- •Ивановский государственный энергетический университет
- •Лекция 1
- •1. Физические основы деформационного упрочнения металлов
- •1.1 Параметры состояние поверхностного слоя деталей машин
- •Субструктура
- •Задание 1.1
- •2.2 Образование и размножений дислокаций
- •Задание 2.1
- •3.2. Физические основы разрушения металлов
- •Задание 3.1
- •4.2.2 Водородное охрупчивание
- •4.2.3 Отличия водородного изнашивания от водородного охрупчивания
- •4.2.4 Методы уменьшения и предупреждения водородного изнашивания
- •4.3 Абразивное изнашивание
- •4.4 Окислительное изнашивание
- •4.5 Изнашивание вследствие пластической деформации
- •4.6 Изнашивание вследствие диспергирования
- •4.7 Изнашивание в результате выкрашивания вновь образуемых структур
- •4.8 Коррозия
- •4.9 Кавитационное изнашивание
- •4.9.1 Гидродинамическое изнашивание
- •4.9.2 Вибрационная кавитация
- •4.10 Эрозионное изнашивание
- •4.11 Схватывание и заедание поверхностей при трении
- •4.12 Изнашивание при фреттинг- коррозии
- •4.13 Трещинообразование на поверхности трения
- •4.13.1 Усталостное изнашивание
- •4.13.2 Трещинообразование термического происхождения
- •4.14 Избирательный перенос при трении
- •4.14.1 Использование избирательного переноса в узлах машин
- •Задание 4.1
- •5.2 Классификация методов отделочно-упрочняющей обработки деталей машин
- •5.2.1 Упрочнение с созданием пленки на поверхности
- •5.2.2 Упрочнение с изменением химического состава поверхностного слоя металла
- •6.2. Расчет глубины деформационного упрочнения поверхностного слоя
- •6.2.1 Расчет приближенного значения накопленной деформации поверхностного слоя
- •Задание 6.1
- •Задание 6.2
- •Лекция 7
- •7. Алмазное выглаживание
- •7.1 Силы, возникающие при алмазном выглаживании
- •7.2 Трение и смазка
- •7.3 Инструменты для выглаживания
- •7.4 Вибровыглаживание
- •Задание 7.1
- •8.2 Азотирование
- •8.3 Термодиффузионное хромирование
- •8.4 Силицирование
- •8.5 Оксидирование
- •8.6 Фосфатирование
- •8.7 Сульфидирование
- •8.8 Гальванические покрытия поверхностей деталей машин
- •8.8.1 Электрическое хромирование
- •8.8.2 Железнение
- •8.9 Электромеханический способ упрочнения детали
- •Задание 8.1
- •9.1 Лазерное упрочнение
- •9.1.1 Лазерная наплавка
- •9.1.2 Лазерное оборудование
- •9.2 Электронно-лучевая обработка
- •9.2.1 Электронно-пучковое оборудование
- •9.3 Методы детонационного и плазменного нанесения покрытий
- •9.3.1 Оборудование для детонационного нанесения покрытия
- •9.3.2 Плазменное поверхностное упрочнение деталей
- •9.3.3 Оборудование для плазменного упрочнения деталей
- •Техническая характеристика установки мпу-4:
- •9.3.4 Технологические варианты плазменного упрочнения деталей
- •Задание 9.1
- •10.2 Ионное распыление
- •10.3 Магнетронное распыление
- •10.4 Ионное осаждение покрытий
- •10.5 Ионно-диффузионное насыщение
- •10.6 Ионное легирование (имплантация)
- •Задание 10.1
- •Задание 10.2
- •Лекция 11
- •11. Магнитное упрочнение деталей машин
- •11.1 Методы магнитной обработки
- •11.2 Сущность магнитной обработки
- •Задание 11.1
- •12.1.1 Выбор материалов для трущихся деталей
- •12.1.2 Выбор материалов при конструировании узлов трения
- •12.1.3 Числовые критерии работоспособности материалов в парах трения
- •12.1.4 Правила сочетания материалов
- •12.1.5 Пористость материала
- •12.1.6 Расположение материалов пар трения по твердости
- •12.1.7 Замена в узлах машин трения скольжения трение качения
- •12.1.8 Учет температурных деформаций детали
- •12.1.9 Способы установки узлов, уменьшающие дополнительные нагружения при монтаже и в эксплуатации
- •12.1.10 Защита рабочих поверхностей пар трения от загрязнения
- •12.2 Методы повышения износостойкости деталей и узлов трения машин в эксплуатации
- •12.2.1 Изменение свойств смазочного материала при эксплуатации
- •12.2.2 Отложения на деталях и в смазочной системе
- •12.2.3 Пенообразование
- •12.2.4 Обкатка машин
- •Задание 12.1
- •Ответ 5.1
- •Ответ 7.3
- •Ответ 11.2
- •Ответ 12.1
- •Ответ 12.2
12.2.2 Отложения на деталях и в смазочной системе
Отложения образуются в результате старения масла. Отложения могут быть трех видов: нагар, лак и осадки.
Нагаримеет обычно черный цвет, хотя может быть и белого, оранжевого, коричневого и др. цветов.
Лак-это полимерные образования.
