриманого сплаву за допомогою оптичної мікроскопії, рентгеноструктурного аналізу, вимірюванням мікротвердості, локального рентгеноспектрального аналізу;

- визначення відносної абразивної та гідроабразивної стійкості шляхом порівняння об'ємного зносу досліджуваного та еталонного зразків.

У дослідженні було вирішено задачу створення ефективного абразивостійкого сплаву на основі заліза з підвищеним вмістом титану і азоту шляхом електродуговою наплавлення із застосуванням недорогої, розповсюдженої лігатури - графіту ЕУТ, феротитану ФТи35С7, феромарганцю ФМн88, силікокальцію СКЗО, карбаміду, залізного порошку ПЖВ2.

Оптимальний сплав Е350Т4АСГ містить 3,53%С, 4,2%Ті, 0,046%Ni, 1,0%Мn, 1,0%Sі і має мартенсито-аустенітну матрицю, зміцнену карбідами, карбонітридами титану.

При випробуванні на абразивну зносостійкість за стандартною методикою ГОСТ 17367-71 сплав Е350Т4АСГ переважає наплавлений матеріал «Сармайт-1» у 1,4 рази, високохромистий сплав ЧХ28 в 1,2 рази.

При випробуванні за методикою, застосованою в роботі, розроблений сплав переважає сплав ЧХ28 в 1,8 рази при абразивному і в 1,9 при гідроабразивному зношуванні.

Найкращу зносостійкість наплавлений сплав, Е350Т4АСГ показує за мінімальних кутів атаки, що дозволяє використовувати його для захисту деталей ґрунтових насосів, які не зазнають динамічного навантаження - всмоктувального патрубка, бронедиска, кришки ущільнення, кришки підшипникового вузла.

Наплавлений матеріал використано для отримання за розробленою технологією захисного шару на бронедиску зі сталі 20Л ґрунтового насоса ЦГШ 225-67 взамін суцільнолитих з ЧХ28.

При роботі на піщано-глинястій пульпі час роботи насоса «на відмову» збільшився до 3440 годин замість 1800, установлених для деталей проточної частини зі сплаву ЧХ28, що складає. 1 ,-9 рази. Очікуваний економічний ефект при річний програмі випуску 1000 шт. складе близько 200 тисяч гривень.

Експериментально встановлено, що застосування технології електродугового наплавлення порошковим дротом з використанням вуглецю та азоту, дозволяє отримати у білому чавуні титану у кількості до 4,2 мас.%;

Запропоновано схему взаємодії титану з вуглецем та азотом.

Досліджено вплив вуглецю (від 2,5 до 3,5 мас.%), збільшеної кількості титану (від 1 до 4,2 мас.%) та азоту (від 0,02 до 0,046 мас.%) на структуроутворення і експлуатаційні характеристики білого наплавленого чавуну, знайдено регресійні та графічні залежності впливу хімічного складу на зносостійкість, що дозволило отримати сплав з оптимальною мартенсито - аустенітною матрицею, зміцненою карбонітридами титану.

Застосовано графічну обробку даних масспектрального та хімічного аналізів для визначення максимальної ефективної розчинності азоту у білому титановмісному чавуні.

Отримано дані про вплив швидкості охолодження сплаву Е350Т4АСГ

при багатошаровому наплавленні, на хімічний склад,, структуру, твердість та зносостійкість, що дозволило оптимізувати технологію, яка забезпечує мартенсит, залишковий аустеніт,, цементит, карбіди та карбонітриди титану в структурі, починаючи з другого шару [44, 45].

6. Дослідження впливу прогресивних технологій термоциклічної обробки на міцнісні характеристики штампа гарячого деформування зі сталі 5ХНМ

Пріоритетним завданням металознавства на сучасному етапі є розробка нових високоефективних режимів зміцнення, які дозволяють підвищити рівень фізико-механічних та експлуатаційних властивостей штампового інструменту. Вирішення цього завдання вимагає вдосконалення існуючих та створення нових методів обробки металів. Її рішення в даний час зв'язується з інтенсивним поширенням термоциклічної обробки (ТЦО) - термічної обробки в умовах циклічних теплових впливів. Розробка нових режимів ТЦО для штампового інструменту для гарячого деформування металу з метою ефективного управління структурою, підвищення механічних, експлуатаційних властивостей і запобігання руйнування робочих поверхонь інструмента є актуальною задачею, яка представляє теоретичний і практичний інтерес.

