Исследование износостойкости поверхностей деталей машин после комбинированной антифрикционной обработки

Объект исследования: технологическая система обеспечения износостойкости поверхностей деталей машин комбинированной антифрикционной обработкой.

Результаты,полученные лично автором: участие в проведении экспериментов и в статистической обработке их результатов.

Для повышения износостойкости поверхностей элементов трибосистем, работающих в условиях трения скольжения со смазкой, эффективными являются методы обработки на основе использования твёрдых износостойких покрытий,получаемых методом катодно – ионной бомбардирови (КИБ) и мягких приработочных плёнок, получаемых разными способами. Исследование методов обработки по их влиянию на износостойкость соединений проводились различными авторами и в различных условиях испытаний и эксплуатации. Поэтому представленные во многих источниках коэффициенты износостойкости дают лишь приближённую оценку эффективности того или иного метода и категоричные выводы о целесообразности их применения в тех или иных условиях на основе таких данных делать некорректно.

Комбинированная антифрикционная обработка (КАФО) цилиндрических поверхностей деталей машин, разработанная на кафедре «Технология машиностроения» БГТУ (г. Брянск, Россия) в основе которой лежит создание мягких приработочных плёнок, состоит из трёх этапов: 1) предварительная обработка, обеспечивающая требуемую точность и параметры качества поверхностного слоя, необходимые для дальнейшей модификации поверхности мягкими приработочными материалами (чистовое точение ПСТМ на основе КНБ (композит 10 и др.)); 2) нанесение мягкой приработочной медесодержащей плёнки различными способами (фрикционное, химическое и др.); 3) финишная обработка ППД, формирующая микрорельеф поверхности (например, для исключения процесса микрорезания при трении) и требуемые физико-механические свойства (алмазное выглаживание).

Результаты триботехнических испытаний на испытательных стендах в условиях граничного трения цилиндрических соединений с деталями, поверхности которых получены методами КАФО и (КИБ + ППД), представлены в таблице.

Сравнение результатов показывает, что все характеристики имеют, примерно, один порядок. Метод (КИБ + ППД) обеспечивает несколько меньшие величины начального износа и пути приработки поверхности вала, а также величину коэффициента трения. Что касается начального износа вкладыша и пути приработки для его поверхности, то они выше, чем при КАФО, а интенсивности изнашивания примерно одинаковы. Таким образом, метод комбинированной антифрикционной обработки на основе модификации поверхности мягкими приработочными покрытиями и ППД (АВ) незначительно уступает в исследованном классе соединений типа подшипников скольжения методу, использующему твёрдые нитридсодержащие покрытия, а в чём-то не уступает (I₁, I₂) и даже превосходит его (h₀₂, L₂).

Наряду с этим, метод КАФО имеет ряд неоспоримых технологических преимуществ при его практической реализации в силу его высокой технологической гибкости.

Таблица

Сравнение методов комбинированной обработки по триботехническим

характеристикам соединений

№	Параметр	Обозначение	КИБ + ППД	КАФО
1	Начальный износ поверхности вала	h01, мкм	0,4…2,7	0,8…4,2
2	Начальный износ поверхности вкладыша	h02, мкм	6,0…26	6,5…18
3	Путь приработки вала	L1, м	(0,3…1,3) 103	(0,5…4,0) 103
4	Путь приработки вкладыша	L2, м	(2,0…7,5) 104	(0,4…2,8) 104
5	Коэффициент трения в начале приработки	f1	0,07…0,35	0,16…0,3
6	Коэффициент трения в конце приработки	f2	0,008…0,04	0,02…0,17
7	Интенсивность износа поверхности вала	I1	(0,5…3,2)10–12	(0,5…6,2)10–12

Окончание табл.1

8

Интенсивность износа поверхности вкладыша

I2

(1,2…10,8)10–12

(1,3…10,9)10–12

Отмеченные положительные стороны разработанной технологии КАФО обязательно должны сказаться на снижении себестоимости обработки по сравнению с методом КИБ + ППД при сохранении высоких триботехнических показателей соединений.

Таким образом, предложенный метод КАФО позволяет ожидать коэффициент повышения износостойкости K_пи = (1…1,2)  (1,6…2)  (1,5…3) = 2,4…7,2 (в соответствии с табл. 1).

Метод КАФО разработан и рекомендуется для обработки охватываемых поверхностей трибоэлементов в подшипниках скольжения.

Материал поступил в редколлегию 03.05.2017

УДК 621.75

В.Ю. Шилина

Научные руководители: доцент кафедры «Технология машиностроения», к.т.н., Е.А. Польский, доцент кафедры «Технология машиностроения», к.т.н.,

С.В. Сорокин

Sorokin.tm@mail.ru