CC BY
13
Irina Bredikhina, graduate student (e-mail: irysiky@mail.ru), 89372001558 Samara state technical University, Samara, Russia Lavro Victor N. associate Professor (e-mail: lavro7@mail.ru )
Samara state technical University, Samara, Russia Nikolaev Aleksandr, post-graduate student (e-mail: mr.nikolaevalexander@yandex.ru) Samara state technical University, Samara, Russia
STUDY OF THE INFLUENCE OF THE CONDENSATION TEMPERATURE OF THE ION-PLASMA COATING TIN ON TRIBOTECHNOLOGIES PROPERTIES
Abstract: This article we study the dependence of the condensation temperature of the ionplasma coating TiN on tribological properties of ion-plasma coatings, naparennyj in steel R6M5.
Key words: tribological properties of ion-plasma coatings, wear resistance. УДК 621.762
ИССЛЕДОВАНИЕ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ИОННО-ПЛАЗМЕННОГО ПОКРЫТИЯ TiN НА ТВЕРДОСПЛАВНОЙ
ПЛАСТИНЕ ВК6 Лавро Виктор Николаевич, доцент (e-mail: lavro7@mail.ru) Николаев Александр Игоревич, аспирант (e-mail: mr.nikolaevalexander@yandex.ru) Климова Анастасия Евгеньевна, бакалавр Самарский государственный технический университет, г.Самара, Россия (e-mail: climowa.anastasia2013@yandex.ru)
В данной работе проведены исследования структуры, механических и триботехнических свойств ионно-плазменного покрытия TiN нанесенного на пластину из твердого сплава ВК6 при изменении частоты оборотов и величины нагрузки, действующей на испытуемое изделие.
Ключевые слова: триботехнические свойства, ионно-плазменные покрытия, износостойкость, трение скольжения, твердый сплав, резцы.
Нитрид титана широко известен как твердый, огнеупорной, устойчивый к коррозии и износостойкий материал. В большинстве случаев он используется в качестве покрытия, чтобы сохранить края стали и керамики для обработки инструментов, сверла, фрезы, резцы, пресс-форм, штампов.
Покрытия получали с использованием модернизированной вакуумно -дуговой установки «ЮНИОН».
Покрытия наносили на пятиугольные образцы диаметром 15мм и высотой 5мм из твердого сплава ВК6. Плоская поверхность образцов подвергалась шлифованию и полированию до Ra=0,2мкм. Образцы располагались в
вакуумной камере установки плоской поверхностью фронтально относительно плазменного потока с дистанцией нанесения 285 мм.
Технологические параметры конденсации покрытий:
- Напряжение на подложке U=150 (В);
- Давление азота в камере PN=5*10-5 мм.рт.ст.;
- Время конденсации т=30 мин;
- Температура конденсации Тк= 550о С
Являются постоянными при получении покрытий из различных катодов. Ток дуги испарителя Yд=100(А) для получения покрытия ТК
Металлографический анализ осуществляли на растровом электронном микроскопе (РЭМ) 1ео1 1БМ-6390Л. Структура полученных покрытий представлена на рис.1. и рис.2.
Рисунок 1- Структура капельной фазы покрытия
Рисунок 2 - Структура и размеры капельной фазы покрытия TiN
Для оценки триботехнических характеристик проведены испытания на сухое трение на трибометре У1А. По схеме торцевого трения вращения, при нагрузке 20,10 кгс, контр тело из стали 40Х (после т.о. ИЯС = 40) контактная площадь Бк=5,29 мм .
Рисунок 3 - а)образец на испытательном стенде трибометра У1А б) и схема
контр тела
Процесс изнашивания проводили на воздухе в условиях сухого скольжения со скоростями 850 и 580 об/мин.
Обработка экспериментальных данных осуществлялась с использованием программы «Power-Graph».
Результаты испытаний покрытий на износостойкость приведены на рисунках 4,5,6. Синим цветом изображен нормальный момент трения; Красным цветом изображена нормальная нагрузка.
1оо 150 гад '-Ж эоо 'да:
В
Рисунок 4 - Эпюра испытания образца (850об/мин; нагрузка 10кгс) и фотография поверхности образца после испытания
~I-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-г
0:01 40 0:03:20 0:05:00 Г; 36 -1П 0:00:20 0:10:00
Рисунок 5- Эпюра испытания образца (580об/мин; нагрузка 10кгс) и фотография поверхности образца после испытания
50
100
150
200
250
Рисунок 6 - Эпюра испытания образца (850об/мин; нагрузка 20кгс) и фотография поверхности образца после испытания
К основным свойствам покрытия, определяющих его главные функции в процессе трения, относятся износостойкость и коэффициент трения. Были выполнены сравнительные исследования трибологических свойств СВС-прессованных катодов, и покрытия Т1К.
Экспериментально определяли коэффициент трения /р, скорость износа покрытий у определялась по формуле:
У ■
(1)
рп
где Ип - толщина покрытия; ¿рп - время работы покрытия до появления первых очагов износа; ки - коэффициент износа.