Мета дослідження - підвищення якості та довговічності штампового інструменту для гарячого деформування металу за рахунок розробки та застосування нових режимів зміцнюючої термоциклічної обробки.

Об'єкт дослідження - властивості інструментальної сталі для штампів гарячого деформування 5ХНМ.

Предмет дослідження - структурний стан, механічні та експлуатаційні характеристики сталей, технологічні параметри ТЦО, які визначають якість і експлуатаційну довговічність штампового інструменту для гарячого деформування металу.

Штамповий інструмент для гарячої деформації працює в умовах одночасної циклічної дії високих температур і питомого тиску (до 300 - 900 МПа) при динамічному характері навантаження. Величина цих параметрів міняється в широких межах залежно від вживаного ковальсько-пресового устаткування, операції гарячої деформації і властивостей металу, що деформується. У найбільш важких умовах працює штамповий інструмент при пресуванні, висадці, точному штампуванні, а також при рідкому пресуванні мідних сплавів в прес-формах литва під тиском. Спільним для роботи інструменту різного призначення в процесі гарячого об'ємного деформування є циклічність температурно-силового навантаження.

Стандартна термічна обробка штампової сталі для гарячого деформування 5ХНМ включає ізотермічний відпал, як попередню термічну обробку, та гартування і відпуск як остаточну термічну обробку. Після термічної обробки сталь має структуру - зернистий сорбіт відпуску. Твердість 40...45 HRC. Мікроструктура сталі 5ХНМ після стандартної термічної обробки приведена на рисунку 4.

Рисунок 4 - Мікроструктура сталі 5ХНМ після стандартної термічної обробки, х500

При проведенні досліджень зразки з штампової сталі 5ХНМ пройшли термоциклічну обробку по режиму, що включав чотирьохцикловий нагрів до постійної температури 750 °С і проміжне охолоджування на повітрі до температури 500 °С (вище т. М_н), остаточне охолодження проводилося з піччю. Твердість сталі після ТЦО склала 31 HRC, бал зерна структури сталі склав 7-8 б.

Після термоциклічної обробки зразки підлягали механічній обробці. Далі проводилася остаточна термообробка - гартування за режимом стандартної термічної обробки для сталі 5ХНМ - нагрів до температури 850 °С, витримка 0,1 години і охолодження в маслі, та відпуск - в одному режимі на температуру 400 °С, а в іншому - на 500 °С. Твердість сталі після 5ХНМ після гартування склала 57 HRC, після відпуску на 400 °С - 45 HRC, після відпуску на 500 °С - 41-42 HRC. Бал зерна структури після відпуску на 400 °С - 9-10 б., на 500 °С - 8-9 б.

На рисунку 5 представлені мікроструктури сталі 5ХНМ після двох експериментальних режимів термічної обробки.

а б

Рисунок 5 - Мікроструктура сталі 5ХНМ: а - після експериментального режиму ТЦО + гартування 850 °С + відпуск 400 °С, х500; б - після експериментального режиму ТЦО + гартування 850 °С + відпуск 500 °С, х500

Проведена термічна обробка по експериментальним режимам, що складалася з ТЦО, як попередня, та гартування і відпуску, як остаточна, дозволяє отримати більш однорідну структуру із збереженням дрібного зерна і заданої твердості.

1. Знайдено, що експериментальні режими ТЦО, що включали 4 цикли з нагрівом до 750 °С, охолодження з останнього нагріву з піччю, гартування з нагрівом до 850 °С з охолодженням у маслі та з відпуском на 400 ° і 500 °С, дозволяють отримати більш однорідну структуру зі збереженням дрібного зерна.

2. Розмір зерна структури сталі після використання ТЦО зменшується з 5-6 до 7-8 балів, після остаточної термічної обробки бал зерна склав 9-10 б.

3. Проведені випробування на ударну в'язкість показали:

- Використання експериментального режиму ТЦО, що включав 4 цикли з нагрівом до 750 °С, охолодження між циклами на повітрі, з останнього циклу - з піччю, гартування з нагрівом до 850 °С та відпуску на 400 °С, дозволяє підвищити значення KCU в 4 рази у порівнянні з типовою термообробкою.

- Використання експериментального режиму ТЦО, що включав 4 цикли з нагрівом до 750 °С, охолодження між циклами на повітрі, з останнього циклу - з піччю, гартування з нагрівом до 850 °С та відпуску на 500 °С, дозволяє підвищити значення KCU в 5 разів у порівнянні з типовою термообробкою.

