1 Состояние вопроса исследования и актуальность работы
Эксплуатационные параметры изделия определяются в основном характеристиками поверхностного слоя и загруженности деталей. Поэтому экономически оправдывает себя применение специальных покрытий, обеспечивающих нужный комплекс свойств поверхности.
Одним их эффективных прогрессивных технологических процессов нанесения покрытий является плазменное напыление. Однако применение таких покрытий в высоконагруженный узлах трения ограничено существующим уровнем прочностных свойств, достигаемых при напылении. Это обусловлено двумя причинами: во-первых, возникающие в процессе эксплуатации при контактном трении сдвиговые и растягивающие напряжения приходятся непосредственно на слои покрытия; во-вторых, структурная неоднородность покрытий и внутренние отрицательные напряжения в них приводят к недостаточной прочности покрытий (когезионной и адгезионной) и пористости. Сочетание указанных высоких эксплуатационных нагрузок с недостаточными прочностными характеристиками не обеспечивает необходимой надежности покрытий. Указанных недостатков можно частично избежать при дорогостоящих вакуумных методах получения покрытий, в частности, ионной бомбардировкой в вакууме, и которые также необходимо подвергать отделочно-упрочняющей обработке для повышения сопротивляемости износу различного рода [1, 2]. Однако более технических и экономически более эффективен подход упрочнения в открытой атмосфере термо- и электромеханическими методами [3-10]. Что касается ионно-плазменных вакуумных покрытий, то проведенные исследования показали, что получение положительного эффекта возможно при использовании как виброабразивного шлифования, так и струйно-динамического способа упрочнения микрошариками [11]. Термо- и электромеханическое упрочнение покрытий позволяет значительно снизить трудоемкость последующей механической обработки нанесенного слоя или вообще её исключить, т.е. назначить её в качестве финишной операции. Известно, что применительно к поверхностям сложной формы наибольший эффект позволяют получить методы виброударного абразивного шлифования газотермических теплозащитных покрытий в специальных устройствах [10].
Исследования ТМО покрытий осуществлялось по схеме, представленной на рисунке 1, с помощью приспособления, представленного на рисунке 2, которое устанавливалось на суппорте токарного станка.
На экспериментальной плазменной установке [14] термомеханическому упрочнению подвергали покрытия ПГ-СР4 на основе никеля и хрома с флюсующими добавками дисперсностью 50-80 мкм. Упрочнение покрытий при их кратном оплавлении в общем цикле обработки достигалось за счет изменения микроструктуры и фазового состава сплава, а именно: периодическое оплавление вызывало расплавление и переплавление фазовых составляющих, сопровождающееся измельчением блоков кристаллической решётки и формированием закалочных структур. Технологический процесс формирования покрытий осуществлялся с помощью экспериментальной установки. Установка включала в себя помимо источника питания, плазмотрона и балластного сопротивления еще реле времени для регулирования нагрева покрытия образца путём периодического нагрева с регулируемой продолжительностью. Вследствие инерционности процесса нагрев образца снижался до прекращения через 7-10 секунд. Этого времени было достаточно для оплавления покрытия при общем нагреве образцов не более 270 0С.