Результаты экспериментальных данных трибологических свойств покрытий приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Номер образца Толщина (мкм) Сила трения (Сред.) (Н) Нормальная нагрузка (кгс) Коэф. трения (сред) Коэф. износа Скорость износа мкм/м время работы до разрушения (сек)
Образец 1 4 2,56 10 0,26 0,8 0,48 410
Образец 2 3 2,83 10 0,28 0,6 0,36 500
Образец 3 4 2,72 20 0,15 0,4 0,57 278
Интегральный параметр качества покрытия по методу АПИД отражает совокупность физико-химических свойств покрытий, определяющих, уровень износостойкости режущего инструмента с покрытиями. Это обстоятельство является объективным основанием диагностики качества покрытий методом анодно-поляризационного инициирования дефектов (методом АПИД). Назначением диагностики качества является контроль напряженного состояния и адгезии.
Задачей данного исследования является контроль качества твердосплавной пластины с покрытием Т1К. Полученные в ходе исследования данные занесены в таблицу 2.
Таблица 2.
Номер образца Qo Qn К
Образец 1 615 128 0,8
Образец 2 615 157 0,75
Образец 3 615 173 0,72
Для оценки качества покрытий используется интегральный параметр качества К, где Qo и Q количества электричества:
K=(Qo-Qi)/Qo; Так для первого образца: К1=(615-128)/615=0,8 Для второго: К2=(615-157)/615=0,75 Для третьего образца: К3=(615-173)/615=0,72.
Параметр К является безразмерным и нормированным. Высшее качество покрытия соответствует значению К=1, низшее К=0. Информативность параметра К обусловлена тем, что каждый вид дефектов делает вклад в величину Q2 вследствие этого К может служить объективной количественной характеристикой общей дефектности износостойких покрытий. Исходя из расчетов первое покрытие обладает наилучшим качеством покрытия, наихудшим обладает третий образец. Список литературы
1. Получение вакуумно-дуговых Ti-Al-N - покрытий с использованием многокомпонентных СВС - прессованных катодов [Текст] / А.П. Амосов, А. А. Ермошкин, А.Ф. Федотов, В.Н. Лавро, Е.И. Латухин, К.С. Сметанин, С.И. Алтухов // Заготовительные производства в машиностроении, 2011, № 8, с.43-45.
2. Вакуумно-дуговые покрытия, полученные из многокомпонентных СВС-прессованных катодов систем TiC-Al-Si [Текст] / А.А. Ермошкин, А.Ф. Федотов, В.Н. Лавро, К.С. Сметанин // 13-ая Международная научно-практическая конференция «Технология ремонта, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня». С-Петербург, 2011, с. 122-127.
Lavro Viktor Nikolaevich, associate professor Samara State Technical University, Samara, Russia Nikolaev Aleksandr Igorevich, graduate student Samara State Technical University Klimova Anastasia Evgenevna, student
(e-mail: climowa.anastasia2013@yandex.ru)
Samara State Technical University, Samara, Russia
INVESTIGATION OF TRIBOTECHNICAL PROPERTIES OF ION-PLASMA COATING OF TiN ON THE VK6 SOLID WOOD PLATE
In this work, the structure, mechanical and tribotechnical properties of the TiN ion-plasma coating deposited on a plate of VK6 hard alloy with a change in the speed of rotation and the magnitude of the load acting on the test article are studied.
Keywords: tribotechnical properties, ion-plasma coatings, wear resistance, sliding friction, hard alloy, incisors.
УДК 621
АНАЛИЗ СВЯЗИ ПРОЦЕССОВ ВОДОРОДНОГО ИЗНАШИВАНИЯ
И ОБРАЗОВАНИЯ ГИДРИДОВ
Лукашев Евгений Алексеевич, д.т.н., профессор, главный научный сотрудник, ОАО «Тураевское машиностроительное конструкторское бюро «Союз», г.Москва, (e-mail: elukashov@yandex.ru)
Сидоров Михаил Игоревич, к.т.н., первый заместитель директора -заместитель директора по научной работе, ФКП «НИИ «Геодезия», г.Красноармейск, (e-mail: info@niigeo.ru) Юрцев Евгений Сергеевич, начальник сводного отделения центра
технологического развития,
ФГУП «Научно-производственное объединение «Техномаш», г.Москва,
(e-mail: yurtsev@bk.ru)
В данной статье рассмотрены некоторые аспекты представлений о процессах образования и переноса водорода при взаимодействии материалов в узлах трения. Дана аналитическая оценка результатов исследований образования гидридов и водородного изнашивания с позиций трибохимии.
Ключевые слова: Модель, водородное изнашивание, водородное охрупчи-вание, электрохимия, гидриды
Для трибохимических исследований процесса водородного изнашивания материалов интерес представляют две задачи: водородная хрупкость металлов и перенос водорода с органического соединения на металл. В этом отношении поверхность фрикционного контакта может рассматриваться как поверхность металла катализатора, способного к образованию гидридов, и, с другой стороны, катализатора, который инициирует реакции деструкции органических веществ смазочного материала. Кроме того, эти взаимосвязанные процессы водородного износа и деструкции смазочного материала должны быть рассмотрены и с позиций механохимии, в частности трибохимии [1-4,7].
В связи с этим необходимо рассмотреть некоторые сведения, которые представляют интерес к гидридам с позиций катализа с участием органических соединений. Гидриды элементов делятся на три основных класса:
