Рис. 42. Алмазное выглаживание:
1 – алмазный индентор радиусом r; 2 – держатель; 3 – обрабатываемая деталь; P – сила; S – продольная подача
Упрочнение ультразвуковым инструментом (УЗО). Наибольшего по-
вышения прочности металлов можно достичь при замене статического способа деформирования импульсным (рис. 43).
Ультразвуковой инструмент под действием сил – статической и значительно большей динамической, создаваемой колебательной системой (ультразвуковым генератором 1, магнитострикционным преобразователем 2 и концентратором 3) – пластически деформирует поверхностный слой детали, предварительно обработанной резанием, и тем самым упрочняет его, одновременно сглаживая неровности поверхности. Статическая сила создается действием груза, перемещающегося по направляющим, или другим способом.
Рис. 43. Упрочнение ультразвуковым инструментом
Технологии ХАДО и РВС
Технологии ХАДО и РВС обеспечивают восстановление размеров изношенных деталей с одновременным упрочнением поверхностного слоя. Суть технологий заключается в нанесении металлокерамического слоя.
ХАДО-технология - это технология восстановительного ремонта машин, узлов и механизмов, которые не имеют механических повреждений в режиме штатной эксплуатации (без разборки и нарушения технологического процесса) т.е. в процессе их эксплуатации.
132
ХАДО – это состав, который в маслах, в том числе и синтетических, и прочих носителях очень быстро растворяется. Количество состава, необходимое для обработки не меняет вязкость масла. Масла рассматриваются как носители состава и как среда для теплообмена. Тип и качество масел не имеют значения.
ХАДО не является абразивоподобным материалом. ХАДО никогда и ни при каких условиях не может стать первопричиной разрушения механизма, даже если будет допущена его многократная передозировка.
ХАДО работает только там, где есть трение, то есть выделяется энергия, необходимая для прохождения реакции замещения.
Этапы работы хадо-технологии
Состав ХАДО-геля – это многокомпонентная мелкодисперсная смесь природных минералов, добавок и катализаторов. Основная особенность состава заключается в том, что они способны образовывать с поверхностным слоем металла в местах трения и контакта металлокерамический защитный слой.
Условно работу ХАДО-технологии можно разделить на следующие эта-
пы:
–ссходное состояние;
–суперфинишная операция и домол частиц ХАДО выступами микрорельефа;
–очистка микрорельефа пятен контакта сопряженных деталей;
–плотная нагартовка домолотых частиц ХАДО в углубления микрорельефа контактируемых поверхностей деталей;
–образование новых кристаллов.
Висходном состоянии поверхность трения и контакта сопряженных деталей состоит из пиков и углублений, забитых продуктами износа и разложения масел и присадок (1).
Когда механизм включается в работу, нагрузка сближает поверхности трения, выступы микрорельефа рвут пленки, создаваемые маслом и присадками, и набегают друг на друга. При этом они сламываются и добавляют в масло некоторое количество металла, которые также становятся загрязнителями. В местах слома выступов происходят микровспышки, которые разрушают масла и присадки и превращают их в загрязнители (2).
– штатная смазка
– частицы загрязнителей
– частицы метала
– микровспышка
– частицы ХАДО
При очередном акте трения и контакта сламываться будут очередные выступы микрорельефов, добавляя в масло очередные порции загрязнителей.
133
Если рассматривать частицы ХАДО относительно выступов и углублений микрорельефа, то они являются достаточно крупными (3). Выступы микрорельефа, как зубья своеобразной мельницы, размалывают их. При размоле происходит интенсификация процессов микросваривания и микросхватывания, так как большое количество микровыступов будет сломано от контакта с частицами ХАДО. В местах слома при больших температурах (900…1200 °C) в результате микрометаллургических процессов в своеобразных микротигельках почти мгновенно протекает реакция замещения с образованием новых кристаллов. При этом остальная масса металла быстро снимает тепло из зон контакта. Это является необходимым условием для кристаллизации такого расплава (4).
