Зносостійкість конструкційних сталей при азотуванні в циклічно-комутованому розряді
Вантажиться...
Дата
2024
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Хмельницький національний університет
Анотація
Фізико-технічні процеси обробки поверхонь металів з використанням в якості інтенсифікатора електричного розряду в газовому середовищі відносяться до найменш енергоємних та універсальних за призначенням і використанням. Проте широкому впровадженню процесів БАТР перешкоджає відсутність загальних теоретичних основ, за яких стали б можливими оптимізація, ефективне керування та проектування технологічних процесів.
Метою досліджень є розвиток теоретичних і розробка практичних основ підвищення зносостійкості металів безводневим азотуванням в циклічно-комутованому розряді, а також встановлення основних закономірностей і умов азотування довгомірних отворів для забезпечення їх зносостійкості.
В роботі розвинуто положення теорії дифузійних газорозрядних процесів модифікації поверхні металів, які базуються на пріоритеті енергетичних підходів. З таких позицій теоретичні основи досліджуваних технологій не розглядались жодним з попередніх дослідників, але якраз подібні підходи відкривають абсолютно нові можливості розкриття тонкого механізму явищ, котрі мають місце при реалізації процесів даного типу, і далі – розробки практичних аспектів використання технології азотування.
Значний науковий інтерес з перспективою широкого практичного використання становить задача застосування живлення, відмінного від
20
безперервного. Ці питання теоретично теж ніким не досліджувались. В той же час реально всі процеси вакуумно-дифузійної газорозрядної модифікації поверхні металів проходять в нестаціонарних електричних полях, оскільки забезпечити живлення абсолютно постійним струмом практично неможливо. Зміна характеристик поля призводить до першочергового проходження одного з декількох конкуруючих субпроцесів, які забезпечують або утворення дифундидів на поверхні, або їх розпорошення, або дифузію азоту в глибину поверхневого шару. Саме з допомогою керованої форми електричних показників поля в розрядній камері можлива нейтралізація в необхідній мірі запірного ефекту утворення на поверхні дифундидів, що дозволить не тільки підвищити ефективність модифікації, але й скеровано забезпечувати необхідні її кінцеві результати, в тому числі і структуру поверхневого модифікованого шару. Виходячи з концепції енергетичної моделі, теоретично обгрунтовано та проведено експериментальну перевірку впливу форми керуючого сигналу на ефективність процесів модифікації, оскільки цей фактор суттєво впливає на трибологічні характеристики азотованих шарів.
Трибологічні дослідження проводились на основі положень фізико-хімічної механіки матеріалів, розроблених Г.В. Карпенко, Г.О. Прейсом, А. Евансом і К. Пріс, Ф. Хеммітом, а також теорії структурного пристосування поверхневих азотованих шарів при терті Костецького Б. І. та механо-хімічної моделі процесу тертя і зношування Шевелі В. В. й Олександренка В. П.
Теоретичні положення, розроблені в роботі, передбачається використати не тільки в практиці застосування технологічних процесів досліджуваного типу, але у підготовці фахівців при викладанні навчальних курсів із принципово нових напрямів теорії та практики газорозрядних процесів обробки поверхні металів.
