Финишная антифрикционная безабразивная обработка (фабо)

Для обеспечения высокой несущей способности контактирующих поверхностей трения все большее распространение находит финишная антифрикционная безабразивная обработка поверхностей трения деталей. Этот метод разработан Д.Н.Гаркуновым и В.Н.Лозовским. В настоящее время под ФАБО понимают различные способы финишной обработки, основанные на использовании в процессе трения явлений схватывания поверхностей и избирательного переноса (ИП).

Сущность ФАБО состоит в том, что поверхности трения деталей покрывают тонким слоем (1-5 мкм) меди, латуни, бронзы или другими антифрикционными твердосмазочными материалами, вследствие чего они приобретают высокие антифрикционные свойства и контактную жесткость. Методом ФАБО можно уменьшить шероховатость грубых поверхностей с Ra > 0,63 мкм, а шероховатость поверхностей с величиной Rа = 0,63—0,16 мкм остается без изменений. Структура образующейся после ФАБО пленки пористая, поэтому она хорошо впитывает смазку. Перед ФАБО поверхность обезжиривают и обрабатывают металлоплакирующим раствором, который в процессе трения разрыхляет окисную пленку на стальной поверхности, пластифицирует поверхность медного сплава и создает условия для схватывания его со сталью. Предварительно детали можно шлифовать, точить, развертывать или хонинговать. ФАБО можно проводить на токарных, сверлильных, хонинговальных, суперфинишных и других металлорежущих станках. ФАБО гарантирует получение слоя меди, латуни или бронзы толщиной 4-6 мкм на стали или чугуне. Шероховатость покрытия составляет Rz = 0,6-l,2 мкм. При нанесении покрытий в течение 15 мин и более, особенно при трении без включения подачи штифта, на поверхности детали возникает избирательное растворение легирующих элементов из меди, латуни или бронзы, появляется предпосылка осуществления избирательного переноса материала. Натертый слой еще более сглаживается, приобретая красноватую окраску. Толщина слоя в условиях избирательного переноса составляет 1-3 мкм. Площадь фактического контакта возрастает в десятки раз, а материал деталей испытывает лишь упругие деформации.

Образующуюся в процессе трения пленку называют "сервовитной" (от латинского servo-witte - спасать жизнь) или самогенерирующейся. Образование этой пленки относится к новому классу самоорганизующихся явлении неживой природы, изучение которых только началось. Сервовитная пленка может возникнуть под действием, как смазочного материала, так и условий нагружения. Пара трения, в которой возбуждается и активно поддерживается эффект избирательного переноса, характеризуется следующими особенностями: возникающая сервовитная пленка имеет, благодаря эффекту избирательного растворения, дефектную дислокационную структуру, которая может придать пленке свойства квазижидкости, благодаря чему могут быть уменьшены силы трения и одновременно существенно увеличена реальная поверхность контакта.

Самообразование сервовитного слоя в зоне контакта бронза-сталь в среде смазочного материала, обеспечивающего избирательный перенос, происходит при сравнительно малом расходе материалов. При этом добавление в смазочный материал незначительного количества слоеобразующих медьсодержащих присадок способствует уменьшению расхода цветных металлов на образование сервовитного слоя. Установлено, что благоприятное воздействие сервовитного слоя проявляется даже в том случае, когда толщина его в зоне контакта составляет всего несколько атомных слоев. Толщина пленки при избирательном переносе в 10-40 раз меньше толщины приработочных покрытий, полученных гальваническими способами.

Процесс образования сервовитной пленки при трении в паре сталь-сталь следующий. Пленка образуется, если в металлоплакирующих смазочных материалах содержатся мелкие частицы (порошки) бронзы, меди, свинца, серебра и др. При использовании глицерина или консистентной смазки ЦИАТИМ-201 с добавлением порошков стальные поверхности деталей покрываются пленкой, состоящей из материала порошков. Такие пленки обладают высокой пластичностью, они пористы и содержат в порах смазочный материал

В настоящее время основные способы ФАБО можно разделить на две группы:

1. Нанесение металлических покрытий: фрикционно-механическим способом прутковым инструментом; фрикционно-химическим способом.

2. Нанесение слоистых твердосмазочных покрытий в виде графита, дисульфида молибдена и других соединений контактным намазыванием, в суспензии твердой смазки или специальными методами хонингования.

Сущность фрикционно-химического способа заключается в том, что ФАБО в металлоплакирующих рабочих средах, содержащих в своем составе поверхностно-активные вещества и химические соединения металлов, способных восстанавливаться на поверхностях обрабатываемых деталей при воздействии роликов, дисков, брусков, щеток или других инструментов из неметаллического или металлического материалов. Данные исследования представляют интерес для восстановления шеек коленчатых валов под очередной ремонтный размер с последующей обработкой их по предлагаемой технологии.

Использование предлагаемого решения позволяет повысить качество обрабатываемых поверхностей за счет нанесения на поверхность металлических пленок с низким коэффициентом трения, а также поверхностно-пластического упрочнения поверхности с формированием на ней регулярного микрорельефа, что улучшает эксплуатационные свойства.