CC BY
11Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли
Устройство содержит источник ионов 1, создающий пучок ионов 2, состоящий из катионов имплантируемого металла. Источник ионов закрепляют на торце обрабатываемого объекта 3, внутрь которого помещен зонд 4, выполненный на изоляционном жаропрочном основании, на котором установлен фокусирующий электрод 5. Горизонтальные управляющие электроды 6 и вертикальные управляющие электроды 7 изготовлены в виде сетки. Тормозящий электрод 8. Фланец 9, закрывающий другой торец обрабатываемого объекта, снабжен вакуумным уплотнением 10, в котором скользит шток 11, механически соединяющий зонд с управляемым электроприводом 12 пошагового перемещения, управляющий вход которого соединен с выходом полного совпадения блока срав -нения 14.
Программные входы блока сравнения 14 соединены с выходами блока электронной программы обработки 13. Измерительные входы блока 14 соединены с входами измерителя эквивалентного заряда 16. Выходы горизонтального, вертикального и полного совпадения блока сравнения 14 соединены с соответствующими входами блока управлявшего напряжения 15, а его вход питания соединен с минусовым выходом блока питания 18. Выходы напряжения блока 15
соединены с горизонтальными 6 и вертикальными 7 управляющими электродами зонда. Выходы временных интервалов блока 15 соединены с входами временных интервалов измерителя эквивалентного заряда 16, дифференциальный вход которого соединен с измерительным резистором 17, включенным между обрабатываемыми поверхностями объекта 3 и минусовым потенциальным выходом блока питания 18, минусовый фокусирующий вход которого соединен с входом блока фокусирующего напряжения 19, а его управляющий вход соединен с выходом полного совпадения блока сравнения 14. Выход блока 19 соединен с фокусирующим электродом 5, а плюсовой выход блока питания 18 соединен с тормозящим электродом 8 зонда [2].
Библиографические ссылки
1. Инженерия поверхности деталей / под ред. А. Г. Суслова. М. : Машиностроение, 2008. 210 с.
2. Устройство для ионно-лучевой обработки внутренних поверхностей волноводов миллиметрового диапазона волн / Б. Н. Казьмин, И. В. Трифанов, Л. И. Оборина, А. В. Сутягин. Положительное решение по патенту № 20111122284 от 18.06.2012.
B. N. Kazmin, L. I. Oborina, B. N. Ismaylov, V. M. Shelkovsky, I. V. Trifanov Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
WORKING OUT OF THE DEVICE FOR IONIC-BEAM PROCESSING OF INTERNAL SURFACES OF WAVE GUIDES OF THE MILLIMETRIC WAVE BAND
The device for ionic-beam processings of internal surfaces of the wave guides, providing high quality of drawing of thin films at the expense of regulation of parametres of process on an ionic current катионов, implanted on processed surfaces is shown.
© Казьмин Б. Н., Оборина Л. И., Исмаылов Б. Н., Шелковская В. М., Трифанов И. В., 2012
УДК 621.7.22
Д. А. Карабарин, Г. Ф. Тарасов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
ОСОБЕННОСТИ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СТАЛЕЙ С АБРАЗИВОМ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
Рассмотрены особенности контактного взаимодействия материалов с абразивными частицами, а также формирование доминирующего вида изнашивания в процессе пластического деформирования материалов при низких температурах.
Абразивное изнашивание, по сравнению с другими видами изнашивания, характеризуется рядом особенностей: высокой степенью концентрации контактных напряжений в поверхностном слое материала; сильно выраженной дискретностью контакта и взаимной независимости фрикционных контактов вследствие различия абразивных частиц по размерам. Это обусловливает создание на поверхности материала, взаимодействующего с частицами абразива, широкого спек-
тра контактных напряжений, характер распределения которых и предельные числовые значения зависят от условий этого взаимодействия (свойств материала, твердости и размеров абразивных частиц и т. д.). Различие уровней возникающих контактных напряжений ведет к формированию на поверхности материала различных механизмов изнашивания. В зоне контакта с абразивом на поверхности трения могут реализовы-ваться одновременно несколько механизмов разруше-
(Решетневскце чтения
ния: микрорезание (хрупкое или вязкое), упруго-пластическое оттеснение материала (усталостное разрушение), полидеформационное разрушение (разрушение при повторном деформировании материала).
