Повышение долговечности деталей сельскохозяйственной техники электротермической обработкой композиционных электрохимических покрытий

1

На правах рукописи

КИСЕЛЬ ЮРИЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ

ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ КОМПОЗИЦИОННЫХ

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ

Специальность: 05.20.03 – технологии и средства технического

обслуживания в сельском хозяйстве

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Саратов 2014 2

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном об разовательном учреждении высшего профессионального образования «Брян ская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный консультант: Гурьянов Геннадий Васильевич, доктор техни ческих наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная акаде мия»

Официальные оппоненты: Юдин Владимир Михайлович, доктор техниче ских наук, профессор, заведующий кафедрой «Надежность и ремонт машин имени И.С. Левит ского», ФГБОУ ВПО «Российский государствен ный аграрный заочный университет»;

Серебровский Владимир Исаевич, доктор тех нических наук, профессор, проректор по учебной работе ФГБОУ ВПО «Курская государственная сельскохозяйственная академия имени профессо ра И.И. Иванова»

Лебедев Анатолий Тимофеевич, доктор техни ческих наук, профессор, заведующий кафедрой «Технический сервис, стандартизация и метроло гия» ФГБОУ ВПО «Ставропольский государст венный аграрный университет»

Ведущая организация: Государственное научное учреждение «Всероссий ский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно тракторного парка» Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится « _» в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.03 на базе ФГБОУ ВПО «Са ратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова» по адресу: 410056, г. Саратов, ул. Советская, 60, ауд. 325.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФБГОУ ВПО «Саратовский ГАУ».

Отзывы на автореферат направлять по адресу: 410012, г. Саратов, Те атральная пл., 1, ученому секретарю диссертационного совета Чекмареву В.В.

e-mail: [email protected] Автореферат разослан и «_» _ 201 г. и размещен на сай те ВАК www.vak.ed.gov.ru.

Ученый секретарь диссертационного совета В.В. Чекмарев Н.П. Волосевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современная техника испытывает острую по требность в материалах, способных длительно нести высокие механические и тепловые нагрузки, успешно противостоять изнашиванию, воздействию аг рессивных сред, знакопеременных и контактных нагрузок. Особенно остро эта проблема стоит для деталей, испытывающих высокие контактные знако переменные нагрузки (например, крестовины, шкворни и др.) и детали поч вообрабатывающей техники. Преждевременный выход из строя этих деталей снижает ресурс сельскохозяйственных машин и оборудования в среднем на 30…60%.

Применение композиционных электрохимических покрытий (КЭП) для повышения долговечности восстановленных и новых деталей сельскохо зяйственной техники является актуальным и представляет большой практи ческий интерес. Обобщение литературных данных позволяет сделать вывод, что получение композиционных покрытий является важным направлением развития современной гальваностегии, которое отвечает возрастающим тре бованиям современной техники к надежности конструкционных материалов.

Вопросы теории, исследование свойств КЭП, практика их получения и при менения нашли отражение в многочисленных статьях и монографиях. Все исследователи отмечают в качестве одного из главных достоинств КЭП зна чительное (в десятки раз) повышение износостойкости и прочности восста новленных деталей. Вместе с тем недостаток основных теоретических поло жений по технологии получения КЭП сдерживает их применение в производ стве.

Свойства КЭП зависят не только от физико-химических свойств со ставляющих, но и от прочности связи между ними. Максимальная прочность и износостойкость КЭП достигается, если на границе между матрицей и на полнителем происходит образование химической связи, что можно обеспе чить термическим воздействием на поверхность детали, например, электро нагревом токами высокой частоты (ТВЧ) и лазерным излучением (ЛИ). Од нако это может привести к изменению структуры покрытий, растворению дисперсной фазы (ДФ) в матрице с образованием новых фаз, что изменит физико-механические свойства материала.

Изучение влияния электротермической обработки, на примере нагре ва ТВЧ или ЛИ, на работоспособность при абразивном изнашивании и выбор оптимального сочетания структуры и состава КЭП позволит разработать технологический процесс восстановления деталей сельскохозяйственной техники модифицированными покрытиями.

Настоящая работа, в которой рассмотрена комбинированная технология восстановления деталей сельскохозяйственной техники износостойкими по крытиями, повышающая качество восстановленных деталей, призвана вос полнить некоторые теоретические и прикладные аспекты решения важной народнохозяйственной проблемы экономии материально-энергетических ресурсов. Работа выполнялась в соответствии с государственной программой развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008…2012 годы (утверждена по становлением Правительства Российской Федерации № 446 от 14 июля 2007 г.), предусматривающей инновационное развитие отрасли, ускоренный переход к использованию новых высокопроизводительных и ресурсосбере гающих технологий. Работа является частью комплексных исследований по НИР № 1.4.05 «Теоретическое и экспериментальное исследование сложных систем на основе железа с целью создания материалов с особыми свойства ми».

Цель работы. Усовершенствовать технологию КЭП и разработать теоретические основы их электротермической обработки для восстановления деталей сельскохозяйственной техники.

В соответствии с целью были сформулированы задачи работы:

определить направление развития технологии восстановления и повышения долговечности деталей сельскохозяйственной техники износо стойкими КЭП на основе анализа достижений науки в области технической эксплуатации машин и оборудования;

разработать теоретические основы электротермической обработки КЭП, обосновать возможность повышения их физико-механических свойств;

изучить особенности влияния электротермической обработки КЭП на их структуру, основные физико-механические свойства и повышение работоспособности в условиях абразивного изнашивания;

разработать методы прогнозирования и экспресс-мониторинга их некоторых физико механических свойств;

разработать технологические основы электротермической обработки КЭП, установить связь вида и параметров электротермической обработки КЭП с условиями эксплуатации и конструктивно технологическими параметрами деталей;

усовершенствовать существующие, разработать и внедрить новые технологические процессы восстановления и повышения долговечности быстроизнашиваемых деталей сельскохозяйственной техники модифицированными КЭП, выполнить их технико-экономическое обоснование.

Объект исследований. Процессы формирования и последующей электротермической обработки износостойких КЭП, осуществляемые раз личными способами.

Предмет исследований. Технологии восстановления и повышения долговечности деталей сельскохозяйственной техники КЭП, электролизеры и приспособления для нанесения и электротермической обработки покрытий, детали, образцы с КЭП, их структура и свойства.

Методология и методы исследований. Методологической основой является системный подход к изучению и описанию процессов нанесения КЭП, их электротермической обработки, поведения поверхностей деталей при воздействии на них. Теоретические исследования проведены с использо ванием положений теорий упругости, трещинообразования и разрушения материалов, трения и износа, физики спекания материалов, порошковой ме таллургии, теплотехники, теории вероятности и математической статистики.

Экспериментальные исследования выполняли на образцах, деталях, реальных технологических системах, как в лаборатории, так и в производстве.

Достоверность полученных результатов подтверждается применени ем современных методов исследования, поверенных приборов и оборудова ния, стандартных методик определения структуры и свойств материалов, статистической обработкой результатов исследований, сопоставлением тео ретических результатов с экспериментальными данными, проведением опыт но-производственных испытаний технологии и эксплуатационных испытаний деталей с покрытиями.

Научная новизна работы:

выполнен анализ процессов электротермической обработки КЭП с помощью ТВЧ или ЛИ. Установлены аналитические зависимости для выбора режимов термообработки с учетом гетерогенности и особенностей структуры электроосажденных композиционных покрытий;

выявлены общие закономерности влияния температуры нагрева КЭП и режимов ЛИ и ТВЧ их обработки на изменение их структуры, физико механических и эксплуатационных свойств;

установлена связь физико-механических свойств КЭП с их дилата цией как интегральным показателем совершенства субмикроструктуры по крытий;

найдены зависимости между содержанием ДФ в покрытии, разме рами частиц и износостойкостью КЭП на основе железа в условиях абразив ного изнашивания;

установлена связь установившейся шероховатости и износостойко сти КЭП в условиях абразивного изнашивания. Предложена модель форми рования шероховатости КЭП, учитывающая прочностные свойства и морфо логию КЭП;

разработаны и предложены методы оценки и экспресс-контроля свойств КЭП: объемного содержания ДФ в КЭП методом микротвердости;

параметров субмикроструктуры матрицы КЭП по их дилатации;

упругих харак теристик композиционных материалов методом конечных элементов;

оптими зации износостойкости композитов по их установившейся шероховатости.

Теоретическая и практическая значимость работы:

предложена технология восстановления и повышения долговечно сти быстроизнашиваемых деталей сельскохозяйственной техники КЭП с по следующей электротермической обработкой ТВЧ или ЛИ;

разработаны рекомендации по восстановлению деталей модифици рованными КЭП. Предложена классификация деталей, подлежащих восста новлению КЭП с последующей обработкой ТВЧ или ЛИ;

найдены оптимальные режимы электротермической обработки композиционных электрохимических покрытий железо-карбид бора с помо щью ЛИ или ТВЧ;

выполнена производственная проверка и оценка эффективности внедрения технологического процесса получения модифицированных КЭП.

Проведены испытания деталей с модифицированными покрытиями в хозяй ствах Брянской области. Технологический процесс получения модифициро ванных КЭП принят к внедрению на ряде предприятий Брянской области.

Апробация работы. Результаты исследований регулярно доклады вались на постоянно действующем семинаре факультета энергетики и приро допользования БГСХА;

на Всесоюзной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов (г.Воронеж в 1997г.);

трех межвузовских научно-практических конференциях (г.Брянск в 1997г. и 1998г., г.Орел в 1998г.);

III региональной научно-практической конференции-ярмарке «Но вые идеи, технологии, инвестиции» (г. Брянск, 2001 г.);

межвузовской науч но-практической конференции «Проблемы природообустройства и экологи ческой безопасности» (г. Брянск, 2002 и 2003 гг.);

международных научно технических конференциях: «Контактная жесткость. Износостойкость. Тех нологическое обеспечение» (г. Брянск, 2003 г.);

«Научное обеспечение агро промышленного производства» (г. Курск. 2010 г.);

«Проблемы энергетики, природопользования, экологии» (г. Брянск, 2008-2011 гг.);

«Проблемы инно вационного биосферно-совместимого социально-экономического развития в строительном, жилищно-коммунальном и дорожном комплексах» (г. Брянск, 2009 г.);

«Проблемы энергосбережения, информации и автоматизации, безо пасности и природопользования в АПК» (г.Брянск, 2012г.);

«Энергетика предприятий АПК и сельских территорий» (г. Санкт-Петербург, 2010- гг.);

«Инженерия поверхности и реновация изделий» (г. Киев, 2011, 2012 гг.);

«Стратегия качества в промышленности и образовании» (г. Варна, Болгария, 2012 г.). Международных симпозиумах: «Перспективы развития агрокульту ры» (г. Кишинев, 2009, 2013 гг.);

«Электрические методы обработки мате риалов» (г. Кишинев, 2010, 2013 гг.). Международном научно-техническом семинаре «Современные проблемы производства и ремонта в промышленно сти и на транспорте» (г. Свалява, Карпаты, 2011- 2013 гг.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опуб ликованы в 47 научных работах, в том числе 21 из списка ВАК, 2 моногра фии и 2 патента на изобретение. Общий объем публикаций – 25,75 печ. л., из которых 12,85 печ. л. принадлежат лично соискателю.