Physico-technical processes of processing metal surfaces with the use of electric discharge as an intensifier in a gas medium are among the least energy-intensive and universal in terms of purpose and use. However, the lack of general theoretical foundations, which would enable optimization, effective management and design of technological processes, hinders the widespread implementation of BATR processes. The purpose of the research is the development of theoretical and practical foundations for increasing the wear resistance of metals by anhydrous nitriding in a cyclically switched discharge, as well as establishing the basic laws and conditions of nitriding long holes to ensure their wear resistance. The paper develops the position of the theory of diffusion gas-discharge processes of metal surface modification, which are based on the 21 priority of energy approaches. From such positions, the theoretical foundations of the researched technologies were not considered by any of the previous researchers, but precisely such approaches open completely new possibilities for revealing the subtle mechanism of phenomena that take place during the implementation of processes of this type, and further - the development of practical aspects of the use of nitriding technology. Significant scientific interest with the prospect of wide practical use is the problem of applying power other than continuous. These issues have also not been studied theoretically by anyone. At the same time, in reality, all processes of vacuum-diffusion gas-discharge modification of the surface of metals take place in non-stationary electric fields, since it is practically impossible to provide power with an absolutely constant current. A change in the characteristics of the field leads to the priority passage of one of several competing sub-processes, which ensure either the formation of diffuses on the surface, or their dispersion, or the diffusion of nitrogen into the depth of the surface layer. It is with the help of the controlled form of electric field parameters in the discharge chamber that it is possible to neutralize to the required extent the blocking effect of the formation of diffundides on the surface, which will allow not only to increase the efficiency of the modification, but also to provide the necessary final results, including the structure of the surface modified layer. Based on the concept of the energy model, the influence of the shape of the control signal on the efficiency of the modification processes was theoretically substantiated and experimentally verified, since this factor significantly affects the tribological characteristics of nitrided layers. Tribological studies were carried out on the basis of the provisions of physico-chemical mechanics of materials developed by G.V. Karpenko, G.O. Preis, A. Evans and K. Preis, F. Hammit, as well as the theory of structural adjustment of surface nitrided layers during friction by B. I. Kostecki and the mechano-chemical model of the friction and wear process by V. V. Sheveli and V. P. Oleksandrenko. The theoretical propositions developed in the work are intended to be used not only in the practice of applying technological processes of the researched type, but also in the training of specialists when teaching courses on fundamentally new areas of theory and practice of gas-discharge processes of metal surface treatment.
Physico-technical processes of processing metal surfaces with the use of electric discharge as an intensifier in a gas medium are among the least energy-intensive and universal in terms of purpose and use. However, the lack of general theoretical foundations, which would enable optimization, effective management and design of technological processes, hinders the widespread implementation of BATR processes. The purpose of the research is the development of theoretical and practical foundations for increasing the wear resistance of metals by anhydrous nitriding in a cyclically switched discharge, as well as establishing the basic laws and conditions of nitriding long holes to ensure their wear resistance. The paper develops the position of the theory of diffusion gas-discharge processes of metal surface modification, which are based on the 21 priority of energy approaches. From such positions, the theoretical foundations of the researched technologies were not considered by any of the previous researchers, but precisely such approaches open completely new possibilities for revealing the subtle mechanism of phenomena that take place during the implementation of processes of this type, and further - the development of practical aspects of the use of nitriding technology. Significant scientific interest with the prospect of wide practical use is the problem of applying power other than continuous. These issues have also not been studied theoretically by anyone. At the same time, in reality, all processes of vacuum-diffusion gas-discharge modification of the surface of metals take place in non-stationary electric fields, since it is practically impossible to provide power with an absolutely constant current. A change in the characteristics of the field leads to the priority passage of one of several competing sub-processes, which ensure either the formation of diffuses on the surface, or their dispersion, or the diffusion of nitrogen into the depth of the surface layer. It is with the help of the controlled form of electric field parameters in the discharge chamber that it is possible to neutralize to the required extent the blocking effect of the formation of diffundides on the surface, which will allow not only to increase the efficiency of the modification, but also to provide the necessary final results, including the structure of the surface modified layer. Based on the concept of the energy model, the influence of the shape of the control signal on the efficiency of the modification processes was theoretically substantiated and experimentally verified, since this factor significantly affects the tribological characteristics of nitrided layers. Tribological studies were carried out on the basis of the provisions of physico-chemical mechanics of materials developed by G.V. Karpenko, G.O. Preis, A. Evans and K. Preis, F. Hammit, as well as the theory of structural adjustment of surface nitrided layers during friction by B. I. Kostecki and the mechano-chemical model of the friction and wear process by V. V. Sheveli and V. P. Oleksandrenko. The theoretical propositions developed in the work are intended to be used not only in the practice of applying technological processes of the researched type, but also in the training of specialists when teaching courses on fundamentally new areas of theory and practice of gas-discharge processes of metal surface treatment.
Опис
Ключові слова
зносостійкість, сухе тертя, конструкційні сталі, азотування, циклічно-комутований розряд, математичне моделювання, wear resistance, structural steels, improvement of tribological characteristics, dry friction, nitriding, cyclically switched discharge, mathematical modeling
Бібліографічний опис
Люховець В. В. Зносостійкість конструкційних сталей при азотуванні в циклічно-комутованому розряді : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.02.04 / В. В. Люховець. – Хмельницький : ХНУ, 2024. – 23с.