Таким образом, в местах выступов появляются первые пятна металлокерамического защитного слоя. Толщина этих пятен небольшая, так как даже при значительных энергиях слома срабатывает небольшое количество частиц ХАДО. В ходе разлома частицы размалываются вплоть до элементарных, которые уже имеют определенную структуру. Позже, в процессе домола происходит механическое удаление загрязнителей из углублений микрорельефа.
Практика показала, что особая форма микрочастиц ХАДО (микрочешуйки) и соответствующие добавки в ХАДО способны более качественно очистить микрорельеф, чем это делают сейчас моющие средства.
При очистке микрорельефа в масло выбрасывается большое количество ранее утрамбованных и притертых загрязнителей (продукты износа и разложения смазок). Очень большое их количество может сильно повлиять на эффективность операции плотной нагартовки. В этом случае необходимо менять масло.
Микрочастицы ХАДО способны очистить микрорельеф практически от всех загрязнителей (присадки, модификаторы трения, кондиционеры металла). Если очистка идет нормально, то уже через 1 час приработки ХАДО можно зафиксировать изменения в параметрах работы механизма.
Плотная нагартовка домолотых частиц ХАДО в углубления микрорельефа контактируемых поверхностей деталей предназначена для плотного контакта частиц ХАДО между собой и с металлом поверхностного слоя. Она обеспечивается:
–абсолютной спайностью микрочастиц ХАДО
–ориентированием частиц в направлении наименьшего механического сопротивления
Вкаждой точке поверхности трения электромагнитные микрополя выстраивают микрочастицы ХАДО в определенном порядке. Абсолютная спайность обеспечивает восстановление сил межкристаллитного взаимодействия частиц, а выступы микрорельефа при контакте еще и утрамбовывают части-
134
цы. В результате нагартовки поверхность становится такой плотности, что по твердости превосходит металл, на котором происходит приработка ХАДО
(5).
Врезультате прохождения описанных выше операций уже происходит более эффективная защита от износа, чем это обеспечивают штатные смазки
иприсадки. Снижается тепловыделение на поверхности и более эффективно работает хоть и загрязненный масляный клин.
Врезультате плотной нагартовки обеспечивается плотный контакт микрочастиц ХАДО и соответствующих добавок к нему с металлом приповерхностного слоя пятна контакта. В присутствии катализаторов и выделяемой при трении энергии начинается образование новых кристаллов с более объемной кристаллической решеткой (6). Образующаяся масса кристаллов начинает "приподниматься" над поверхностью пятна контакта и компенсирует износ. Оставшиеся частицы ХАДО накапливаются на поверхности образующегося слоя и выравнивают его. Толщина слоев пропорциональна количеству частиц, нагартованных в микроуглублениях рельефа, и энергии, выделяемой при трении и контакте, то есть пропорциональна износу (7).
Толщина слоя регулируется автоматически. Если есть энергия при трении и контакте, то он растет. В результате роста компенсируются зазоры, снижается выделение энергии на поверхности. Все это приводит к прекращению реакции замещения и дальнейшего роста слоя.
Основные свойства металлокерамического защитного слоя
•Микротвердость поверхностей 400-450 кг/мм2
•Коэффициент трения: 0.003-0.007
•Сжимающие напряжения: 250 кг/мм2
•Устраняет на 100% контакт "металл-металл", заменяя его на контакт "металлокерамика-металлокерамика"
•Не является чужеродным к сталям, с которыми образовался, так как между ним и поверхностными слоями деталей нет резкой границы. Удерживается на поверхности стали лучше, чем хром, никель и различные наплавки
•Полностью устраняет водородное растрескивание поверхностей трения деталей
•Высокая коррозионная стойкость
•При деформациях и ударах не скалывается
•Может быть возобновлен по мере его изнашивания путем повторной ХАДО-обработки
Разработчик и производитель ХАДО технологии является ООО «ХАДО», г. Харьков, Украина, которому принадлежат все авторские и патентные права
135