На защиту выносятся:

теоретические и экспериментальные закономерности форми рования структуры и свойств износостойких покрытий при электролизе.

Обоснование субструктурного упрочнения металлов методом электроосаж дения и повышения их износостойкости дисперсными включениями с после дующей электротермической обработкой;

теоретические и технологические основы модификации КЭП тер мической обработкой ТВЧ и ЛИ, применяемые при восстановлении и повы шении износостойкости быстроизнашиваемых деталей сельскохозяйственной техники;

экспериментальные закономерности влияния условий электротер мической обработки КЭП на структуру, физико-механические свойства, из носостойкость и другие свойства покрытий;

новые методы определения объемного содержания ДФ в КЭП ме тодом микротвердости, оптимизации износостойкости композитов по их ус тановившейся шероховатости, параметров субмикроструктуры матрицы КЭП по их дилатации, расчета упругих характеристик композиционных материалов с дисперсными включениями методом конечных элементов;

разработанные, апробированные и внедренные в производство тех нологические процессы модификации КЭП ТВЧ или ЛИ. Классификация дета лей и рекомендации по их восстановлению КЭП с последующей модификацией ЛИ или ТВЧ. Технологические процессы апробированы и внедрены в производ ство со значительным экономическим эффектом.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, общих выводов, списка литературы из 250 наименований и приложений, изложена на 249 страницах машинописного текста, содержит 100 рисунков и 9 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснованы ее ак туальность, научная новизна, практическая ценность, направления повыше ния качества КЭП.

В первой главе «Состояние вопроса» приведен краткий анализ ос новных направлений повышения долговечности быстроизнашиваемых дета лей и обоснована возможность применения для этого КЭП. Указаны пре имущества и недостатки покрытий. Показана необходимость дальнейшего совершенствования их свойств.

Применение КЭП для повышения ресурса восстановленных и новых деталей сельскохозяйственной техники является актуальным и представляет большой практический интерес. Вопросы теории, исследование свойств КЭП, практика их получения и применения нашли отражение в статьях и монографиях советских ученых Л.И. Антропова, М.Л. Быковой, А.И. Бори сенко, Б.А. Бочкарева, И.Н. Бородина, Г.В. Гурьянова, А.Ф. Иванова, С.С.

Кругликова, Н.Т. Кудрявцева, Т.П. Конжиной, Ю.Ю.Матулиса, М.А. Мицку са, В.И. Молчанова, Ю.Н. Петрова, Ю.М. Полукарова, Д.К. Раманаускене, Р.С.

Сайфуллина, Г.В. Самсонова, И.М. Федорченко, Е.М. Юдиной, Ш.Х. Яр Мyxaмедова, и др., а также в работах зарубежных исследователей Дж.М.

Одекеркена, Т.У. Томашевски, Г. Брауна, Дж.К. Визерса, Ф.К. Сауттера, Н.

Гуглиельми, В. Метцегра, Т. Флориана и многих других. Обобщение литера турных данных позволяет сделать вывод, что получение композиционных покрытий является важным направлением развития современной гальвано стегии, которое отвечает возрастающим требованиям современной техники к надежности конструкционных материалов.

Исследователи, создающие износостойкие КЭП, руководствуются теориями, которые не учитывают физико-химические аспекты взаимодейст вия материалов матрицы и ДФ при формировании общей прочности и изно состойкости материалов. Вместе с тем, максимальная прочность и износо стойкость КЭП достигается, если на границе между матрицей и наполните лем происходит образование прочной связи, что можно обеспечить термиче ским воздействием на поверхность детали. Одним из таких способов является нагрев ТВЧ или ЛИ. Электротермическое воздействие приводит к изменению физико-механических свойств покрытий и их общей гетерогенной структуры (электромодификации). Растворение ДФ в матрице с образованием новых фаз может нарушить основной принцип упрочнения КЭП – правило Шарпи. Вме сте с тем, в известных нам исследованиях данные вопросы электромодифи кации покрытий глубоко не рассматривали.

Изучение влияния электротехнологий модификации на примере нагрева ТВЧ и ЛИ на работоспособность КЭП при абразивном изнашивании, выбор оптимального сочетания структуры и состава покрытий позволит разработать технологический процесс электромодификации износостойких покрытий на деталях машин.

Окончательным критерием выбора технологических параметров процесса могут быть только эксплуатационные испытания деталей с покрытиями.

Во второй главе «Постановка задачи и общая методика исследова ний» на основе анализа литературы выбрана методология проведения теоре тических и экспериментальных исследований. В результате анализа состоя ния вопроса были сформулированы цель и задачи работы.

Целью теоретических исследований было установить связь структу ры осадков с их дилатацией как интегральной характеристикой совершенства материала, выявить зависимость физико-механических свойств КЭП от свойств компонентов и связи между ними, установить условия формирования связей между ДФ и матрицей, а также влияние структурных и фазовых изме нений КЭП при электротермической обработке на их свойства.

Целью экспериментальных исследований являлась проверка резуль татов теоретических исследований, определение влияния электронагрева на структурные изменения КЭП, изучение влияния параметров ТВЧ и ЛИ на электрофизические, механические и эксплуатационные свойства КЭП и дета лей с покрытиями.

Получение достоверных экспериментальных данных обеспечивалось применением апробированных и стандартных методик исследований, пове ренных контрольно-измерительных приборов, выбором достаточного коли чества повторности опытов и их обработкой статистическими методами с применением теории вероятности. Опыты проводили преимущественно с использованием центральных композиционных ротатабельных униформпла нов второго порядка.

Даны описание и руководство к оригинальным методикам, разрабо танным автором в процессе исследований. Они прошли апробацию посредст вом опубликования в периодической печати и обсуждения на конференциях.

Электроосаждение износостойких покрытий осуществляли на ста ционарной установке оригинальной конструкции с контролируемой гидроди намикой потока. Для получения покрытий использовали хлористый электро лит железнения (FeCl2*4H2O – 400…600 кг/м3) – один из самых производи тельных и широко применяемых на практике. Для изучения влияния леги рующих и буферных добавок на свойства покрытия электролитические спла вы получали введением в базовый электролит солей никеля (NiSO4*7H2O, NiCl2*6H2O – 0…200 кг/м3), кобальта (CoSO4*7H2O, CoCl2*6H2O – 0… кг/м3), алюминия (Al2(SO4)3*18H2O – 0…200 кг/м3) и натрия (Na2H4C4O6*18H2O – 0…5,2 кг/м3). Состав электролитов поддерживали в пределах 1кг/м3 и контролировали с помощью количественного химическо го анализа по стандартным методикам. Кислотность растворов поддерживали добавлением разбавленной соляной кислоты. Для их приготовления исполь зовали реактивы марок «ХЧ», «ЧДА» и дистиллированную воду. Электролит суспензию (ЭС) готовили введением в электролиты микропорошков электро корунда белого (марок М2, М10, М14, М20, М40), карбида бора (М7, М10, М20), карбида кремния (М14), оксида кремния (М14). Содержание порошков в ЭС изменяли в пределах 25…150 кг/м3 и контролировали весовым анали зом. КЭП после нанесения стабилизировали в течение 10…20 суток хране ния.

Термическую обработку ТВЧ выполняли на установке типа ИЗ-250 66. Температуру нагрева (Т=200…1200 °C) контролировали пирометрически.

Лазерное упрочнение производили на установке «TRUMPF» L2530. Интен сивность термообработки изменяли мощностью лазерного излучения, скоро стью перемещения пятна нагрева, расстоянием между параллельными до рожками. Частоту импульсов и диаметр луча лазера в опытах поддерживали постоянными. Режимы лазерной обработки образцов с КЭП предусматривали нагрев без оплавления покрытия (мягкий режим), с частичным оплавлением покрытия (жесткий), полным переплавлением покрытия на подложке (очень жесткий). Температуру поверхности образцов в процессе обработки ЛИ ус танавливали расчетным методом.

В работе использованы экспериментальные методы изучения мор фологии и структуры покрытий и матриц КЭП: состава покрытий - стерео метрическим металлографическим анализом;

металлографический анализ с помощью микроскопов МБС-9, МИМ-8;

рентгенографический с помощью аппарата ДРОН-3М;

электронномикроскопический с помощью РЭМ «Tesla BC-300», профилографирование с помощью прибора «MarSurf PS1».

При изучении электрофизических свойств покрытий определяли термоэлектродвижущую силу (ТЭДС) и электросопротивление (четырехкон тактная схема с помощью моста типа Р333).

Основные механические методы изучения свойств покрытий вклю чали: измерение микротвердости (по ГОСТ 9450-76), упругих свойств (дина мический резонансный метод), внутренних напряжений (метод гибкого като да), прочности сцепления (метод кольцевого сдвига), прочности покрытий на растяжение (метод разрыва колец из материала покрытия), демпфирующей способности (метод измерения логарифмического декремента затухания по перечных колебаний консольных образцов), ударной вязкости (ГОСТ 9454 78). Исследование износостойкости покрытий проводили по схеме «ролик колодка» (ГОСТ 23.208-79). Фазовые и химические превращения в КЭП изу чали рентгенофазовым, дифференциальным термическим и термографиче ским анализом (с помощью дериватографа типа МОМ), контролем ТЭДС и электросопротивления.

В третьей главе "Теоретические основы формирования и электро термической обработки КЭП» показана взаимосвязь структуры, прочностных свойств осадков и их дилатации, установлена связь прочностных свойств и износостойкости КЭП с прочностными свойствами компонентов и межфаз ным взаимодействием, показана возможность формирования связей между ДФ и матрицей за счет активации химического взаимодействия между ними, а также влияние структурных и фазовых изменений КЭП при электротерми ческой обработке на прочностные свойства композита.

