- •Технологические методы повышения надёжности деталей машин
- •Общие положения
- •1.1. Пути повышения качества деталей машин
- •1.2. Качество. Надёжность. Основные понятия.
- •2. Виды разрушений деталей машин
- •2.1. Причины разрушений.
- •2.2. Износ
- •2.3. Коррозионное разрушение
- •2.4. Эрозионное разрушение.
- •2.5. Усталостные разрушения.
- •2.6. Пластические деформации и разрушения. Ползучесть. Старение
- •2.7. Классификация деталей машин по признакам надёжности и долговечности
- •3. Показатели качества поверхностного слоя деталей машин
- •3.1. Общие положения
- •3.2. Шероховатость и её влияние на эксплуатационные характеристики деталей машин
- •3.3. Параметры физико-химического состояния поверхностного слоя и их влияние на эксплуатационные характеристики деталей машин
- •3.4. Остаточные напряжения (о.Н.) и их влияние на эксплуатационные характеристики деталей машин
- •4. Технологические методы повышения надёжности деталей машин
- •4.1. Классификация технологических методов повышения
- •Надёжности деталей машин
- •4.2. Поверхностное пластическое деформирование (ппд)
- •4.2.1. Особенности и классификация методов ппд
- •4.2.2. Явления, происходящие в поверхностном слое при ппд.
- •4.2.3. Изменение показателей качества поверхностного слоя в зависимости от
- •4.2.4. Обкатывание и раскатывание шаровым инструментом.
- •4.2.4. Обработка роликовым инструментом.
- •4.2.5. Алмазное выглаживание.
- •4.2.6. Обработка с применением вибраций
- •4.2.7. Дорнование.
- •4.2.8. Виброударная обработка.
- •4.2.9. Дробеструйная обработка.
- •4.2.12. Упрочнение проволочным инструментом
- •4.3. Нанесение покрытий
- •4.3.1. Общие положения
- •4.3.2. Физико-химические методы нанесения покрытий
- •4.3.3. Пиролиз летучих соединений в потоке
- •4.3.4. Химические транспортные реакции (хтр)
- •4.3.7. Наплавка
- •4.3.9. Лакокрасочные покрытия
- •4.3.10. Напыление
- •4.3.11. Упрочнение смазками
- •4.3.12. Окунание
- •4.3.13. Эпиламирование
- •4.3.14. Электронно-лучевое испарение в вакууме
- •4.3.15. Магнетронное распыление
- •4.3.16. Вакуумно-плазменная обработка
- •4.4. Химико-термическая обработка (хто)
- •4.4.1. Цементация
- •4.4.2. Азотирование
- •4.4.3. Цианирование
- •4.4.4. Хромирование
- •4.4.5. Борирование
- •4.4.6. Фосфатирование
- •4.4.7. Алитирование
- •4.4.8. Силицирование
- •4.5. ВысокоэнергЕтические методы.
- •4.5.1. Лазерная обработка.
- •4.5.2. Ионное легирование
- •4.5.3. Упрочнение взрывом
- •4.5.4. Термопластическое упрочнение (тпу)
- •4.6. Обработка свободным абразивом
- •4.6.1. Классификация методов обработки свободным абразивом
- •4.6.2. Полирование
- •4.6.3. Объёмная вибрационная обработка (ово).
- •4.6.4. Магнитно-абразивная обработка (мао).
- •4.6.5. Центробежно-абразивная обработка (цао).
- •4.6.6. Струйная гидроабразивная обработка (сгао) или абразивно-жидкостная отделка (ажо)
- •4.6.7. Ультразвуковая обработка (узо) свободным абразивом
- •4.7. Электрофизические и электрохимические методы обработки
- •4.7.1. Электроэррозионные методы обработки
- •4.7.2. Электрохимические методы
- •4.7.3. Анодно-механическая обработка
4.3.3. Пиролиз летучих соединений в потоке
Сущность метода – в реакционный объём непрерывно подают смесь газа-носителя и летучих соединений осаждаемых металлов, которые, достигая нагретой зоны, разлагаются на поверхности заготовки с образованием металла и продуктов реакции. Продукты реакции выводятся из реакционного объёма. Нагрев заготовки осуществляется путём пропускания через неё электрического тока. Процесс ведётся в вакууме. Применяются летучие соединения с галогенами и карбонилами. Для получения многокомпонентных покрытий применяют несколько испарителей. Разложение галогенов и карбонилов происходит при температуре от 400°С (Al) до 1800°С (It). Чем выше температура поцесса, тем больше плотность покрытия.
Пиролитические покрытия обладают столбчатой структурой. Этим методом получают покрытия из Мо, W,AlиIt. Перед нанесением покрытия матрицу подвергают длительному отжигу при рабочих температурах.
Недостатки.
1. Трудность получения многокомпонентных покрытий, т.к. галогениды и карбрнилы различных металлов разлагаются при различных температурах.
2. Малый КПД процесса 0,3%.
3. Неоднородность покрытия по толщине.
4. Избирательность микропереноса частиц.
Данный метод применяют для изготовления катодов и анодов термоэмиссионых преобразователей.
4.3.4. Химические транспортные реакции (хтр)
Сущность способа – твёрдое или жидкое вещество реагирует с газом по обратимой химической реакции. Полученные соединения поступают в зону с другими условиями химического равновесия, где разлагаются с выделением исходного вещества и газоносителя для химической реакции.
Процесс ведётся в трёх режимах:
1. Молекулярный >L, где- длина свободного пробега молекулы образующегося вещества,L- расстояние до матрицы.
2. Диффузионый <L.
3. Переходный = L.
ХТР ведут в аппаратах замкнутого типа, в аппаратах с возможностью регулирования давления и состава газа, в аппаратах открытого типа.
Перед нанесением покрытия поверхность заготовки травят в агрессивной среде йода, ClилиBr. В качестве сырья используют стружку, порошок или слитки металла. Скорость осаждения металла при ХТР достигает несколько десятков мкм/мин. С помощью ХТР можно получать покрытия из следующих металлов:W, Мо, Та,Nb,Zr,Hf,Re,Th,Cr,V. Полученные покрытия обладают хорошими адгезионными свойствами даже при толщине > 500мкм, но твёрдость покрытий несколько ниже, чем у предыдущих методов. С помощью данного метода можно получать кристаллы до 5 см. Структура покрытия после ХТР столбчатая. Данным методом можно получать покрытия из соединений металлов и многокомпонентные покрытия.
Водородное восстановление галогенидов металлов
Сущность данного способа заключается в следующей химической реакции:
n
МеCln + --- H2 ↔ Me + n HCl,
2
n
МеFn + --- H2 ↔ Me + n HF.
2
Эти реакции происходят при пониженном атмосферном давлении ≈ 1000 Па.
Этим методом получают покрытия из Мо, W,Al.
Осаждение из растворов
Сущность осаждения из растворов заключается в погружении заготовки в раствор электролита с солями осаждаемого металла и выделении осаждаемого металла на поверхности за счёт химических реакций без применения электрического тока. Этот способ применяют для нанесения покрытий на заготовки сложной формы. Покрытие при этом наносится равномерно по всей поверхнсти контакта и обладает меньшей пористостью, в сравнении с физико-химическими методами.
Процесс восстановления металла идёт согласно уравнению:
Ме+Zе-=Ме
Различают следующие разновидности осаждения из растворов:
а) Контактный – покрываемый металл помещают в раствор соли более активного металла. Покрытие образуется за счёт разности потенциалов металла, матрицы и ионов раствора. Толщина покрытия не более 1 мкм. Покрытие, полученное этим методом, не применяют в качестве защитного, а в качестве промежуточного слоя для нанесения других металлов.
б) Контактно-химический – покрываемый металл погружают в раствор соли более электроотрицательного металла. В данном случае идёт реакция замещения. Толщина покрытия – 5-30 мкм, и покрытие может быть использовано в качестве защитного.
в) Метод химического восстановления – покрываемый металл помещают в электролит, содержащий соль осаждаемого металла и восстановитель. Металл заготовки в химической реакции не участвует, а играет роль катализатора процесса.
Этим способом, в основном, получают покрытия из Ni,Cu,Ag,Sn,Pd.
В состав электролита ещё входят комплексообразующие и буферирующие добавки, ускорители и стабилизаторы процесса, которые поддерживают постоянную кислотность и повышают производительность нанесения покрытий.