4. Проведені випробування на розтяг показали:

- У зразків зі сталі 5ХНМ після термічної обробки, яка включала ТЦО, гартування та відпуск на 400 °С показники міцності зросли на 150 МПа з одночасним зростанням відносного звуження у порівнянні з типовою термообробкою.

- У зразків зі сталі 5ХНМ після термічної обробки, яка включала ТЦО, гартування та відпуск на 500 °С показники міцності зросли на 50 МПа з одночасним зростанням відносного подовження на 5% та відносного звуження у порівнянні з типовою термообробкою.

Результати роботи доповідались на II Всеукраїнській міжвузівській науково-технічній конференції «Сучасні технології в промисловому виробництві» (м. Суми, 17-20 квітня 2012 р.), IV National Annual Student Conference «Scientific and technological progress. Advantages and disadvantages» (м. Суми, 18 травня 2012 р.). і було опубліковано в збірнику «Сучасні технології в промисловому виробництві»: матеріали II Всеукраїнської міжвузівської науково-технічної конференції [46].

7. Дослідження впливу прогресивних технологій ХТО, дифузійної металізації електроіскрового легування та методу КІБ на міцність та зносостійкість деталей триботехнічного призначення та інструменту

Мета і завдання дослідження - підвищення працездатності деталей триботехнічного призначення та інструменту; порівняння зносостійкості покриттів на сталі 40Х і Р6М5 отриманих після металізації, а також електроіскрового легування і методу КІБ з метою виявлення найбільш перспективних, економічно обґрунтованих і простих у впровадженні у виробництво зміцнюючих технологій.

Об'єкт дослідження -- зносостійкі покриття на деталях триботехнічного призначення та інструментах, нанесені різними методами.

Предмет дослідження -- склад, структура, властивості і характеристики вищезазначених покриттів.

Методи досліджень - при вирішенні поставленого завдання використовувалися стандартні та авторські методи дослідження.

За звітний період спільно із студентами-магістрами денного і заочного навчання були проведені роботи по дослідженню зносостійкості деталей і матеріалів триботехнічного призначення, а також різального інструменту з економно-легованих сталей після зміцнення різними методами: хіміко-термічною обробкою електроіскровим легуванням, дифузійною металізацією і методом КІБ.

Були випробувані різні методи поверхневого зміцнення.

Хіміко-термічна обробка:

1) нітроцементація і цементація пінолі з економно-легованої сталі 18ХГТ. Порівняльні результати випробування твердості і зносостійкості шарів показали, що оптимальним є зміцнення по режиму нормалізації при температурі 920-950°С з витримкою 1,5 години, нітроцементація рідким цианізатором - (СН₂ОНСН₂)₃Н (триетаноламін), загартування з нітроцементаційного нагрівання після підстужування до 770-790°С, охолодження в маслі і відпуск низькотемпературний при температурі 170- 190°С. Цей метод зміцнення деталі піноль дозволив підвищити міцність характеристик в 2,0-2,5 рази і істотно зменшити тимчасові і фінансові витрати.

За результатами проведеної роботи надруковані тези у збірці «Сучасні

технології в промисловому виробництві» (Матеріали II Всеукраїнської міжвузівської науково-технічної конференції).

2)хромування дифузійне проводилося на деталі ролик підтримуючий, який виготовляється з високолегованої жароміцної і жаростійкої сталі, з метою заміни цієї сталі на низьколеговану сталь 40Х без втрати експлуатаційних властивостей деталі.

3) електроіскрове легування поверхні ролика проводилося для порівняння з хромуванням дифузійним. Покриття здійснювалося електродом з металокерамічного сплаву марки ВК8 на двох режимах «м'якому» (1-2А) і «середньому» (до 4А).

4) вакуумно-дугове покриття ролика нітридом ванадію на установці «Булат-6Т».

Випробування на зносостійкість деталі ролик показали наступні результати: максимальна зносостійкість відповідає зміцненню хромуванням [47].

8. Підвищення експлуатаційних властивостей і якості поверхневого шару вузла «шток-серьга» при азотуванні

Мета дослідження - розробка регульованого технологічного процесу низькотемпературного іонного азотування легованих сталей і дослідження залежності експлуатаційних властивостей та якості поверхневого шару сталі від методу азотування і часу витримки.

Об'єкт дослідження - дифузійні покриття на основі азоту на сталі 38Х2МЮА.