Анализ связи структуры с физико-механическими свойствами КЭП показал, что дилатация может достаточно достоверно служить интегральным показателем совершенства материала. На основе теоретических зависимостей металловедения и рентгеноструктурного анализа были получены уравнения, связывающие дилатацию ( ) и размер блоков мозаики (Д):

Д= Kз-1 b -1, (1) а для связи плотности дислокаций ( ) с дилатацией получено выражение:

= 3 Kз2 b-2 2, (2) где Kз – коэффициент, зависящий от формы зерна, b - кратчайшее расстояние в решетке.

Соотношения были конкретизированы с учетом ограничений рентге новского метода и реального строения электролитического железа (Дmin=50…100 A, =(1,08…2,16) 1013см-2, b =2,48 A):

Д= (15,3…37,2) -1, (3) = (2,1…21,7) 2. (4) На их основе разработана методика экспресс-анализа свойств покры тий.

Анализ экспериментальных данных (наших и литературных) позво лил установить зависимость Д=f( ), соответствующую уравнению (3) (рис.1.а) (Д, А):

Д= 17,45 -1, (5) и зависимость =f( ), которую можно разделить на два участка (рис.1, б).

10- Д, А I II см- 1000 1, 0, 0, 0,12 0, 0 а б Н,ГПа Е, 105 МПа II I 1, I II 1, 1, 0 1/ 0, 0,35 в г в в МПа МПа III II I III I II Д-1/2, А- 1/ 0, 0,10 12 0 0, 0 0, д е Рисунок 1 – Взаимосвязь между размером блоков мозаики и дилатацией (а), плотностью дислокаций и дилатацией (б), микротвердостью и дилатацией (в) и модулем упругости и дилатацией (г) электролитического железа, зависимо сти прочности на растяжение от дилатации (д) и размеров блоков мозаики (е) электролитического железа (I – участок монолитных осадков;

II – участок образования и роста субмикротрещин;

III – участок разрушенных осадков) На участке I ( 0,055…0,065) функция =f( ) имела вид, аналогич ный (4) ( 10-12 см-2):

= 18,6 2, (6) а на участке II (при 0,06…0,08) она претерпевала излом и изменяла харак тер.

При обработке экспериментальных данных была установлена линей ная зависимость =f( ) в виде:

= 1,16+3,52, (7) отражающая влияние на наряду с субмикротрещин осадка, как нового структурного параметра, появляющихся в материале покрытия при ужесто чении режимов электролиза. Влияние последнего, наряду с, является при чиной излома и других зависимостей физико-механических свойств осадков от дилатации (рис. 1, б-е).

Установлены соотношения, связывающие модуль упругости (Е=f( )), микротвердость (H =f( )) и предел текучести электролитического железа ( т=f( )) с дилатацией покрытий.

До появления в структуре железа устойчивых субмикротрещин зави симость микротвердости (H, ГПа) электролитического железа от дилатации имела вид (рис.1.в):

H 100=0,15+20,48 1/2, (8) а в области трещиноватых осадков:

H 100=5,22+0,16 1/2. (9) Зависимость модуля упругости (E, 105 МПа) от дилатации до переги ба имела вид (рис.1, г):

E=2,17-10,13, (10) а после перегиба функция Е=f( ) описывалась уравнением:

E=1,70-3,29. (11) Учитывая физическую природу микротвердости и соотношение т H /3, получили выражения для пределов текучести железных покрытий ( т, ГПа) до и после образования в них устойчивых субмикротрещин, соответст венно:

1/ т =0,05+6,83, (12) -2 1/ т =1,74+5,33 10. (13) Установлено, что низкая прочность осадков электролитического же леза объясняется особенностями формирования покрытия на катоде, исход ной структурой и дефектами кристаллического строения. Действительно, если построить зависимость прочности при растяжении электролитического железа ( в) от дилатации и размеров блоков мозаики, можно установить, что эти величины весьма тесно взаимосвязаны друг с другом (рис.1, д и е). При чем зависимости в=f( ) и в=f(Д-1/2), обнаруживают три характерных облас ти: I – возрастания в, связанного с увеличением дилатации, обусловленной измельчением блоков мозаики и увеличением плотности дислокаций вплоть до перехода структуры в «предельно» деформированное состояние (до появ ления субмикротрещин);

II – линейного падения в с увеличением дилатации, обусловленной образованием и увеличением плотности новых дефектов (субмикротрещин), развивающихся в осадке при ужесточении условий электролиза;

III – практически вертикального падения прочности разру шенных осадков (при увеличении размеров субмикротрещин, пронизываю щих осадок полностью). Таким образом, при дилатации 0,06…0,07 покрытие перестает сопротивляться растягивающим нагрузкам. Такие осадки предель но хрупкие и не диспергируются с поверхности детали благодаря высокому сцеплению с основой и достаточно хорошему сдвигу в пределах размеров субзерен.

Анализ изложенного пока H ( в р) зал, что повышение прочности «чистых» электролитических по крытий за счет субструктурных I II изменений ограничено min… Т III (область II, рис.2). В данной облас ти формируются плотные моно литные осадки, обладающие наи большей прочностью и износо стойкостью. Область III ( Т) со ответствует переходу структуры 1/ 1/2 1/ т min металла в «предельно» деформи рованное состояние. В данной об Рисунок 2 – Взаимосвязь между ласти формируются разрушенные прочностными свойствами и дилата осадки, их износостойкость нахо цией электролитического железа (I – дится на высоком уровне благода область увеличения прочности за счет ря высокой прочности сцепления с совершенствования структуры;

II – основой. Такие осадки можно ис повышение прочности за счет суб пользовать в случае получения структурных изменений;

III - область покрытий, имеющих специальные появления в материале субмикротре свойства, например, создания сет щин) ки трещин для повышения масло емкости поверхности. В области I при min увеличение прочности возмож но за счет перехода металла в «моноблочное» состояние.

Таким образом, установлена область получения КЭП с оптимальной структурой матрицы для последующей термической обработки. Поскольку производительность процесса нанесения покрытий требует ужесточения ус ловий электролиза, но вместе с тем, к осадкам предъявляются требования повышенной прочности и износостойкости, необходимо в послеэлектролиз ный период применять какие–либо технологические приемы или способы, направленные на «залечивание» субмикротрещин. К таким способам можно отнести получение КЭП на основе железа с включением твердых дисперсных частиц, например, карбида бора, и электротермической обработкой деталей с покрытиями, например, ТВЧ, ЛИ и другими способами.

Получено соотношение, связывающее объемное содержание ДФ (V) с прочностными свойствами компонентов КЭП, показывающее, что важным параметром, влияющим на прочность и износостойкость, является прочность матрицы и сцепления ДФ и матрицы:

, (14) V 3 8 р ( ) р м где р – коэффициент зависящий от типа укладки частиц ДФ в КЭП;

т и р – удельная энергия разрушения матрицы и ДФ соответственно.

Установлено, что износ КЭП в контакте с нежестко закрепленным абразивом зависит от размеров и объемного содержания дисперсных частиц в покрытии. Износ КЭП на основе железо-никелевых и железо-кобальтовых сплавов с ростом содержания ДФ в покрытии уменьшался и проходил через минимум при содержании микропорошков порядка 18…25 % (об.) (рис.3, а).

С ростом содержания ДФ в покрытии более 30…35 % (об.) износостойкость КЭП несколько снижалась. Необходимо отметить, что КЭП с более прочной матрицей имели большую износостойкость. Так, оптимальная износостой кость КЭП на основе железо-кобальтовых покрытий (содержание ДФ 22…26% (об.)) была выше, чем КЭП на основе железо-никелевых покрытий (содержание ДФ 18…20% (об.)).

J, мг Ra, мкм 4 2, 6 1,0 20 V%,(об.) 20 V,% (об.) 0 а б 1 – Fe-Ni-Al2O3 (M14);

2 – Fe-Ni-Al2O3 (M20);

3 – Fe-Сo-Al2O3 (M14);

4 – Fe-Co-Al2O3 (M20) Рисунок 3 – Зависимость износа (а) и шероховатости (б) КЭП от содержания и размеров ДФ С увеличением объемного содержания ДФ в КЭП до 5…7% (об.) ус тановившаяся шероховатость несколько увеличивалась (рис. 3, б). С даль нейшим ростом содержания ДФ в КЭП (до 18…25% (об.)) она уменьшалась (до Ra=0,5…0,7 мкм), достигая минимума при содержании ДФ в покры тии, отвечающем наивысшей износостойкости гетерогенного материа ла, а затем относительно резко возрастала, хотя износ покрытий при содер жании в них ДФ выше оптимального увеличивался незначительно.

Анализ исследований установившейся шероховатости образцов по казал, что при испытании «чистых» покрытий неровности их контактирую щей с абразивом поверхности формировались особенностями структуры и упруго-пластическими свойствами материала матрицы. Причем поверхность более прочных железо-кобальтовых по крытий формировалась несколько более а шероховатой, чем железо-никелевых. Мо б дель такой поверхности можно изобразить в виде набора сфер (рис.4,а). С увеличени в ем содержания частиц в КЭП до 5…7% (об.) неровности материала матрицы по степенно замещались неровностями из г твердых включений (рис.4, б). Обладая относительно высокой твердостью в срав Рисунок 4 – Модель шерохо нении с матрицей, они в процессе изнаши ватой поверхности «чистых»

вания выступают из гетерофазной поверх покрытий (а), КЭП с «малым»

ности значительно выше и подвергаются (б), оптимальным (в) и «на большему нагружению. В связи с этим, из сыщенным» (г) содержанием за ограниченной прочности связки и связи ДФ ДФ с матрицей, происходит выкрашивание отдельных частиц (рис.4, б).

Действительно, КЭП с менее прочной железо-никелевой матрицей хуже удерживали частицы ДФ. Соответственно, их поверхность формирова лась более грубой, чем у КЭП на основе железо-кобальтовой матрицы (см.

рис.3). Дальнейший рост содержания частиц в КЭП до 15…22% (об.) приво дил к более полному замещению неровностей матрицы «неровностями» из твердых включений (рис.4,в). Взаимодействие неровностей твердой фазы увеличивалось, соответственно росла прочность гетерофазного материала и шероховатость уменьшалась до минимума, отвечающего оптимальному со держанию частиц ДФ (см. рис. 3 и 4,в). С увеличением содержания ДФ в КЭП выше оптимального способность связки удерживать износостойкие час тицы снижалась. Они в процессе из нашивания начинают разрушаться и Ra мкм, также выкрашиваться, что приводило к резкому увеличению шероховато сти (рис.4,г).

