Підвищення зносостійкості дюралюмінієвого сплаву Д16 армуванням поверхневого шару дискретним електроіскровим покриттям

Abstract

В дисертаційній роботі вирішувалась науково-технічна проблема підвищення триботехнічних і міцністних характеристик алюмінієвих сплавів та розширення навантажувально-швидкістного діапазону їх роботоздатного стану управлінням структуроутворенням та механічними характеристиками при армуванні поверхневих шарів алюмінієвих сплавів зносостійкими електроіскровими покриттями. Запропоновано формування дискретного комбінованого електроіскрового покриття зі сплаву ВК8 та міді з наступною поверхневопластичною деформацією для підвищення твердості, зносостійкості та розширення навантажувального діапазону працездатного стану армованої поверхні застосуванням енергозберігаючої технології армування поверхні дюралюмінію Д16. Одержано емпіричні залежності інтенсивності зношування трибосистем сталь – дюралюміній Д16 (армований/неармований ЕІП) з урахуванням антифрикційних характеристик, здатності матеріалу поглинати механічну енергію процесів деформації або руйнування та інтенсивності механо-деструкційних процесів в поверхневих шарах металу при терті, за якими можливо спрогнозувати ефективність створених зносостійких покриттів. Практичне значення одержаних результатів реалізовані в розробленому комплексі технологічно–експериментальних методів дослідження триботехнічних властивостей матеріалів з дискретними комбінованими електроіскровими покриттями, що призначені для оптимізації технологічних процесів нанесення покриттів при виготовленні та зміцненні пар тертя ковзання.

In the dissertation work, the scientific and technical problem of increasing the tribotechnical and strength characteristics of aluminum alloys and expanding the load-speed range of their workable state by controlling the structure formation and mechanical characteristics during the reinforcement of the surface layers of aluminum alloys with wear-resistant electrospark coatings (ESC) has been solved. The scientific novelty of the work consists of the following main statements. The formation of a discrete combined electrospark coating from VK8 alloy and copper with subsequent surface plastic deformation is introduced in order to increase hardness, wear resistance and expand the load range of the workable state of the modified surface using the energy-saving technology of D16 duralumin surface modification. For the first time, empirical dependences of the intensity of wear of steel - duralumin D16 tribosystems (unreinforced / reinforced ESC) were obtained, taking into account the antifriction characteristics, the ability of the material to absorb the mechanical energy of the processes of deformation or destruction, and the intensity of the mechano-destructive processes in the surface layers of the metal during friction, which can be used to predict the effectiveness of the created wear-resistant coatings at the stage of laboratory research. The method of assessing the transition of the tribosystem from normal to catastrophic wear on the basis of the analysis of acoustic emission signals has been furtherly developed: the prerequisites for the onset of catastrophic wear are factors such as an increase in density, averaged power and an increase in the dispersion of acoustic emission signals, which is caused by an increase in the energy of destruction, intensification of plastic deformations, and microseizure of friction pairs. The mechanism of formation of wear-resistant dissipative structures for tribosystems with a combined discrete electrospark coating of VK8 alloy and copper is determined, which consists of the formation of chemically modified boundary layers, saturation of the surface layers of friction pairs with active elements of sulfur, phosphorus, and oxygen as a result of the activation of mechanochemical oxidation processes during friction and the presence of a lubricant reserve material due to the discreteness of the coating. The practical values of the obtained results are implemented in the developed complex of technological and experimental methods of researching the tribotechnical properties of materials with discrete combined electrospark coatings, which are designed to optimize the technological processes of applying coatings in the manufacture and strengthening of sliding friction pairs.