Предмет дослідження - склад; структура, характеристики дифузійних покриттів на. основі азоту та їх взаємозв'язок з мікротвердістю і зносостійкістю і ударною в'язкістю.

Методи дослідження: роботу проводили в лабораторних і виробничих умовах. В роботі проводиться мікроструктурний аналіз, вимірювання твердості на приладі ТК, випробування на удар на маятниковому копрі МК-30а, визначення мікротвердості покриттів з використанням приладу ПМТ-3.

Процеси руйнування деталей^-машин, інструменту та технологічної оснастки в переважній більшості випадків починаються з поверхневих зон. Саме поверхню виробу відчуває підвищений знос, корозійний вплив, втомні і інші навантаження. Тому серед технологій зміцнюючої обробки особливу роль відіграють фізико-хімічні способи впливу на поверхню матеріалу, до яких належать, зокрема, методи хіміко-термічної обробки.

Досліджуваний вузол «шток-серьга» призначений для передачі поступального руху від кривошипно-шатунного механізму до поршня в двигунах і компресорах. Він експлуатується в досить жорстких умовах і агресивних середовищах, тому для забезпечення його функціонального призначення та надійної роботи потрібна висока поверхнева твердість і зносостійкість з досить в`язкою серцевиною, корозійна стійкість, висока точність і якість виконавчих поверхонь. Працездатність вузла «шток-серьга» багато в чому визначається станом поверхневого шару. Одним з найбільш ефективних способів зміцнення поверхні є іонно-плазмове азотування.

До числа переваг ІПА в плазмі тліючого розряду слід віднести наступні:

- можливість управління процесом насичення, яка забезпечує отримання покриття високої якості;

- більша швидкість насичення;

- забезпечення абсолютно однакової активності газового середовища всій поверхні деталі, охопленої тліючим розрядом, це зрештою забезпечує отримання рівномірного по товщині азотованого шару;

- різке скорочення тривалості азотування деталей (в 2-2,5 рази);

- зниження деформації виробів в процесі обробки і високий клас шорсткості поверхні;

- більша економічність процесу, підвищення коефіцієнта використання електроенергії, скорочення витрати насичувальних газів.

Актуальністю дослідження є розробка технологічних варіантів регульованих процесів азотування, які дозволяють забезпечити формування певної структури та фазового складу азотованого шару для необхідних фізико-механічних характеристик вузла «шток-серьга». Як найбільш оптимальна марки сталі для вузла «шток-серьга» обрана сталь 38Х2МЮА.

Залежно від тривалості насичення формується або двошарове покриття з оксидної плівки різної товщини, під якою розташовується зона внутрішнього азотування, або тришарове - з додатковою поверхневої зоною нітридів заліза.

В результаті проведеної роботи досліджено вплив ряду технологічних параметрів іонного азотування на структуру, мікротвердість і ударну в'язкість зразків обраної марки сталі [48, 49].

ВИСНОВКИ

Результати проведеної роботи дозволяють зробити такі висновки:

1. Спроектовано антифрикційний композитний полімерний матеріал з підвищеною зносостійкістю, що володіє необхідними (відповідно до технічного завдання замовника) фізико-механічними властивостями і хімічною стійкістю.

2. Розроблено методи проектування абразивостійких наповнених полімерів з порошкоподібним і волокнистим наповнювачем.

3. Встановлено, що герметичність, тертя, зношування і працездатність контактних ущільнень поршневих компресорів, що працюють без подачі мастила, визначається кінетикою взаємодії тертьових шорсткуватих поверхонь і характером течії в наскрізні мікрозазори. У звіті дано математичний опис процесів течії, тертя і теплообміну таких систем.

4. Запропоновано технологічну схему, що передбачає оптимальне поєднання можливостей устаткування і технологічних вимог до процесу виробництва матеріалу і ущільнень. Розроблено вихідні дані та проект технічного завдання на створення дільниці з виробництва спроектованого матеріалу з урахуванням математичної моделі трибоущільнювальної системи та математичної моделі відповідного матеріалу для неї.

5. Результати НДР опубліковано в статтях, тезах конференцій і статтях у збірниках наукових праць конференцій. Окрім того, за звітний період підготовлено три статті, які направлено до розгляду в «Сварочное произодство» (м. Москва, Росія), «Проблеми тертя та зношування» (м. Київ, Україна) та у «Chemistry and Chemical Technology». Всі вказані роботи знаходяться на етапі проходження рецензування.

...