2,0 Указанная зависимость легла 1,0 в основу, разработанного нами мето да определения состава наиболее из носостойких КЭП, по их установив J, мг 0 5 шейся в процессе изнашивания ше роховатости (рис.5). Сопоставление 1 – 0…20 %(об.);

2 – 24…32 %(об.) износостойкости и шероховатости КЭП показывает, что более износо Рисунок 5 – Зависимость устано стойкие покрытия обладают меньшей вившейся шероховатости поверх шероховатостью после испытаний.

ности от износа КЭП Fe–Ni–Al2O Теоретически установлены (M20) от износа при содержании стадии формирования межфазных ДФ связей между компонентами КЭП: образование физического контакта между частицей и матрицей;

химическое взаимодействие материалов на границе раздела ДФ и матрицы;

объемное взаимодействие, сопровождающееся релак сацией упругих сил.

Установлено, что формирование физического контакта между ДФ и матрицей зависит от свойств пограничных слоев «матрица – ДФ». Процесс зарастания ДФ металлом зависит от природы дисперсной фазы (проводник или диэлектрик) и соотношения скоростей электрохимических реакций на компонентах КЭП.

Показано, что энергонасыщенность и неравновесность структуры материалов, полученных электролитическими способами, может приводить к изменению температуры активации фазовых взаимодействий. Показано, что время, необходимое для образования прочных поверхностных связей между ДФ и железной матрицей при электромодификации, составляет 0,01…1 с.

Установлено, что структурные и фазовые (объемные) изменения КЭП при нагреве образцов характеризовались областями изменения остаточ ных внутренних напряжений (ВН): низкотемпературного нагрева – I (с не значительным изменением ВН);

пере ходная область – II (с резким увеличе f() нием ВН);

высокотемпературного на III грева – III (высокие ВН) (рис.6).

I Теоретически установлено, II III что в области I изменение удельного объема КЭП связано с уменьшением f( ) f( ) II I микроискажений кристаллической решетки в материале матрицы, кото рое обусловлено миграцией вакансий к Т, С свободным поверхностям и границам Рисунок 6 – Зависимость относи- зерен и аннигиляцией на них, выходом тельных ВН КЭП от температуры из осадка протонированного и молеку лярного водорода, разложением гид нагрева ( = / 0, где – ВН по роксидов железа и других химсорби сле термической обработки;

0 – рованных соединений и миграцией их ВН обусловленные условиями продуктов из покрытий. Наибольшее получения покрытий) изменение удельного объема боль шинства чистых металлов за счет изменения содержания вакансий ( 10 …10-6) может привести к возникновению напряжений растяжения порядка 0,3…30 МПа. Для оценки ВН использовали следующее выражение:

=fI( )= 0 +0,5Ek(1-2 k)-1 nN-1, (15) где Ek и k – модуль упругости и коэффициент Пуассона КЭП;

nN-1 – соотно шение объемного содержания вакансий и атомов в матрице.

В области II изменение удельного объема матрицы может происхо дить за счет линейных, поверхностных и объемных дефектов, формирования прочных связей между ДФ и матрицей. Если изменение объема большинства металлов ( ст=10-3…610-2) при структурных переходах принять ст 3 T - (Л.А. Штремель, Г.В. Гурьянов и др.), тогда во второй области температур изменение ВН можно определить как =fII( )=1,5Ek(1-2 k)-1 T -1, (16) где – коэффициент линейного расширения металла;

T – температура нагрева;

– сходственная температура.

В области III в зависимости от кристаллической структуры об разующихся соединений объемные изменения в КЭП будут приводить либо к росту общего объема покрытия, либо к его уменьшению. Изменение удельного объема КЭП в данной области определяется, как 1 (VFe (VFe VFe ) (Vдф Vдф )), (17) дф ф ст 1 (VFe Vдф ) ст где VFe-дф – объемное содержание продуктов реакции в КЭП;

VFe и Vдф - исход ное объемное содержание железа и ДФ в КЭП;

VFe и Vдф - остаточное объем ное содержание железа и ДФ после реакции;

ф- изменение удельного объема за счет фазовых изменений.

Соответственно, ВН, уравновешиваемые в объеме покрытия, можно рассчитать с помощью выражения:

=fIII( )=0,5Ek(1-2 k)-1 1 (VFe дф ф (VFe VFe ) ст (Vдф Vдф )). (18) 1 (VFe Vдф ) ст Расчет изменения объема покрытия по зависимости (17) (на примере КЭП на основе железа с различными частицами ДФ при Vдф = 24% (об.), что соответствует опыту) при предельном значении ст =6%, показал, что в про цессе реакции ДФ и матрицы с образованием новых фаз объем покрытия мо жет не только уменьшаться, но и возрастать (табл.1 и рис.7).

Таблица 1 – Исходные и возможные конечные компоненты КЭП при фазовых превращениях в области высокотемпературного нагрева (III) Исходные Плотность Компоненты Плотность конеч компоненты КЭП ДФ, КЭП ных продуктов г/см3 реакции, г/см после нагрева Fe-B4C 2,49 Fe, FeB, C 7, Fe- SiC 3,21 Fe, FeSi, C 6, Fe-VC 5,8 Fe, FeV, C 7, Fe-WC 15,8 Fe, FeW, C 12, Примечание 1 В расчетах принимали плотность Fe –7,85 г/см3.

2 Образующийся углерод выступает в виде частиц с = 1,6 г/см3.

3 Реакции протекают до полного взаимодействия ДФ с железом.

Расчет ВН по формуле (18) с учетом модуля упругости компо нентов показал, что для компози -0, ций, содержащих B4C, SiC, VC и WC, при взаимодействии ДФ с же лезом можно получить снижение ВН растяжения в сравнении с пре V,%(об.) 5 15 дф дельным для «чистых» металлов и 5 4 даже получить ВН сжатия.

Показано, что наиболее 0, предпочтительной термической обработкой КЭП будет электрона 1 – покрытие без ДФ;

2 - Fe-B4C;

3 грев с помощью ТВЧ или ЛИ. Ус Fe- SiC;

4 - Fe-VC;

5 - Fe-WC тановлены зависимости, связываю щие параметры лазерной обработки Рисунок 7 – Зависимость изменения и обработки ТВЧ со структурными удельного объема покрытия ( ) от параметрами обрабатываемого ма количества ДФ, вступившей в реак териала и направления модифика цию с матрицей ции, одно из которых – создание износостойких покрытий с прочной связью ДФ и матрицы, второе – создание материалов успешно сопротивляющихся циклическим нагрузкам за счет формирования на поверхности достаточно износостойких слоев с напряже ниями сжатия. Оригинальность обоих направлений подтверждается патента ми на изобретение. В настоящей работе рассматривали первое из этих на правлений.

В четвертой главе «Влияние электротермической обработки на структуру и некоторые свойства КЭП» приведены результаты эксперимен тальных исследований влияния электронагрева ТВЧ и ЛИ на структурные изменения, физико-механические и эксплуатационные свойства КЭП.

Экспериментально установлено, что при термической обработке в покрытии происходили химические и фазовые превращения. Анализ термо графических кривых изменения массы образцов КЭП показал, что при тем пературах 20…300 °C наблюдалась незначительная потеря массы образцов вследствие процессов, указанных ранее (глава 3). В диапазоне температур 300…400 °C масса образцов практически не изменялась и термические эф фекты отсутствовали. Быстрое изменение массы образцов наблюдалось в диапазоне температур 500…1000 °C (рис.8,а).

Показано, что процессы, происходящие в КЭП, зависят от природы включений. Термические эффекты наблюдались только у КЭП, содержащих карбид бора (рис.8,б). Кривые изменения массы образцов «чистого» элек тролитического железа и КЭП Fe–B4C на третьем участке можно разбить еще на две части. При 500…600 °C масса образца увеличивается за счет образо вания кислородсодержащих соединений. При 600…1000 °C – происходят термические эффекты, связанные с образованием новых фаз.

TС t, TС t,, мг, мг Т ДТА 20 ДТА 15 1 10 3 2 2 0 0 1 ТГ -5 ТГ -5 140 t,, мин t, мин 140 Т, мин Т мин 20 60 100 20 60 а б 1 – без ДФ;

2 – B4C (М14);

3 – SiC (М14);

4 – SiO2 (М14);

5 – Al2 O3 (М14);

6 – B4C (М7);

7 – B4C (М20) Рисунок 8 – Дериватограммы КЭП на основе сплава железа-кобальт (а) и электролитического железа (б) (ДТА – дифференциальный термический анализ;

ТГ – термографические кривые) Образованию соединений между ДФ и матрицей способствовала особая структура КЭП, формируемая в процессе электрокристаллизации.

Исследования морфологии КЭП с помощью электронной микроскопии по казали, что между компонентами КЭП существует тесная взаимосвязь, а также наличие структурных несовершенств поверхности раздела ДФ и мат рицы, что способствует физико-химическому взаимодействию между ком понентами КЭП (рис. 9, а-в).

а б в Рисунок 9 – Морфология поверхности раздела Fe–B4C (а и б) и наблюдение дефектов на границе ДФ и матрицы (в): а) 550;

б) 1000;

в) После обработки ЛИ и ТВЧ структура покрытий существенно изме нялась. При нагреве образцов ТВЧ до 350…450 °C значительных изменений во внешнем виде поверхности и структуре КЭП не наблюдалось (рис. 10,а).

При нагреве более 450…550 °C образцы покрывались налетом оксидов желе за и других продуктов взаимодействия компонентов композиции с атмосфе рой и растворенными в металле газами. Температура 550…650 °C соответст вовала началу взаимодействия бора и углерода с железом. Значительное из менение морфологии и структуры КЭП Fe–B4C при высокотемпературной обработке свидетельствовало о протекании диффузионных процессов и обра зовании новых фаз. В структуре появлялись крупные кристаллические обра зования различной формы, равномерно распределенные по объему матрицы (рис.10,б). При нагреве более 800 °C наблюдалось растрескивание осадков вследствие перераспределения легирующих элементов в результате взаимо действия компонентов КЭП и роста ВН растяжения (см. главу 3).

а б Рисунок 10 – Структура композита железо-карбид бора ( 400) при нагреве ТВЧ: а) 350…450 °C;

б) 600…650 °C Так как электросопротивление боридов железа (R, мОм) значительно выше, чем чистых металлов, процесс образования новых фаз при термиче ской обработке КЭП должен сопровождаться ростом электросопротивления образцов. Действительно, в соответствии с главой 3, зависимость R=f(T) на участке температур 20…600 °C имела вид:

R=706,3 – 0,78T – 1,27 10-4 T2, (19) а в области температур 600…1000 °C была близкой к линейной:

R=0,24T + 38,23. (20) Таким образом, в наших опытах началом активного образования бо ридов и карбидов в гетерогенном материале можно считать температуру 600…650 °C, при которой наблюдается рост электросопротивления КЭП.

