УДАРНО-ВОЛНОВАЯ ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ РЕСУРСА ДЕТАЛЕЙ ИЗ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ :

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі дана загальна характеристика роботи, обґрунтована її актуальність, сформульовані мета та задачі досліджень, висвітлені наукова новизна та практична цінність наведених результатів, приведені дані щодо апробації результатів дисертаційної роботи.

У першому розділі проведено аналіз науково-технічної та нормативної документації сучасних технологій зміцнення робочих поверхонь. Серед існуючих методів зміцнення поверхні виділені такі, як хіміко-термічна обробка (азотування та борування). Результати ретельного огляду наукових публікацій дозволили визначити недоліки хіміко-термічної обробки, які безпосередньо притаманні саме азотуванню та боруванню конструкційних сталей і обмежують галузь їх застосування. Для уникнення цих недоліків існує безліч методів. Однак, як показали дослідження, всі ці методи мають суттєві обмеження у використанні та впровадженні у виробництво. На основі критичного аналізу сформульовані мета та завдання дослідження.

У другому розділі наведені дані про матеріали і методики дослідження. Матеріалом слугували модельні зразки розміром 20х70х150 мм з конструкційної сталі 55 та легованих сталей 40Х, 38ХМЮА.

Борування сталей проводилось в герметично закритих контейнерах. Процес насичення відбувався при температурі 950⁰С протягом 5 годин у порошку карбіду бору. Процес азотування відбувався в газовому середовищі аміаку при температурі 550⁰С протягом 28 годин.

У роботі були використані сучасні методи мікроструктурних досліджень конструкційних сталей та визначення параметрів зони насичення при легуванні. Мікроструктурні дослідження проведені за допомогою світлового мікроскопу (Neophot-22), електронного растрового мікроскопу (РЕМ), а також комп’ютерного забезпечення для аналізу фотознімків. Рентгенівські дослідження здійснювались на дифрактометрі ДРОН-3М з приставкою для комп’ютерної обробки результатів. Локальний рентгеноспектральний мікроаналіз здійснювали за допомогою мікроаналізатору РЕМА-102. Мікротвердість отриманих шарів визначали на приладі ПМТ-3 за ГОСТ 9450-76.  Визначення комплексу експлуатаційних властивостей проводили за допомогою стандартних методів механічних випробувань на зносостійкість за ГОСТ 23.224-86 при використанні машини тертя СМ-2.

У третьому розділі наведені результати дослідження особливостей ударно-хвильового навантаження з метою обґрунтованого вибору і аналізу ефективності  використання енергії високої щільності для підвищення продуктивності  процесів хіміко-термічної обробки конструкційних сталей.

Слід відзначити, що використання енергії високої щільності, джерелами яких є детонація конденсованих вибухових речовин, високовольтних розрядів в рідині, магнітних полів високої напруги, потужних лазерних генераторів і плазмотронів які здатні створювати екстремальні параметри тиску і температур, з високою ефективністю використовуються в процесах металообробки і створенні нових матеріалів – слід розглядати як одне з досягнень науки і техніки останніх десятиліть.

Наряду з тим, не дивлячись на широке коло використання високомодульних джерел енергії, в першу чергу, для формоутворення, зварювання, зміцнення матеріалів та ін., вперше в роботі наведені результати дослідження високоенергетичного впливу на конструкційні сталі в діапазоні дії «слабких» ударних хвиль з метою підвищення продуктивності хіміко-термічної обробки, що значно розширює потенціал і можливості традиційних технологій зміцнення.

Для вибору параметрів ударно-хвильового навантаження були проведені дослідження особливостей навантаження на структуру та властивості конструкційних сталей. Як показали попередні дослідження, головною особливістю впливу вибухової обробки на метал є хвильовий короткочасний характер розповсюдження навантаження, що призводить до ізотропного зміцнення за рахунок фазових перетворень, підвищенню щільності дислокацій, подрібненню зерен та їх фрагментів, перерозподілу залишкових напружень, що, як наслідок, приводить до зростання характеристик міцності. Всі ці перетворення в металевих сплавах відбуваються в умовах дії «сильних» ударних хвиль з тиском на фронті близько 13 ГПа та більше.