Search academic texts

Registration Number

0823U101298, PhD dissertation

Status

Доктор філософії

Date

27-12-2023

popup.evolution

o

Title

Ensuring the mechanical properties of the surfaces of parts with gas-thermal coatings by electrical contact treatment

Author

Oleksandr Lopata,

popup.head Igor Smirnov
popup.opponent Yurii V. Falchenko
popup.opponent Oksana O. Mikosianchyk
popup.review Anatolii V. Minitskyi
popup.review Viktor Antonyuk

Description

Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної науково-технічної задачі забезпечення механічних властивостей поверхонь деталей машин із газотермічними покриттями імпульсною електроконтактною обробкою, встановленні її впливу на механічні властивості поверхонь деталей із покриттям та їх розрахунково-експериментальному визначенню. Зміст роботи складається з чотирьох розділів, у яких викладено та обґрунтовано основні результати дисертації. У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету та задачі дослідження, описано методи дослідження, надана інформація про наукову новизну та практичне значення одержаних результатів. У першому розділі за результатами проведеного аналізу літературних джерел із дослідження проблем забезпечення механічних властивостей поверхонь деталей із газотермічними покриттями визначені шляхи їх вирішення. Обґрунтовано доцільність використання імпульсної електроконтактної обробки для підвищення механічних властивостей поверхонь деталей із газотермічними покриттями. У другому розділі викладено загальну методологію проведення науково-експериментальних досліджень, що пропонує використання комплексу методів і методик: металографічного, кількісного стереологічного, рентгеноструктурного та мікрорентгеноспектрального аналізів, скануючої електронної мікроскопії; оцінки мікротвердості, щільності/пористості покриттів, визначення механічних властивостей поверхонь деталей й експериментальних зразків із покриттями (модуля пружності, адгезійної та когезійної міцності), математичного моделювання й чисельних розрахунків. У третьому розділі наведено результати комплексних розрахунково-експериментальних досліджень механічних властивостей (міцності зчеплення, напружено-деформованого стану, залишкових напружень, щільності, твердості) поверхонь деталей машин із газотермічними покриттями після їх імпульсної електроконтактної обробки. На основі проведеного огляду й аналізу досліджень в області теорії і практики отримання порошкових покриттів: - розроблена розрахункова модель та запропоновано інтерполяційне рівняння, що дало змогу встановити залежність щільності напилених покриттів від тиску імпульсної електроконтактної обробки. Одержані результати теоретичних досліджень підтверджені експериментально шляхом кількісного стереологічного аналізу і показали підвищення щільності до 94…98 %. Визначено, що підвищення щільності (зниження пористості) напилених покриттів забезпечується позитивною роллю механічного фактора процесу електроконтактної обробки, який сприяє «залікуванню» пор; - отримано рівняння, що встановлює зв’язок площі контакту з адгезійною міцністю покриттів та її залежність від тиску формуючого інструменту на напилений порошковий шар. Визначено її підвищення в 2…2,5 рази. Високі значення адгезійної міцності газотермічних покриттів після імпульсної електроконтактної обробки пов’язані з її особливостями (імпульсним характером) та контактними явищами на межі розділу покриття-поверхня деталі. Збільшення адгезійної міцності напилених покриттів після імпульсної електроконтактної обробки до 200 МПа є результатом утворення значного дифузійного прошарку до 25 мкм між покриттям і поверхнею деталі та підвищенням коефіцієнту дифузії в два рази (з DМ·105 cм2/с до D·1011 cм2/с). При режимах І = 10 кА, tімп = 0,04 с, Р = 30 МПа дифузійна зона становить 10-12 мкм. Зі зростанням величин тиску та сили струму дифузійна зона зростає та досягає значення ~ 25 мкм. Дифузія атомів основного металу покриття має місце практично на всю товщину покриття. Утворення значного дифузійного прошарку за короткий час (близько секунд) не можна пояснити класичною теорією дифузії, а пояснюється теорією аномального масопереносу при імпульсних впливах на тверде тіло. Коефіцієнти дифузії окремих елементів покриття при імпульсній електроконтактній обробці перевищують на шість і більше порядків значення коефіцієнтів дифузії при напиленні. Для вивчення дифузії основних елементів на межі покриття – поверхня деталі були використані концентраційні криві, зняті методом рентгеноспектрального аналізу. Четвертий розділ присвячений дослідженню й встановленню впливу режимів імпульсної електроконтактної обробки на механічні властивості системи «поверхня деталь-покриття», вибору її оптимальних параметрів для підвищення функціональних властивостей деталей. Ключові слова: механічні властивості, міцність, твердість, газотермічні покриття, імпульсна електроконтактна обробка, міцність зчеплення, щільність, пористість, модуль пружності, адгезійна і когезійна міцність, напружено-деформований стан, зносостійкість, порошкові матеріали.

Registration Date

2023-11-15

popup.nrat_date

2023-12-31