ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
ISSN 1561-9184 (печатная версия), ISSN 2616-6380 (електронная версия)

ГЛАВНАЯ    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЛЕГИЯ    АВТОРАМ    ТЕКУЩИЙ ВЫПУСК    АРХИВ    КОНТАКТЫ

УДК 621.002.56

Техническая механика, 2017, 3, 100 - 114

РАЗРАБОТКА КОМБИНИРОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

А. Д. Гришкевич

А. Д. Гришкевич
Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины
Украина

      Цель работы – разработка комбинированного технологического процесса улучшения эксплуатационных характеристик узлов и деталей с подвижными контактирующими поверхностями. В основу технологического процесса положены способы модификации свойств металлических поверхностей, использующие физические эффекты при взаимодействии обрабатываемой поверхности с концентрированными потоками энергии. Рассматривается возможность использования ионно-лучевой и ионно-плазменной технологии для обработки рабочих поверхностей деталей, выполненных из высокопрочного титанового сплава. К разработке предъявляется требование соответствия всех элементов технологии критериям прогрессивности. Показано, что влияние факторов, влияющих на потерю функциональности и усталостную долговечность деталей, может быть существенно ослаблено или устранено. Упрочнение достигается путем последовательного или одновременного применения ионно-лучевой обработки поверхности, низкоэнергетичной высокоинтенсивной имплантации атомов азота и ионно-плазменного нанесения финишного функционального наноструктурированного покрытия. Представлена первая часть работы, имеющая постановочный характер. Окончательная цель работы достигается при создании плазменных технологических устройств. Результаты разработки технологических устройств и оптимизации их применения в технологической установке будут представлены во второй части настоящей работы.

Ионно-плазменная технология, ионно-лучевая технология, ионная имплантация, ионная полировка, нанесение функционального покрытия.

1. Нечаев В. В., Смирнов Е. А., Кохтев С. А., Калин Б. А., Полянский А. А., Стаценко В. И. Физическое материаловедение. В 6 т. Том 2. Основы материаловедения / Под общей редакцией Б. А. Калина. М.: МИФИ, 2007. 608 с.

2. Степанова Т. Ю. Технологии поверхностного упрочнения деталей машин. Иваново: Иван. гос. хим.- технол. ун-т, 2009. 64 с.

3. Алымов М. И., Елманов Н. Н., Калин Б. А., Калашников А. Н., Нечаев В. В., Полянский А. А., Чернов И. И., Штромбах Я. И., Шульга А. В.. Физиическое материаловедение. В 6 т. Материалы с задан- ными свойствами / Под общей редакцией Б. А. Калина. М.: МИФИ, 2008. 672 с.

4. Бойцов А. Г., Машков Н. В., Смоленцев В. Л., Хворостухин Л. А. Упрочнение поверхностей деталей комбинированными способами. М.: Машиностроение, 1991. 144 с.

5. Рябков В. И., Капитанова Л. В., Бабенко Ю. В.,. Трофимов В. А., Бычкова Н. Н. Особенности использования титановых сплавов нержавеющих сталей, металлокомпозиционных и антифрикционных материа- лов в шасси современных самолетов. Авіаційно-космічна техніка і технологія. 2003. Вып. 1 (36). С. 6– 15.

6. Богданович В. И., Михлин В. И., Докупина И. Л. Применение титана в узлах пар трения космических аппаратов. Проблемы машиностроения и автоматизации. М.: 1998. № 2 – 3. С. 100–103.

7. Пономарев М. И., Лось А. В. Эффективность покрытий на основе вольфрама при обеспечении работоспособности подвижных узлов, изготовленных из титановых сплавов. Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. 2014. № 63. С. 91–95.

8. Борисов Ю. С. Газотермические покрытия из порошковых материалов. Справочник. К.: Наукова думка, 1987. 342 с.

9. Богорад Л. Я. Хромирование. Л.: Машиностроение, 1984. 97 с.

10. Вансовская К. М. Металлические покрытия, нанесенные химическим способом. Л.: Машиностроение, 1985. 103 с.

11. Баранов О. О. Проблема управления ионным потоком в технологических установках плазменно- ионной обработки. Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологи. 2012. № 55. С. 52–66.

12. Sanochkin Yu. V., Kalashnicov V. K. The theory of discharge with closed electron drift. ZhTF. 1974. V.44. N12. Р. 2501–2516.

13. Маишев Ю. П., Виноградов М. И. Вакуумные процессы и оборудование ионно- и электронно-лучевой технолоrии. М.: Машиностроение, 1989. 56 c.

14. Zhurin V. V. .Industrial Ion Sources: Broadbeam Gridless Ion Source Technology, First Edition. У 2012 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Published 2012 by Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. 311 p.

15. Кузьмичев А. И. Магнетронные распылительные системы. Кн. 1. Введение в физику и технику магнетронного распыления. К.: Аверс, 2008. 244 с.

16. Плешивцев Н. В. Катодное распыление. М.: Атомиздат, 1968. 340 с.

17. Бериш Р. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой. М.: Мир, 1984. 336 с.

18. Браун Я. Физика и технология источников ионов. М.: Мир, 1998. 496 с.

19. Ивановский Г. Ф., Петров В. И. Ионно-плазменная обработка материалов. М.: Радио и связь, 1986. 232 с.

