Формування триботехнічних властивостей сталевих виробів дискретною модифікацією поверхневого шару - Автореферат

ФОРМУВАННЯ ТРИБОТЕХНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ СТАЛЕВИХ ВИРОБІВ ДИСКРЕТНОЮ МОДИФІКАЦІЄЮ ПОВЕРХНЕВОГО ШАРУРоботу виконано на кафедрі машинознавства Національного авіаційного університету Міністерства освіти і науки України. Науковій керівник доктор технічних наук, професор Кіндрачук Мирослав Васильович, Національний авіаційний університет, завідувач кафедри машинознавства. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор, лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки Ляшенко Борис Артемович, Інститут проблем міцності ім. Захист відбудеться 11 лютого 2010 року о 1500 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.062.06 в Національному авіаційному університеті за адресою: 03680, м.Завдяки дискретності структури поверхневого шару значно підвищується його працездатність - обмежує зростання напружень і процес тріщиноутворення, підвищується зносостійкість, виключається когезійне розтріскування і адгезійне відшарування. Попередні дослідження показали, що лазерна обробка (до хіміко-термічної обробки) сталей за певних умов може суттєво прискорювати процеси азотування. Тому актуальним завданням є дослідження та систематизація триботехнічних характеристик сталевих деталей з дискретно модифікованою поверхнею, визначення напружено-деформованого стану (НДС), особливостей впливу параметрів дискретної обробки на зносостійкість сталей і можливості керування їх триботехнічними властивостями за рахунок створення дискретно азотованих покриттів з наперед заданою структурою. Роботу виконано в Національному авіаційному університеті в рамках відомчих бюджетних тем "Розробка науково-технологічних основ формування концентрованими джерелами енергії евтектичних покриттів триботехнічного признання із нанокристалічною структурою градієнтного типу" (номер держреєстрації 0105 U 001818) та "Фізико-технологічні основи формування нанокомпозиційних градієнтних покриттів триботехнічного призначення (номер держреєстрації 0108 U 004006). Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі основні завдання: - аналітично дослідити напружено-деформований стан, який виникає під час тертя дискретно оброблених поверхневих шарів та покриттів і ступеня його впливу на процеси тертя та зношування;У третьому розділі на моделі дискретно обробленого матеріалу, в якому між вкрапленнями (зміцненими ділянками) і матрицею є кільцева перехідна зона, за відомим законом зміни в ній механічних властивостей досліджено характер напружено-деформованого стану, що виникає в умовах навантаження силами тертя ковзання. Вплив перехідної зони та її величини, закон зміни її механічних властивостей вивчали на прикладі дискретно обробленого матеріалу, який має вказану структуру, перехідна зона якого утворена з довільної кількості елементарних концентрично розташованих прошарків, фізико-хімічні і механічні властивості яких відмінні від таких у матриці, і вкраплення орієнтовані тільки в напряму радіус-вектора Rf. Така постановка завдання і методи її вирішення дозволили визначити поля локальних напружень (s1, s2, s3, s23, s12, s13) у кожному з компонентів елементарного обєму (у вкрапленні, матриці і перехідній зоні) за заданих середніх напружень (as1n, as2n, as3n, as23n, as12n, as13n), а також у всіх незалежних сталях (Е1, Е2 = Е3, G12= G13, n23, n21 = n31) такого трансверсально-ізотропного середовища залежно від механічних характеристик і законів зміни властивостей в перехідній зоні. Схема розподілення відносної інтенсивності напружень ?i, у перехідній зоні за різного віддалення від поверхні вкраплення в глибину матриці (а) і залежно від характеру змінювання модуля нормальної пружності в перерізі елементарного обєму (б): 1 - перехідної зони немає; 2 - модуль нормальної пружності, що змінюється лінійно; 3 - механічні властивості, що змінюються скачком; 4 - товщина скачкоподібної зони змінювання властивостей, що більша за попередню; 1" - 4" - те саме за навантаження силами тертя Установлено, що перевагу слід надавати дискретній обробці, за якої міцнісні властивості перехідної зони змінюються лінійно і концентрація напружень у загартований лазером ділянці знижується та плавно переходить в матрицю, зменшуючись до рівня напружень у матриці.Аналітичними розрахунками напружено-деформованого стану на моделі дискретно обробленого матеріалу, навантаженого силами тертя, встановлено, що композиції, які містять 30 - 40% обємних часток зміцнювальних вкраплень, мають мінімальні дотичні напруження у матриці. Досліджено напружено-деформований стан, що виникає в умовах навантаження силами тертя ковзання в дискретно модифікованій поверхні, в якій між вкрапленням і матрицею є кільцева перехідна зона, згідно з відомим законом змінювання в ній механічних властивостей. Установлено, що перевагу слід надавати дискретній обробці, за якої міцнісні властивості перехідної зони змінюються лінійно і концентрація напружень у загартованій лазером ділянці знижується та плавно переходить в матрицю, зменшуючись до рівня напружень у матриці.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