Термическая обработка КЭП приводила также к изменению их тер моэлектрических свойств. ТЭДС КЭП до температуры 20…400 °C плавно уменьшалась, что подтверждает отсутствие фазовых превращений в КЭП.

При температуре 400…600 °C происходило резкое падение ТЭДС с измене нием ее знака.

Нагрев КЭП и взаимодействие их компонентов сопровождались из менениями плотности КЭП. Так, с увеличением температуры нагрева 400…500 °C плотность железной матрицы М увеличивалась. При темпера турах нагрева более 500 °C плотность матрицы уменьшалась вследствие взаимодействия наполнителя и матрицы, диффузии бора и углерода в кри сталлическую решетку железа и образования новых фаз. Экспериментальную зависимость R=f( М), можно разложить на две составляющих: до фазовых превращений и после. Они характеризуют различные процессы, происходя щие между компонентами КЭП при нагревании. В области, где отсутствуют фазовые изменения, зависимость R=f( М) близка к линейной:

R= -5,08 М+7,96. (21) После нагрева образцов до Fe а 500…600 °C зависимость R=f( М) претерпевала резкий излом, свиде тельствующий о начале и развитии Интенсивность линий б химического взаимодействия между материалом матрицы и включениями.

Fe FeB FeB В данной области температур на рентгенограммах образцов КЭП по в являлись характерные для боридов FeB FeB железа пики (рис. 11). С ростом тем Fe пературы нагрева интенсивность пи ков увеличивалась, что свидетельст вовало о нарастании массы новообра Рисунок 11 – Рентгенограммы об зований.

разцов КЭП после термообработки, Анализ исследований струк °C: а) 400…450;

б) 600…650;

в) туры, электросопротивления, ТЭДС 800... позволил уточнить температуру фа зовых превращения в КЭП железо-карбид бора областью 580…620 °C.

При обработке ЛИ образцов без оплавления значительные изменения в структуре и внешнем виде не наблюдались, шероховатость поверхности изменялась незначительно (рис.12,а и 13,а).

а б в Рисунок 12 – Микроструктура КЭП после лазерной обработки ( 400): а) без оплавления поверхности;

б) с оплавлением поверхностного слоя;

в) полного переплавления покрытия с подложкой При более жестких режимах обработки покрытия покрывались тон ким слоем оксидов железа и других продуктов взаимодействия компонентов композиции с атмосферой и растворенными в металле газами (рис.12,б и 13,б). Частичное оплавление покрытий сопровождалось межфазным взаимодействием ДФ и матрицы. В расплавленных покрытиях ДФ полностью растворялась в матрице (рис. 12,в). Поверхность раздела основы и КЭП исчезала.

а б в Рисунок 13 – Поверхность образцов с КЭП железо-карбид бора после лазер ной обработки: а) равномерное распределение зон нагрева;

б) отдельные сплошные зоны нагрева;

в) отдельные точечные зоны нагрева По мере увеличения мощности излучения лазера, зоны окисленного покрытия незначительно увеличивались. Изменялась и шероховатость по верхности, поэтому размеры обрабатываемых деталей должны устанавли ваться с учетом припуска на последующую чистовую обработку. Хотя при импульсной лазерной обработке упрочняемая зона складывается из отдель ных единичных следов действия луча, при скорости перемещения головки лазера менее 3,6 м/мин пятна нагревы перекрывались (рис.13, б и в). Созда валась сплошная зона обработки с оптимальной равномерностью при скоро сти перемещения лазерной головки 3,2…3,4 м/мин и расстоянии между до рожками 1,3…1,5 мм.

Исследования показали, что ТЭДС покрытий (Э, мкВ) зависит от пара метров лазерной обработки (мощности излучения – X1;

скорости перемеще ния лазерной головки по поверхности – X2;

расстояния между параллельны ми дорожками – X3):

Э=-51,32-31,12X1-2,37X2-11,21X3+14,53X21 -5,79X22+30,81X23 -15,75X1X2-6,74X1X3+15,56X2X3, (22) а зависимость электросопротивления КЭП (R, 102 мОм) от тех же параметров имела вид:

R=3,19-1,08X1-0,11X3+0,82X21-0,4X22+0,51X23 -0,35X1X2+0,39X1X3+0,33X2X3. (23) Структурные изменения КЭП H, ГПа при электронагреве приводили к изме 1 нению их физико-механических свойств. Так, микротвердость покры тий экстремально изменялась с ростом от температуры нагрева ТВЧ (рис.14).

3 Максимум H =f(T) «чистых» покры тий при 250…300 °C при введении в 600 000 T, С 200 них B4C смещался в область высоких 1 – матрица КЭП, температур (450…500 °C). Причем 2 – «чистые» железные покрытия КЭП сохраняли высокую микротвер дость до 700…800 °C. Перегиб Рисунок 14 – Зависимость микро- функции H =f(T) с увеличением тем твердости покрытий от темпера- пературы связан с образованием бори туры нагрева образцов ТВЧ дов железа и увеличением их содер жания в матрице, как и показано ранее в главе 3.

При обработке ЛИ микротвердость КЭП изменялась по толщине по крытия в соответствии с изменениями его структуры (см. главу 3). В зоне с оплавлением микротвердость составляла 11…12 ГПа (слой I, рис.15). В более глубоких слоях (II и III) она уменьшалась до 9.5…10.5 ГПа и менее. Высокая микротвердость слоя I обусловлена образованием карбидов и боридов в же лезе, а также быстрым наклепом и пластическим деформированием, за счет термических напряжений при последующем быстром охлаждении рас плава окружающей средой.

Предел прочности образцов из материала КЭП при растяжении ( в, МПА) зависит от температуры нагрева. Анализ зависимости в =f(T) показал, что на участке температур от 20 С до 600 С она имела вид:

в =14,137-0,116T+3,9 10 T, а в области температур 600…1000 С была близкой к линейной:

1 – без обработки;

2 – Р=10…20 Вт;

в =-0,124T+169,4. (24) 3 – Р=30…40 Вт;

4 – Р=70…80 Вт;

Следует заметить, максимальное 5 – переплавленного с подложкой значение предела прочности дости покрытия гало 80…90 МПа, что превышает Рисунок 15 – Микротвердость КЭП прочность «чистого» металлургиче по глубине (h) слоев (I-III) после ского железа (70 МПа).

обработки ЛИ (I – слой легирования Износ КЭП (J, мг) также за и закалки из жидкого состояния;

II, висит от температуры нагрева по III - слои термообработки в твердом верхности ТВЧ:

состоянии) J=0,31 10-4 Т2-0,027Т+10,312. (25) Износ КЭП железо-карбид бора с увеличением температуры нагрева поверхности КЭП до 620 °C уменьшался, а затем несколько увеличивался.

Уменьшение износа при нагреве обусловлено улучшением структуры матри цы и ростом химических связей между матрицей и ДФ.

Исследования влияния режимов обработки ЛИ на износостойкость КЭП позволили получить уравнение регрессии в виде:

J=6,24+0,59 X1-0,52 X2-0,76 X3-0,12 X12+0,9 X22+0,99 X32 -1,09 X1 X2-1,21 X1 X3+0,16 X2 X3. (26) Наибольшей износостойкостью обладали КЭП после обработки ЛИ и ТВЧ, сохранившие гетерофазную структуру. Она повышалась в 2…2,5 раза в сравнении с КЭП без обработки и в 8…16 раз в сравнении с «чистыми» по крытиями и закаленными легированными сталями. Глубина обработки КЭП зависела от мощности ЛИ (см.рис.15).

Таким образом, следует считать, что обработку КЭП ТВЧ и ЛИ с це лью повышения их механических свойств целесообразно проводить при тем пературе 600…650 °C, при которой происходит улучшение структуры матри цы, повышается прочность сцепления с основой, формируется прочная по верхностная взаимосвязь между матрицей и ДФ.

Поскольку для ряда деталей, работающих в условиях динамических нагрузок, в процессе эксплуатации возможно возникновение резонанса, важ но было проверить влияние термообработки КЭП на демпфирование упругих колебаний. Логарифмический декремент затухания колебаний в образцах с КЭП на основе железа был несколько хуже, чем у «чистых» по крытий, что объясняется измененной структурой и микроструктурой, отме ченными ранее. Обработка ТВЧ образцов с покрытиями приводила к незна чительному ухудшению демпфирования упругих колебаний как КЭП, так и покрытий без включений.

Исследования влияния термообработки на ударную вязкость стали с покрытиями показали, что увеличение температуры нагрева до 400…450 °C приводило к ее снижению, однако обработка КЭП при Т 500 °C приводила к увеличению ударной вязкости образцов в сравнении с эталонами и образцами с «чистым» электролитическим железом, что можно объяснить влиянием термообработки на характер процессов, описанных ранее (рис. 16,а).

Экспериментальные исследования ВН КЭП с нагревом ТВЧ полно стью подтвердили теоретические представления, изложенные в главе 3 (рис.

16,б).

Таким образом, электротермическая обработка КЭП железо-карбид бора повышает предел прочности при растяжении до 6 раз, а износостойкость до 2,5 раз по сравнению с покрытиями без обработки, что позволяет их реко мендовать для восстановления широкого круга деталей, работающих в усло виях абразивного изнашивания. При этом обработка ТВЧ позволяет модифи цировать покрытия на всю толщину, а лазерная – на заданную толщину до 0,15…0,25 мм. Для деталей машин, работающих в условиях динамического нагружения, целесообразна обработка ЛИ, которая затрагивает только тонкие поверхностные слои КЭП без значительных изменений ВН.

2, 3 1, Т, С 800 Т, С 0 400 а б 1 – без покрытия;

2 – КЭП;

3 – «чистое» электролитическое железо Рисунок 16 – Зависимость ударной вязкости ан (а) и относительных ВН (б) образцов с КЭП железо-карбид бора от температуры нагрева В пятой главе «Разработка технологических основ, производствен ное внедрение и технико-экономическое обоснование технологического про цесса электротермической обработки КЭП» приведены технологии электро модификации КЭП с помощью ТВЧ и ЛИ, предложены меры по совершенст вованию процесса электролиза КЭП. Дана их сравнительная технико экономическая оценка и рекомендации по производственному применению.

Разработка технологических основ электротермической обработки КЭП включала: исследование влияния состава электролита на равномерность и прочность сцепления покрытий с основой;

исследования по обработке де талей с покрытиями;

расчет конструктивных параметров электролизеров;

расчет параметров оборудования и оснастки для нанесения покрытий и их электротермической обработки;

рекомендации по нанесению износостойких покрытий на детали сельскохозяйственной техники и их термической обра ботки.