Шлак- это тестообразное или полутвердое вещество от светло коричневого до черного цвета, состоящее из жидкости и нерастворяемых в ней веществ, загущающих ее в эмульсию или суспензию. Шлак может встречаться в виде отдельных сгустков, плавающих в масле. Шлак забивает фильтры и т.п.
12.2.3 Пенообразование
Пена представляет собой соединения микроскопических пузырьков газа или пара, отделенных друг от друга пленкой жидкости толщиной около 10-5см. Пена образуется при взаимодействие масла.
Отрицательные явления пенообразования:
уменьшается подача масленых насосов;
появляется пульсация давления в системе;
ухудшается смазка вследствие разрыва масленой пленки;
пузырьками воздуха масло уноситься через зазоры, стыки;
искажаются показания уровня масла в картере;
ускоряется окисление масла.
12.2.4 Обкатка машин
Назначение обкатки- приработка в едином комплексе всех пар трения, входящих в состав машины.
Во время обкатки должны быть реализованы два процесса:
1- износ поверхностей на вершинах вон и шероховатости поверхности и на участках, где исходные технологический неточности, дефекты монтажа препятствуют распространению пятна контакта.
2- ликвидация исходной шероховатости поверхности и формирование новой, с определенными параметрами и направленностью, характерными для каждой поверхности трения при работе машины.
Критерий оценки окончательной приработки:
а) переход на прямолинейный участок кривой изнашивания;
б) достижения минимума мощности, потребляемой на холостой ход машины;
в) стабилизация момента трения и температуры;
г) достижение определенной степени прилегания контактирующих поверхностей.
Длительность обкатки определяется:
а) начальной величиной шероховатости;
б) точностью обработки деталей и их сборки;
в) материалом деталей;
г) режима обкатки.
Контрольные задания
Задание 12.1
Преимущества подшипников качения перед подшипниками скольжения.
Задание 12.2
Чем определяется уровень технической эксплуатации машин?
Ответы на контрольные задания
Ответ 1.1
Поверхностный слой детали - это слой, у которого структура, фазовый и химический состав отличаются от основного материала, из которого сделана деталь.
Ответ 1.2
Микроструктура - это структура, определяемая с помощью металлографических микроскопов. Этот анализ позволяет определить наличие, количество и форму структурных составляющих сплава.
Размер субзерна: 1010см.
Ответ 1.3
Физическое состояниехарактеризуется числом и концентрацией фаз, распределением фаз по поверхностному слою, объемом сплава и др.
Исследование физического состояния осуществляется экспериментальными методами физики твердого тела: дифракционными и микроскопическими.
Ответ 2.1
Структурные несовершенства (дефекты) кристалла по геометрическому признаку подразделяются на 4 группы:
точечные;
линейные;
поверхностные (плоские);
объемные.
Ответ 2.2
Поверхностные дислокации– это дефекты, имеющие значительную протяженность в двух направлениях. К ним относятся границы между субзернами, зернами, межфазные границы, дефекты упаковки кристаллической решетки, скопление дислокаций в одной плоскости и др.
Ответ 2.3
Количество точечных дефектов в кристаллах при пластической деформации можно определить по зависимости:
,
где: n- предельное число равновесных точных дефектов; N- общее число атомов; - деформация в %.
Ответ 3.1
Разрушение структуры— это заключительный этап пластической деформации по мере увеличения силового воздействия при однократном нагружении. Смещение кристаллических зерен сопровождается частичным нарушением сцепления, в результате при возрастании напряжения или многократном их повторении происходит ослабление, разрыхление, а в дальнейшем и разрыв структуры.
Ответ 3.2
Микрорезание. При внедрении на достаточную глубину твердая частица абразива "или продукта износа может произвести микро-резание материала с образованием микростружки. Микрорезание при трении и изнашивании проявляется редко, так как глубина внедрения недостаточна для резания при назначаемых нагрузках.
Ответ 3.3
Разрушение металлов и сплавов происходит путем образования и развития трещин. Оно осуществляется в несколько этапов:
зарождение субмикротрещины (зарождение трещины);
слияние их в микроструктуру;
слияние их в макроструктуру;
рост макротрещины и разделение металла на составные части.
Ответ 4.1
Сущность водородного изнашиванияв том, что при трении двух тел максимальная температура образуется не на поверхности тел, а на некоторой глубине. Это создает условия при которых водород под действием температуры диффундирует вглубь поверхности, там концентрируется и вызывает охрупчивание поверхностных слоев, а следовательно, усиливает изнашивание.
Ответ 4.2
На процесс абразивного изнашивания может влиять:
природа абразивных частиц;
агрессивность среды;
свойства изнашиваемых поверхностей;
ударное взаимодействие;
нагрев и другие факторы.
Ответ 4.3
Фреттинг-коррозия- это процесс разрушения плотно контактирующихся поверхностей пар металл - металл или металл - неметалл в результате малых колебательных относительных перемещений. Для возбуждения фреттинг-коррозия достаточны перемещения поверхностей с амплитудой 0,025 мкм. Разрушение заключается в образовании на соприкасающихся поверхностях мелких язвин и продуктов коррозии в виде налета, пятен и порошка. Этому виду изнашивания подвержены не только углеродистые, но и коррозионно-стойкие стали в парах трения сталь—сталь (могут быть как одноименные, так и разноименные), сталь—олово или алюминий, сурьма, а также чугун—бакелит или хром и многие другие пары трения.