20. Габович М. Д. Физика и техника плазменных источников ионов. М.: Атомиздат, 1972. 304 с.

21. Аnders A. Plasma and ion sources in large area coatings. Surface and Coatings Technology. 2005. Vol. 200. P. 1893–1906.

22. Габович М. Д. Плешивцев Н. В., Семашко Н. Н. Пучки ионов и атомов для управляемого термоядерного синтеза и технологических целей. М.: Энергоатомиздат, 1986. 248 с.

23. Плешивцев Н. В., Бажин А. И. Физика воздействия ионных пучков. М.: Вузовская книга, 1998. 341 c.

24. Одинокова Е. В., Панфилов Ю. В., Юрченко П. И. Перспективы получения нанометровой шероховатости поверхности ионно-лучевым методом. Наука и инновации. 2013. Вып. 6. URL: http://engjournal.ru/catalog/nano/hidden/801.

25. Черезова Л. А. Ионно-лучевые методы в оптической технологии. СПб: СПб ГУ ИТМО, 2007. 151 с.

26. Сулима В. А., Шулов В. А., Яrодкин Ю. Д. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин. М.: Машиностроение, 1988. 240 с.

27. Приходько В. Ж., Петрова Л. Г., Чудина М. Н. Металлофизическне основы разработки упрочняющих технологий. М.: Машиностроение, 2003. 384 с.

28. Польцер Г., Майсснер Ф. Основы трения и изнашивания. М.: Машиностроение, 1984. 264 с.

29. Поздняков В. А. Физическое материаловедение наноструктурных материалов. М.: МГИУ, 2007. 424 с.

30. Gleiter H. Nanostructured materials: basic concepts and microstructure. Acta material. 2000. 324 с.

31. Азаренков Н. А., Погребняк А. Д., Береснев В. М. и др. Наноматериалы, нанопокрытия, нанотехнологии. Харьков: изд. ХНУ им. В. Н. Каразина, 2009. 209 с.

32. Забелин С. Ф. Решение проблемы прочности металлов методами поверхностной нанокристаллизации. Ученые записки ЗабГУ. 5(62). 2015. С. 48–58.

33. Белоус В. А., Лапшин В. И., Марченко И. Г., Неклюдов И. М. Радиационные технологии модификации поверхности ФИП. 2003. Том 1. № 1. С. 41–48.

34. Лахтин Ю. М., Коган Я. Д. и др. Теория и технология азотирования. М.: Металлургия, 1991. 320 с.

35. Арзамасов Б. Н. и др. Ионная химико-термическая обработка сплавов. М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. 400 с.

36. Рябчиков А. И. Высокочастотная плазменно-импульсная имплантация азота в сталь. Известия вузов. Физика. 2013. Т. 56. № 12/2. С. 69–71.

37. Аксенов И. И., Андреев А. А., Белоус В. Л., Стрельницкий В. Е., Хороших В. М. Вакуумная дуга. Киев: Наукова думка, 2012. 727 с.

38. Андреев А. А., Саблев Л. П., Шулаев В. М., Григорьев С. Н. Вакуумно-дуговые устройства и покрытия. Харьков: ННЦ ХФТИ, 2005, 236 с.

39. Борисов Д. П. Генерация однородной газоразрядной плазмы в несамостоятельном разряде низкого давления для модификации поверхности материалов и и изделий. Диссертация на соискание степени кандидата технических наук. Национальный исследовательский Томский государственный университет. Томск, 2015. 161 с.

40. Белый А. В. Высокоинтенсивная низкоэнергетическая имплантация ионов азота. Физическая мезомеханика. 2002. № 1. 95 с.

41. Белый А. В. Физические и технологические основы ионно-лучевой обработки материалов. Новополоцк: ПГУ, 2010. 84 с.

42. Берлин Е. В., Сейдман Л. А. Ионно-плазменные процессы в тонкопленочной технологии. М.: Техносфера, 2010. 528 с.

43. Берлин Е. В., Коваль Н. Н., Сейдман Л. А. Плазменна я химико-термическая обработка поверхности стальных деталей. М.: Техносфера, 2012. 464c.

44. Наноструктурные покрытия. Под ред. А. Кавалейро, Д. де Хоссона. Москва, 2011. 752 с.

45. Musil J., Suna J. The role of energy in formation of sputtered nanocomposite films. Mater. Scien. Forum. 2005. V. 502. P. 29 –296.

46. Levchuk D. Plasma assisted techniques for deposition of superhard nanocomposite coatings. Surface and Coatsng Technologses. 2007. P. 6071–6077.

47. Свадковский И. В. Направления развития магнетронных распылительных систем. Доклады БГУИР. 2007. № 2(18). С. 112–121.

48. Window B., Savvides N. Unbalanced DC magnetrons as sources of high ion fluxes. J. Vac. Sci. Technol. A. 1986. Vol. 4. P. 453–456.

49. Savvides N., Window B. Unbalanced magnetron ion-assisted deposition and property modification of thin films. J. Vac. Sci. Technol. A. 1986. Vol. 4, №. 3. P. 504–506.

Copyright (©) 2017 В. І. Тимошенко, Ю. В. Книшенко, В. І. Щербаков

Copyright © 2014-2018 Техническая механика