Целью работы по усовершенствованию существующих и разработке новых технологических процессов нанесения износостойких покрытий было:

апробация технологии, оснастки и приспособлений в опытных и производст венных условиях, испытание технологического процесса на ряде ремонтных предприятий Брянской области, испытание ряда восстановленных и упроч ненных износостойкими покрытиями деталей в полевых условиях, внедрение и технико-экономическая оценка технологии.

При разработке технологических основ установлена возможность получения равномерных покрытий без последующей механической обработ ки. Показано, что коэффициент равномерности покрытий (КН) зависел от со става электролита (Ni2+ – X1;

SO42- – X2;

Na2H4C4O6– X3):

Кн= 1,1642+0,011 Х1-0,019Х2-0,018Х3+0,01 Х12+ +0,016 Х1 Х2+0,021 Х1 Х3-0,007 Х2 Х3. (27) Прочность сцепления покрытий с легированной основой ( сц, кг/мм2) также зависела от изменения содержания ионов легирующих добавок в элек тролите:

2 2 сц=46,23+2,40Х1-1,79X3-2,29X1 -0,48X2 -1,81X3 +0,68X1X2. (28) Таким образом, для повышения равномерности и прочности сцепле ния с основой покрытий в ЭС введен никель сернокислый.

Была разработана схема функциональной взаимосвязи конструктив но-технологических параметров восстанавливаемых и упрочняемых КЭП деталей с технологией их термообработки (табл.2).

Таблица 2 – Принципиальная схема взаимосвязи характеристик деталей с технологией электромодификации КЭП № Условия работы и конструктивно- Вид и параметры технологического п/п технологические параметры процесса получения КЭП деталей Условия работы (вид изнашивания, Вид электромодификации:

– формирование высокой износостойкости недостаток смазки, величина на грузки и рабочей температуры, вид за счет повышения связи ДФ и матрицы;

нагружения и другие) – формирование нового материала на по верхности детали с напряжениями сжатия.

Технологические характеристики Вид предварительной механической обра деталей (химический состав и ботки.

структура материала, вид химико- Составы электролитов и режимы анодной термической обработки восстанав- подготовки и электроосаждения покрытий.

ливаемой поверхности, структура Состав технологических линий разрушенного слоя и другие) Конструктивные характеристики Типоразмеры гальванического и термо деталей (размер, форма, масса и механического оборудования.

другие) Состав технологических линий.

Загрузка электролизеров.

Износ рабочих поверхностей (вид Толщина наносимого и модифицирован и величина износа, скорость изна- ного слоя.

шивания, нагрузки на контактную Состав технологических линий. Вид тер поверхность, температура рабочей мообработки и параметры оборудования поверхности и другие) Для получения износостойких КЭП с включениями твердых диспер сных частиц (оксидов, карбидов, боридов и других) согласно анализу, выпол ненному в главах 3 и 4, рекомендуется использовать ДФ с твердостью не ме нее 19...22 ГПа с размером частиц 10…28 мкм. Объемное содержание ДФ в КЭП порядка 20...24%.

Для равномерного распределения ДФ в КЭП необходимо обеспечить равномерное распределение ДФ в ЭС. Исследования данного вопроса показа ли, что этому требованию в наибольшей степени отвечают ванны с вогнутым дном, перфорированной перегородкой и мешалкой, установленной в отдель ной секции, и типовая с пропеллерными мешалками, установленными в углах (по диагонали). Для расчета параметров электролизеров адаптированы из вестные из литературы гидродинамические зависимости. Объем и конструк ция ванн определяется программой восстанавливаемых деталей и требова ниями таблицы 2.

Предложена классификация деталей, подлежащих восстановлению КЭП с последующей обработкой ТВЧ или ЛИ. Разработаны и предложены производству практические рекомендации по выбору состава ЭС и получения КЭП, выбору оборудования для обработки ТВЧ или ЛИ, финишной механи ческой обработке модифицированных покрытий (табл.3).

Таблица 3 – Рекомендуемый вид модификации и область применения КЭП, обработанных ТВЧ и ЛИ № Вид Толщина Характерная область Рекомендуемый п/п модификации модифи- применения состав КЭП и вид цирован- обработки ного слоя, мм Получение 0,05...0,25 Детали, работающие в Матрица – железо и износостойких условиях недостаточной железо-никель;

монолитных смазки, высокой темпера- ДФ – карбид бора КЭП туре и нагрузке (детали (10…40 мкм).

механизмов рулевого Обработка ТВЧ и управления, седел клапа- ЛИ нов, зубчатых колес, ва лов в местах под подшип ники и другие) Получение 0,25…1,5 Детали, работающие в Матрица – железо и износостойких условиях абразивного железо-никель;

ДФ – монолитных изнашивания (плужные карбид бора (10… КЭП без оп- лемеха, лапы культивато- мкм).

лавления по- ров, отвалы, зубья экска- Обработка ТВЧ.

верхности ваторов и другие) Получение 0,05…1.5 Детали, работающие в Матрица – железо;

легированного условиях динамического ДФ – карбид вана слоя относи- нагружения (коленчатые дия, карбид крем тельно высо- вала, распределительные ния, карбид вольф кой твердо- валы и другие детали) рама (0,1…1 мкм).

стью с напря- Обработка ЛИ.

жениями сжа тия Показано, что для выбора вида электротермической обработки по крытий с учетом соотношения глубины упрочненного слоя и предельного износа поверхности детали можно пользоваться коэффициентом эффектив ности (Тененбаум М.М. – Батищев А.Н. – Курчаткин В.В.), который позво ляет классифицировать рекомендации по обработке КЭП ТВЧ и ЛИ (см.табл.3) Схема технологического процесса восстановления деталей модифи цированными КЭП включает: очистку;

предварительную механическую об работку;

монтаж деталей на подвеску;

электрохимическое обезжиривание в растворе ПАВ;

промывку горячей водой;

промывку холодной проточной во дой;

анодное декапирование;

промывку холодной водой;

нанесение КЭП;

промывку горячей проточной водой;

нейтрализацию в растворе щелочи;

промывку горячей проточной водой;

сушку;

демонтаж деталей;

контроль качества;

электротермическую обработку ТВЧ и (или) ЛИ;

финишную меха ническую обработку и хранение.

Предварительная механическая обработка необходима для восста новления формы детали и удаления верхнего окисленного, разрушенного, потерявшего первоначальную структуру слоя.

Обезжиривание и анодную обработку деталей можно выполнять по известным рекомендациям из литературы (Мелков М.П., Петров Ю.Н., Шве цов А.Н., Митряков А.В. и других). Анодную обработку высоколегирован ных азотированных сталей, необходимо выполнять по нашим рекомендаци ям, в ранее выполненных исследованиях (Гурьянов Г.В., Кисель Ю.Е.).

Износостойкие КЭП на основе железа целесообразно наносить из электролита состава, кг/м3: FeCl2 4H2O – 550...600;

NiSO4 7H2O – 80…90;

Na2H4C4O6 2H2O – 1...1,5;

карбид бора М14 – 90...100;

при плотности тока 35...40 А/дм2, рН=0,7...1,0, температуре 40…50 °C. Их электротермическую обработку ТВЧ или ЛИ по рекомендациям раздела 4 и таблицы 3. Разработа ны конструкции приспособлений для нанесения равномерных КЭП.

Для повышения качества электротермической обработки деталей с КЭП разработаны рекомендации по выбору параметров устройств ТВЧ и ЛИ и приспособлений, например, оснастка для обработки зуба экскаватора ЛИ (рис.18).

Для термической обработки ТВЧ можно использовать установки се рийного изготовления со встроенными пирометрами. Основным регулируе мым параметром является частота тока индуктора, которую можно устано вить теоретически и проверить опытным путем.

Для лазерной обработки КЭП можно использовать импульсные СО – лазеры, например TRUMPF L2530. Режимы лазерной обработки рассчиты ваются в зависимости от области применения КЭП и вида термической обра ботки.

Финишную обработку можно выполнять на шлифовальных станках.

Следует использовать круги на карборундовой или кубонитовой основе с мягкой связкой. Скорость вращения должна составлять не менее 30 м/с, а подача СОЖ увеличена в сравнении с обычным шлифованием в 1.2…1. раза.

а б Рисунок 18 – Пример схемы (а) и общий вид (б) приспособления для терми ческой обработки зуба экскаватора (1 – зуб экскаватора;

2 – приспособление для крепления) Испытания технологического процесса восстановления деталей в ус ловиях производства и испытание восстановленных и упрочненных деталей модифицированными КЭП в полевых условиях проводили в период 2001 2009 гг. на ОАО БЭЗРДМ, ОАО «Глинищеворемтехпред», ООО «ТЕХКОН»

и ОАО «192 ЦЗЖТ», ОАО «Брянсксельмаш», ГУП «Автоколонна 1403». По просьбе предприятия ОАО БЭЗРДМ разрабатывали технологический процесс восстановления золотников гидрораспределеителей ЭО4121 КЭП без моди фикации, а для ОАО «Глинищеворемтехпред» технологический процесс вос становления дисков фрикционов железо-никелевыми покрытиями.

Нанесение КЭП на детали проводили на гальванических участках ОАО БЭЗРДМ, ОАО «192 ЦЗЖТ», и на опытной установке в лаборатории гальванических покрытий кафедры физики БГИТА (см. гл. 5).

Термическую обработку ТВЧ опытных деталей проводили на уста новке ИЗ–250–66 (ОАО БЭЗРДМ, рис.19,а) и ВЧИ2–100/0,066У2 (ОАО « ЦЗЖТ»). Лазерную обработку деталей с КЭП проводили на установке TRUMPF L2530 (ОАО «Брянсксельмаш», рис.19,б).

Испытания гирораспределителей с восстановленными модифициро ванными КЭП проводили на опытном стенде ООО «Гидроремсервис» и в хозяйствах Брянской области. Эксплуатационные испытания шкворней и крестовин проводили в ГУП «Брянская АК – 1403». Испытания зубьев экска ватора ЭТЦ – 3661 с КЭП железо-никель-карбид бора с последующей тер мообработкой лазером проводили на экспериментальном полигоне в г. Уне ча Брянской области. Всего на испытания было поставлено 6 видов деталей по 5…20 штук в серии. Сроки наблюдения за опытными деталями – от 2 до 24 месяцев. Было установлено, что все детали, восстановленные модифици рованными КЭП, имели в 1,5…2,5 раза повышенную износостойкость в сравнении с деталями, восстановленными КЭП без обработки (например, шкворни – в 2…2,5 раза, крестовины – 2…2,5 раза, зубья экскаватора – 1,5…1,8 раза) и в 6…12 раз – с серийными.

а б Рисунок 19 – Общий вид установок ТВЧ (а) и ЛИ с приспособлениями для обработки деталей(б) Испытания проводили по стандартным методикам с применением поверенных измерительных инструментов класса 0,5…1,0. Контрольные из мерения проводили в соответствии с рабочими чертежами на детали. Изме рения проводили в процессе испытаний и после их окончания. Результаты испытаний использовали для расчета ресурса деталей по методике Острей ковского В. А. Показано, что расчетный ресурс деталей с модифицирован ными КЭП в 1,5…2,5 раза выше деталей, восстановленных КЭП без термиче ской обработки, и в 6…12 раз – серийных деталей.

Производству предложены и внедрены в практику ряда ремонтных предприятий АПК Брянской области технологические процессы, рекоменда ции и оборудование для восстановления и повышения долговечности широ кой номенклатуры изношенных деталей: золотники гидрораспределителей Р100 и РХ345 (ООО «ГИДРОРЕМСЕРВИС»);

золотники гидрораспределите лей Р80 (ОАО «192 ЦЗЖТ»);

крестовины КАМАЗ и шкворни ЛИАЗ (ГУП «Брянская АК–1403»);

диски фрикционов трактора К–701 “Кировец” (ОАО «Глинищеворемтехпред»);

детали почвообрабатывающих машин (ООО «ТЕХКОН»).

Показана технико-экономическая эффективность применения техно логии в производственных условиях в сравнении с другими методами вос становления. Расчетный и подтвержденный актами экономический эффект от внедрения технологии в период 2007…2010 гг. составил более 800 тыс.руб.

(например, для деталей на программу 1000 шт.: золотники Р100 – 220 тыс.

руб;

РХ346ГГ – 160 тыс.руб.;

шкворни – 140 тыс. руб.;

крестовины – тыс.руб;

диски фрикционов – 120 тыс.руб.) ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 1. Установлены основные направления совершенствования техноло гии КЭП: формирование прочной связи между ДФ и матрицей КЭП [Пат.

№2482225];

формирование КЭП с остаточными ВН сжатия [Пат. №2473715];

создание на поверхности детали материалов с заданным составом, структу рой и свойствами.

2. Развита теория формирования КЭП и разработаны основы их элек тротермической обработки. Установлена связь прочностных свойств КЭП с их гетерогенной структурой и прочностью межфазных связей. Теоретически и экспериментально показана зависимость износостойкости КЭП от природы, размеров и объемного содержания ДФ. Разработаны и предложены методики контроля условий формирования и свойств КЭП: содержания ДФ в КЭП ме тодом микротвердости;

структуры матрицы КЭП по их дилатации;

упругих характеристик методом конечных элементов;

оптимизации износостойкости КЭП по их установившейся шероховатости.

3. Показано, что термическое воздействие при электротермической обработке КЭП должно быть ограничено формированием прочных связей между ДФ и матрицей без нарушения их общей структуры. Для достижения необходимого уровня прочности связей между компонентами КЭП нужно подвергать электронагреву до 0.4 (например, КЭП железо-карбид бора – до 580…620 С), превышение которой может привести к разрушению покрытий.

Вместе с тем, выбор компонентов КЭП, образующих при модификации фазы с меньшей удельной плотностью в сравнении с исходной, будет способство вать формированию композитов с напряжениями сжатия.

4. Выполнен анализ процессов электротермической обработки КЭП с помощью ТВЧ и ЛИ. Установлены аналитические зависимости для выбора режимов термообработки с учетом особенностей гетерогенной структуры КЭП. Показано, что при обработке КЭП ТВЧ толщина модифицированного слоя определяется наряду с природой и структурой компонентов, частотой тока (60…100 кГц), а при ЛИ - мощностью излучения (15…150 Вт) и плотно стью пятен обработки на поверхности детали. Экспериментально установле но, что обработка ТВЧ позволяет модифицировать покрытия на всю толщи ну, а ЛИ – на глубину, требуемую условиями эксплуатации детали (до 0. мм).

5. На примере КЭП железо-карбид бора экспериментально установ лено, что электротермическая обработка сопровождается изменением элек тросопротивления, термоЭДС, плотности, прочности, износостойкости, ВН, внутреннего трения и ударной вязкости. Показано, что модификация покры тий с помощью ТВЧ и ЛИ позволяет повысить их износостойкость в 1,5…2. раза и прочность при растяжении – в 4…5 раз в сравнении с КЭП без обра ботки.

6. Предложена технология восстановления и повышения долговечно сти быстроизнашиваемых деталей сельхозтехники КЭП с последующей элек тротермической обработкой ТВЧ или ЛИ. Предложена классификация дета лей, подлежащих восстановлению модифицированными КЭП. Разработаны и прошли испытания технологические процессы восстановления КЭП ряда деталей с повышенным ресурсом в 1,5…2,5 раза в сравнении с покрытиями без обработки и 6…12 раз – серийными деталями. Они внедрены на ряде предприятий Брянской области с экономическим эффектом порядка 800 тыс.

руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Статьи в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК для опубликования результатов диссертационных исследований:

1. Кисель, Ю.Е. Рассеяние микротвердости композиционных гальва нических покрытий [Текст] /Г.В.Гурьянов, Ю.Е.Кисель, П.Е.Кисель, Е.М.

Юдина //Труды Кубанского государственного аграрного университета.

2009. №4 (19). С.219-222.

2. Кисель, Ю.Е. Применение метода конечных элементов для расчета упругих характеристик композиционных материалов [Текст] /Г.В.Гурьянов, Ю.Е.Кисель, П.Е.Кисель, Е.М. Юдина //Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2009. №4 (19). С.235-239.

3. Kisel, Y.E. Wear Resistance of Composite Electrochemical Coatings Based on Jron Alloys /Y.E. Kisel, G.V. Guryanov, D.M. Kroitoru// Surface Engi neering and Applied Electrochemistry. Vol.45 №6, 2009, pp. 461-464. Allerton Press. Jns. USA 4. Кисель, Ю.Е. Повышение износостойкости деталей машин компо зиционными электрохимическими покрытиями [Текст] /Г.В.Гурьянов, Ю.Е.Кисель // Тракторы и сельхозмашины. 2009. №10. С.39-42.

5. Кисель, Ю.Е.Влияние дисперсной фазы на коэффициент вариации микротвердости композиционных электрохимических покрытий [Текст] /Г.В.Гурьянов, Ю.Е.Кисель //Упрочняющие технологии и покрытия. №3.

2009. С.13-21.

6. Кисель, Ю.Е. Структура и некоторые прочностные свойства элек тролитических сплавов железа [Текст] /Г.В.Гурьянов, Ю.Е.Кисель // Упроч няющие технологии и покрытия. 2009. №7. С.18-21.

7. Кисель, Ю.Е. Износостойкость композиционных электрохимиче ских покрытий на основе сплавов железа [Текст] /Ю.Е. Кисель, Г.В. Гурья нов, Д.М. Кроитору //Электронная обработка материалов. 2009. №6.

С.30-34.

8. Кисель, Ю.Е. К структурным изменениям электрохимических по крытий при высокотемпературном нагреве [Текст] /Ю.Е. Кисель, Г.В. Гурья нов //Упрочняющие технологии и покрытия. 2010. №8. С.42-45.

9. Кисель, Ю.Е. Лазерная обработка износостойких композицион ных электрохимических покрытий [Текст] /Ю.Е. Кисель, Г.В. Гурьянов //Упрочняющие технологии и покрытия. 2010. №9. С. 45-47.

10. Кисель, Ю.Е. Влияние термообработки на внутренние напряже ния композиционных электрохимических покрытий [Текст] /Ю.Е. Кисель, Г.В. Гурьянов //Ремонт. Восстановление. Модернизация. – 2010. №12. С.

23-26.

11. Кисель, Ю.Е. Улучшение свойств износостойких композитов об работкой ТВЧ [Текст] /Ю.Е. Кисель, Г.В. Гурьянов //Ремонт. Восстановление.

Модернизация. 2011. № 1. С. 31-34.

12. Кисель, Ю.Е. Совершенствование свойств композиционных элек трохимических покрытий лазерной обработкой [Текст] /Ю.Е. Кисель, Г.В.

Гурьянов //Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2011. № 5. С. 4-8.

13. Кисель, Ю.Е. Влияние структурно-механических параметров композитов на их износостойкость [Текст] /Ю.Е. Кисель //Упрочняющие тех нологии и покрытия. 2011. №10. С. 45-47.

14. Кисель, Ю.Е. Оптимизация износостойкости композитов по их установившейся шероховатости [Текст] /Ю.Е. Кисель, А.С. Горьков //Вестник Брянского государственного технического университета. 2011.

№4(32). С. 26-29.

15. Кисель, Ю.Е. О взаимосвязи электрофизических свойств электро химических покрытий с фазовыми превращениями при их термической обра ботке [Текст] /Ю.Е. Кисель //Упрочняющие технологии и покрытия. 2012.

№2. С. 13-17.

16. Кисель, Ю.Е. Зависимость прочностных свойств электролитиче ских покрытий от их субструктуры [Текст] /Г.В. Гурьянов, Ю.Е. Кисель //Упрочняющие технологии и покрытия. 2012. №10. С. 6-12.

17. Кисель, Ю.Е. Термическая обработка композиционных электро химических покрытий [Текст] /Ю.Е. Кисель, М.А. Швыряев, А.С. Горьков //Вестник Брянского государственного технического университета. 2013.

№1(37). С. 87-90.

18. Кисель, Ю.Е. Лазерная обработка композиционных электрохими ческих покрытий [Текст] /Г.В.Гурьянов, Ю.Е.Кисель // Тракторы и сельхоз машины. 2013. №4. С.53-55.

19. Кисель, Ю.Е. Определение параметров микроструктуры электро химических покрытий по их дилатации [Текст] /Ю.Е.Кисель, Г.В.Гурьянов, Е.М. Юдина //Труды Кубанского государственного аграрного университета.

2013. №43. С.295-299.

20. Кисель, Ю.Е. Влияние прочности компонентов электрохимиче ских композитов на их износостойкость [Текст] /Е.М. Юдина, Е.О.Юдин, Г.В.Гурьянов, Ю.Е.Кисель //Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2013. №43. С.303-306.

21. Кисель, Ю.Е. Совершенствование электрохимических компози тов электронагревом [Текст] /В.Гурьянов, Ю.Е.Кисель //Научное обозрение.