Формирование доминирующего механизма изнашивания (микрорезание, полидеформационное изнашивание, усталостное разрушение поверхности трения и т. д.), при прочих равных условиях, зависит, главным образом, от степени закрепленности абразивных частиц, контактирующих с материалом. Частицы абразива могут находиться в трех состояниях: закрепленном, свободном и полузакрепленном. Вид закрепления абразивных зерен определяет их поведение при воздействии на контактируемый материал. Режущие кромки закрепленных абразивных частиц ориентированы в строго определенном направлении и не меняют его в процессе взаимодействия с материалом. На поверхности последнего наиболее вероятно доминирование микрорезания. Свободные абразивные частицы имеют произвольную ориентацию и могут изменять ее в процессе контактирования с изнашиваемым материалом под воздействием сил трения, возникающих между абразивной массой и изнашиваемой поверхностью. Преобладающим видом разрушения поверхности трения при таком контакте являются полидеформационные и усталостные процессы. Полузакрепленные абразивные частицы вызывают и микрорезание, и пластическое деформирование контактирующего с ними материала.
При исследовании влияния на износостойкость любого из приведенных параметров его изменение вызывает неизбежное изменение всех других параметров или их части. Например, изменение твердости материала соответствующей термической обработкой, ведет к безусловному изменению всех физико-механических свойств: ов, от, ан, 5, Е и т. д. При низких температурах все эти составляющие изменяются и количественно и качественно. Величины Е, св и ст возрастают, аналогичным образом может изменяться и твердость материала. Характеристики вязкости ан и пластичности (у и 5) при понижении температуры снижаются, материал переходит в хрупкое состояние. Понижение температуры ведет и к изменению степени закрепленности абразивных частиц, а также снижению изнашивающей способности абразивного материала, например шлифовальной шкурки.
В реальных условиях абразивного изнашивания наиболее вероятными являются смешанные процессы, протекающие на поверхности трения и характеризующиеся упруго-пластическим деформированием поверхностного слоя материала. В результате воздей-
ствия абразивных частиц на материал может происходить микрорезание (отделение частиц материала при однократном контакте его с абразивной частицей); упругое (усталостное изнашивание) или пластическое оттеснение (полидеформационное разрушение - отделение частицы износа происходит в результате многократного деформирования материала). При скольжении по абразивной поверхности в материале могут протекать все виды изнашивания одновременно, т. е. на одной поверхности реализуются все виды изнашивания, что подтверждается анализом микрогеометрии изношенных поверхностей деталей, и, в первую очередь режущих органов землеройных машин. На поверхностях указанных деталей совершенно отчетливо видны отдельные царапины, являющиеся результатом микрорезания абразивными частицами грунта и участки гладкой поверхности, которые возникли в результате многократного упруго-пластического воздействия на них частиц абразива (на таких поверхностях протекает процесс усталостного изнашивания). На отсутствие однозначности механизма абразивного изнашивания указывается и в работе.
Вероятность протекания того или иного вида разрушения поверхности материала абразивными частицами изменяется в широком диапазоне условий изнашивания, определяющихся механическими свойствами и формой абразивных частиц, степенью их закрепленности, свойствами изнашиваемого материала и т. д. Наиболее характерным сочетанием процессов разрушения являются микрорезание и полидеформационное разрушение в совокупности с усталостным.
Воздействуя на материал, абразивные частицы формируют в поверхностном слое вполне определенный вид изнашивания, соответствующий данным конкретным условиям взаимодействия материала и абразива. Изменение условий взаимодействия абразива и материала в некотором диапазоне (изменения нагрузки, скорости скольжения, марки абразива или его геометрической формы и т. д.) не влияет на физическую сущность процессов, происходящих в зоне контакта, но оказывает существенное влияние на количественную оценку протекания того или иного процесса изнашивания. Происходит переход от одного доминирующего вида изнашивания к другому (например, от микрорезания к полидеформационному разрушению или наоборот).
При низких температурах соотношение режущих и деформирующих частиц абразива изменяется, что связано с изменением физико-механических свойств материалов и состояния абразива. Уменьшается число циклов передеформирования материала до его разрушения.
D. A. Karabarin, G. F. Tarasov Siberian State Aerospace University Academician M.F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
PARTICULARLY CONTACT INTERACTION OF STEEL WITH ABRASIVE
AT LOW TEMPERATURES
In the proposed article the features of contact interaction of materials with abrasive particles. Formation of dominant species during plastic deformation wear rate of materials at low temperatures.
© Карабарин Д. А., Тарасов Г. Ф., 2012
