ВВЕДЕНИЕ 9
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 13
1.1 Структура и свойства стали 13
1.2 Структура и свойства стали 65Г 15
1.3 Методы для повышения физико-механических свойств стали 65Г 19
1.4 Пластическое поверхностное деформирование стали 65Г 22
1.5 Нитроцементация стали 65Г 23
1.6 Электроискровое легирование (ЭИЛ) 24
1.6.1 Преимущества и отличительные характеристики ЭИЛ: 25
1.6.2 Применение ЭИЛ 27
1.6.3 Электроды, используемые в ЭИЛ 28
1.6.4 Режимы обработки 29
1.7 Низкоэнергетические сильноточные электронные пучки (НСЭП) 30
1.7.1 Фазовые превращения и структурные изменения при НСЭП
воздействии 33
2 МАТЕРИАЛ, МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ И МЕТОДИКИ
ИССЛЕДОВАНИЙ 38
2.1 Установка для электроискрового легирования «Элитрон 22А» 38
2.2 Установка для облучения электронным пучком «СОЛО» 39
2.3 Металлографический микровизор Vizo-МЕТ-221 42
2.4 Сканирующий электронный микроскоп (SEM-515 «Philips») 44
2.5 Дифрактометр XRD-6000 Shimadzu 46
2.6 Лазерный микроскоп Olympus OLS LEXT 4000 49
2.7 Микротвердомер ПМТ-3 50
2.8 Триботестер "Pin-on Disc and Oscillating" 51
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 54
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 54
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений 55
4.2 Инициация проекта 56
4.2.1. Цели и результат проекта 56
4.3 Планирование управления научно-техническим проектом 58
4.3.1 Иерархическая структура работ проекта 58
4.3.2 План проекта 59
4.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 61
4.5 Специальное оборудование для научных (экспериментальных) работ .... 62
4.6 Основная заработная плата 63
4.7 Отчисления во внебюджетные фонды 65
4.8 Бюджет затрат на проведение исследования 66
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ 68

Купить

В последние десятилетия для модификации поверхности инструмента, деталей машин и механизмов широкое распространение получил метод электроискрового легирования (ЭИЛ), отличающийся от других методов поверхностной обработки своей простотой, надежностью и экономической эффективностью [1, 2]. В основе метода лежит явление электрической эрозии и полярного переноса материала анода (использованный легирующий электрод) на катод (деталь) при импульсном электрическом разряде между ними в газовой среде. После многократных искровых процессов на поверхности деталей формируется покрытие, вплавленное в подложку. В зависимости от материала анода (металлы, их сплавы, металлокерамические и керамические материалы) можно создавать слои с высокой износо-, жаро- и коррозионной стойкостью, высокими механическими, химическими электрофизическими свойствами. Формируемые электроискровым методом покрытия обладают, в силу сплавления с подложкой, высокой прочностью сцепления с подложкой. Наряду с указанными достоинствами метод ЭИЛ имеет ряд недостатков, которые ограничивают его более широкое применение в промышленности. К ним относятся: высокий уровень шероховатости обработанной поверхности детали, наличие трещин, несплошностей, высокий уровень пористости модифицированного слоя. Для снижения шероховатости модифицированной электроискровым методом поверхности наиболее активно используют методы, основанные на механическом воздействии на обработанную поверхность (поверхностнопластическая деформация, обкатка шариком, безабразивная ультразвуковая обработка и др.) [3-7]. Следует отметить, что применение методов поверхностно-пластической деформации не всегда приводит к желаемым результатам. Так, при обкатке шариком, незначительное превышение (на 10%) необходимого удельного усилия обкатки, обусловливает возникновение в поверхностном модифицированном слое микротрещин, способных
привести к разрушению деталей, особенно тех, которые в процессе работы подвергаются знакопеременным нагрузкам. Подобные проблемы возникают и при ультразвуковой обработке легированной поверхности. Снижение уровня шероховатости поверхности электроискровых покрытий можно достигнуть путем нанесения на них второго слоя методом гальванического электронатирания [8]. Данный способ позволяет повысить износостойкость электроискрового покрытия в (5-6) раз. В работе [9] для снижения шероховатости поверхности покрытия, нанесенного методом электроэрозионного легирования, в качестве заключительной операции после легирования соответствующим материалом проводится дополнительное «мягкое» легирование, суть которого заключается в распылении наиболее выступающих частей поверхности. В результате происходит сглаживание гребешков и, следовательно, снижается шероховатость поверхности. В [1014] повышение качества электроискрового покрытия осуществляли с помощью лазерной обработки. Дополнительная лазерная обработка в определенных режимах облучения приводит к увеличению микротвердости поверхностного слоя, адгезии покрытия к подложке, износо- и коррозионной стойкости.
Альтернативным методом модификации поверхности деталей, обработанных электроискровым методом, является облучение их концентрированными потоками энергии, в том числе, высокоинтенсивным импульсным электронным пучком [15-22]. К основным преимуществам импульсного электронно-пучкового облучения, по сравнению с традиционно используемым облучением лучами лазера, можно отнести значительно более высокий коэффициент полезного действия электронных источников, высокую эффективность энерговклада в поверхностный объем материала (малый коэффициент отражения электронов), возможность полного контроля и управления всеми параметрами облучения при высокой степени локализации энергии в поверхностном слое, значительно большую (>10 см2) площадь поверхности, обрабатываемой за импульс [22-26]. По сравнению с мощными ионными пучками [27-29], которые также могут использоваться для модификации поверхности материалов, низкоэнергетические (<30 кэВ) плотные электронные пучки генерируются с существенно более высоким коэффициентом полезного действия (>90 %) в частотно-импульсном («10 с-1) режиме при меньших (на порядок величины) ускоряющих напряжениях и не требуют создания специальной радиационной защиты, так как сопутствующее рентгеновское излучение экранируется стенками рабочей вакуумной камеры. Высокая энергетическая эффективность, более высокая однородность плотности энергии по сечению потока, хорошая воспроизводимость импульсов и высокая частота их следования выгодно отличают импульсные электронные пучки также и от импульсных потоков низкотемпературной плазмы при потенциальном использовании тех и других в технологических целях [30, 31].
Целью настоящей работы являлась разработка способа упрочнения стали, сочетающего электроискровое легирование и воздействие интенсивного электронного пучка
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Подготовка поверхности образцов стали 65Г (механическое шлифование и полирование) для последующего модифицирования;
2. Электроискровое легирование поверхности стали 65Г электродами из различных металлов (вольфрам, титан, медь);
3. Структурно-фазовая аттестация модифицированной
электроискровым методом поверхности стали 65Г;
4. Облучение интенсивным электронным пучком модифицированного слоя стали 65Г в режиме его плавления;
5. Структурно-фазовая аттестация поверхностного слоя стали 65Г, подвергнутой комплексной обработке, сочетающей электроискровое легирование и последующее облучение интенсивным электронным пучком;
6. Определение механических (микротвердость) и трибологических (износостойкость и коэффициент трения) свойств модифицированного слоя стали 65Г;
7. Выявление режимов обработки, позволяющих существенно повысить механические и трибологические характеристики стали 65Г.

Купить