2013. №10. С.145-150.

Другие публикации:

22. Кисель, Ю.Е. Восстановление дисков фрикционов электрохими ческими покрытиями на основе сплавов железа [Текст] /Г.В. Гурьянов, Ю.Е.

Кисель //Конструирование, Использование и надежность машин сельскохо зяйственного назначения: сборник научных работ. – Брянск, 2002. С.123 126.

23. Кисель, Ю.Е. Проблемы инженерной экологии при восстановле нии деталей электрохимическими способами в ремонтном производстве АПК [Текст] /Г.В. Гурьянов, Ю.Е. Кисель //Проблемы природообустройства и эко логической безопасности: материалы XV межвузовской науч.-практ.конф.

Брянск, 2002. С.73-77.

24. Кисель, Ю.Е. Безреагентные методы очистки сточных вод ре монтных предприятий [Текст] /Г.В. Гурьянов, Ю.Е. Кисель //Проблемы при родообустройства и экологической безопасности: материалы XVI межвузов ской науч.-практ.конф. – Брянск, 2003. С.64-67.

25. Кисель, Ю.Е. Микротвердость и износостойкость электролитиче ских сплавов и композитов на основе железа [Текст] /Г.В. Гурьянов, Ю.Е.

Кисель //Контактная жесткость. Износостойкость. Технологическое обеспе чение: сборник трудов международной-научно-технической конференции. – Брянск, 2003. С.83-86.

26. Кисель, Ю.Е. Влияние дисперсной фазы на механические свойст ва композиционных электрохимических покрытий [Текст] /Ю.Е. Кисель, Г.В.

Гурьянов //Вестник Брянской государственной инженерно-технологической академии – Брянск, 2005. – С.79-82.

27. Кисель, Ю.Е. Влияние условий трения на износостойкость КЭП в условиях абразивного изнашивания [Текст] /Г.В. Гурьянов, Ю.Е. Кисель //Новые материалы и технологии в машиностроении: сборник научных работ.

Брянск, 2006. С.68-72.

28. Кисель, Ю.Е. Антифрикционные и износостойкие электрохими ческие покрытия /Г.В. Гурьянов, Ю.Е. Кисель. Брянск: Издательство БГИ ТА, 2006. 121 с.

29. Кисель, Ю.Е. Повышение экологичности гальванических произ водств /Г.В. Гурьянов, Ю.Е. Кисель. Брянск: Издательство БГИТА, 2007.

90 с.

30. Кисель, Ю.Е. Износостойкость КГП на основе сплавов железа при трении о нежесткозакрепленный абразив [Текст] /Ю.Е. Кисель, Г.В.

Гурьянов //Проблемы энергетики, природопользования, экологии: материалы международной научно-технической конференции. Брянск, 2008. С.47-53.

31. Кисель, Ю.Е. Влияние термической обработки на износ компози ционных электрохимических покрытий [Текст] / Г.В. Гурьянов, Ю.Е. Кисель, П.Е.Кисель, С.С. Годунов //Проблемы энергетики, информатизации и приро допользования АПК: материалы международной научно-технической конфе ренции. – Брянск, 2009. – С.25-32.

32. Кисель, Ю.Е. Влияние режимов лазерной обработки на износ КЭП [Текст] /Г.В. Гурьянов, Ю.Е. Кисель, П.Е.Кисель, С.С. Годунов //Проблемы энергетики, информатизации и природопользования АПК: мате риалы международной научно-технической конференции. Брянск, 2009.

С45-49.

33. Кисель, Ю.Е. Влияние электрохимических покрытий на упругие колебания [Текст] /Г.В. Гурьянов, Ю.Е. Кисель, П.Е.Кисель // Вестник Брян ской государственной инженерно-технологической академии – Брянск, 2009.

– С.35-40.

34. Кисель, Ю.Е. Расчет упругих характеристик композитов с дис персными включениями методом конечных элементов [Текст] /И.Н.Серпик, Г.В.Гурьянов, Ю.Е.Кисель //Перспективы развития агрокультуры: материалы международного симпозиума. Кишинев, 2009. С.127-131.

35. Кисель, Ю.Е. Влияние объемного содержания на коэффициент вариации микротвердости композиционных электрохимических покрытий [Текст] /Ю.Е. Кисель, Г.В. Гурьянов, П.Е. Кисель //Перспективы развития агрокультуры: материалы международного симпозиума. Кишинев, 2009.

С.131 - 135.

36. Кисель, Ю.Е. Повышение износостойкости деталей машин ком позициями на основе железа [Текст] / Ю.Е. Кисель, Г.В. Гурьянов, С.С. Го дунов, П.Е. Кисель// Проблемы инновационного биосферно-совместимого социально-экономического развития в строительном, жилищно коммунальном и дорожном комплексах: материалы 1-й международной на уч.-практ. конф.Т.1 – Брянск, 2009. С.170-172.

37. Кисель, Ю.Е. Прочность композиционных электрохимических покрытий при испытании на растяжение [Текст] /Ю.Е. Кисель, Г.В. Гурьянов, С.С. Годунов //Энергетический вестник СПб ГАУ. Санкт-Петербург, 2010.

С.28-32.

38. Кисель, Ю.Е. Оптимизация износостойкости композитов по их установившейся шероховатости [Текст] /Ю.Е. Кисель, Г.В. Гурьянов //Электрические методы обработки материалов: материалы международного симпозиума. Кишинев, 2010. – С.26-28.

39. Кисель, Ю.Е. Совершенствование свойств КЭП [Текст] /Ю.Е. Ки сель, Г.В. Гурьянов //Современные проблемы производства и ремонта в про мышленности и на транспорте: материалы 1-го международного научно технического семинара. г. Свалява, Карпаты, 2011. С.126-128.

40. Кисель, Ю.Е. Влияние термообработки на внутренние напряже ния композиционных электрохимических покрытий [Текст] /Ю.Е. Кисель, Г.В. Гурьянов //Достижения и перспективы в области технического сервиса сельскохозяйственной техники и автомобилей: материалы международной научно-технической конференции. Кишинев, ГАУМ, 2011. – С. 34-36.

41. Кисель, Ю.Е. Совершенствование методов расчета зернистых композитов [Текст] /И.Н.Серпик, Е.Ю.Балабанова, Г.В.Гурьянов, Ю.Е.Кисель //Проблемы энергетики, природопользования, экологии: материалы между народной научно-технической конференции. Брянск, 2010. С. 77-82.

42. Кисель, Ю.Е. Совершенствование электрохимических компози тов электронагревом [Текст] /Г.В. Гурьянов, Ю.Е. Кисель, П.Е. Кисель //Стратегия качества в промышленности и образовании: материалы междуна родной конференции. Том 3. Варна, Болгария, 2012 г. С. 102-106.

43. Кисель, Ю.Е. Совершенствование элетрохимических композитов электронагревом [Текст] /Ю.Е. Кисель, Г.В. Гурьянов, П.Е. Кисель //Проблемы энергосбережения, информации и автоматизации, безопасности и природопользования в АПК: материалы международной науч.-техн. конф.

Брянск, 2012 г. С. 27-30.

44. Кисель, Ю.Е. Связь механических свойств покрытий с их дилата цией [Текст] /Г.В. Гурьянов, Ю.Е. Кисель, П.Е.Кисель, С.С. Годунов //Проблемы энергосбережения, информации и автоматизации, безопасности и природопользования в АПК: материалы международной науч.-техн. конф.

Брянск, 2012 г. С. 30-33.

45. Кисель, Ю.Е. Влияние электронагрева на внутренние напряжения электрохимических композитов [Текст] /Г.В. Гурьянов, Ю.Е. Кисель, П.Е.Кисель //Современные проблемы производства и ремонта в промышлен ности и на транспорте: материалы 13-го международного научно технического семинара. г.Свалява Киев, 2013. С.33-35.

46. Кисель, Ю.Е. К расчету глубины лазерной обработки гетероген ного материала [Текст] /Г.В. Гурьянов, Ю.Е. Кисель, П.Е.Кисель //Проблемы энергообеспечения, информации и автоматизации, безопасности и природо пользования в АПК: материалы международной науч.-техн. конф. Брянск, 2013 г. С. 22-25.

47. Кисель, Ю.Е.Повышение равномерности электрохимических по крытий [Текст] /Г.В. Гурьянов, Ю.Е. Кисель, Е.М.Юдина //Проблемы энерго обеспечения, информации и автоматизации, безопасности и природопользо вания в АПК: материалы международной науч.-техн. конф. Брянск, 2013 г.

С. 25-27.

48. Кисель, Ю.Е. Термообработка КЭП железо-карбид бора [Текст] /Г.В. Гурьянов, Ю.Е. Кисель, П.Е.Кисель //Проблемы энергообеспечения, информации и автоматизации, безопасности и природопользования в АПК:

материалы международной науч.-техн. конф. Брянск, 2013 г. С. 20-22.

49. Кисель, Ю.Е. Модификация КЭП лазерным излучением [Текст] /Г.В. Гурьянов, Ю.Е. Кисель, П.Е.Кисель // Новые технологии в научных ис следованиях, проектировании, управлении, производстве: материалы всерос сийской конф. Воронеж, 2013 г. С. 205-207.

50. Кисель, Ю.Е. Влияние механических параметров КЭП на их из ностсойкость [Текст] /Г.В. Гурьянов, Ю.Е. Кисель //Lucrari stiintifice Vol.38:

Inginerie agrara si transport auto: col red.: G.Gradinariu. - 2013 г. p. 172-177.

Патенты:

Патент на изобретение №2482225. Заявка 51.

№2011114751/02(021901). Дата подачи заявки 14.04.2011. Авторы Кисель Ю.Е., Гурьянов Г.В.,RU. Патентообладатель ФГБОУ ВПО БГИТА,RU. На звание изобретения: Способ нанесения композиционных электрохимических покрытий.

Патент на изобретение №2473715. Заявка 52.

№2011110494/02(015328). Дата подачи заявки 18.03.2011. Авторы Кисель Ю.Е., Гурьянов Г.В.,RU. Патентообладатель ФГБОУ ВПО БГСХА,RU. На звание изобретения: Способ нанесения композиционных электрохимических покрытий с последующей электротермической обработкой.

КИСЕЛЬ ЮРИЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ КОМПОЗИЦИОННЫХ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Формат 60 80 1/16. Усл. печ.л. 2.2. Тираж 100 экз.

Брянская государственная инженерно-технологическая академия.

г.Брянск, ул. Станке Димитрова, 3, редакционно-издательский отдел.

Подписано в печать. Заказ № 14896.