3. Розробка методів підвищення зносостійкості поверхні гільзи

Існуючі технологічні методи забезпечення зносостійкості поверхонь деталей вузлів тертя підрозділяють на декілька груп: хіміко-термічні, об’ємне і поверхневе загартування, електрохімічні, хімічна обробка, механотермічні, наплавлення зносостійких шарів, напилення порошкових покриттів, іонно-плазмова обробка, плакування, механічне зміцнення та ін.

3.1. Хіміко-термічні методи підвищення зносостійкості

Розрізняють такі види термічної обробки: відпал, нормалізація, загартування і відпуск.

Відпал. Відпалом називають нагрівання до високих температур, видержування і повільне охолодження разом з піччю.

Розрізняють такі види відпалу: рекристалізаційний, дифузійний, на зернистий перліт, ізотермічний, повний і неповний. Відпал підвищує пластичність, зменшує внутрішні напруження, понижує твердість сталей.

Нормалізація. Нормалізацією називають нагрівання до високої температури, видержування і повільне охолодження на повітрі. Нормалізація доводить сталь до дрібнозернистої та однорідної структури. Твердість і міцність сталі після нормалізації вищі, ніж після відпалу.

Загартування сталі. Загартуванням називають нагрівання до високої температури, видержування і швидке охолодження (у воді, мінеральній оливі та інших охолоджувачах). Є такі види загартування: в одному охолоджувачі; перервне; ступінчасте; ізотермічне; поверхневе та ін. Загартування сталей забезпечує підвищення твердості, виникнення внутрішніх напружень і зменшення пластичності. Твердість збільшується у зв'язку з виникненням таких структур: сорбіт, троостит, мартенсит. Практично загартуванню піддається середньо- і високовуглецеві сталі.

Відпуск сталі. Відпуском називають нагрівання до температур нижче 973 0К, видержування і повільне охолодження на повітрі.

Розрізняють три види відпуску: низький (нагрівання до температури 473 0К; середній (573-773 0К); високий (773-973 0К). Після відпуску в деякій мірі зменшується твердість і внутрішні напруження, збільшується пластичність і в'язкість сталей. До цього приводить зміна структур після відпуску. Структура мартенситу сталі переходить відповідно в структуру трооститу і сорбіту. Чим вища температура відпуску, тим менша твердість відпущеної сталі і тим більша її пластичність та в'язкість.

Відпуск, в основному, проводять після загартування для зняття внутрішніх напружень. Низький відпуск застосовують при виготовленні різального інструменту, вимірювального інструменту, цементованих деталей та ін; середній - при виробництві ковальських штампів, пружин, ресор; високий - для багатьох деталей, що зазнають дії високих напружень (осі автомобілів, шатуни і т.п.)

3.2.Електрохімічні методи підвищення зносостійкості

Електрохімічне знежирення (процес видалення жирів та олій зповерхні виробу) може відбуватися на катоді, на аноді і може бутикомбінованим - на катоді з наступним короткочасним переключенням наанод.

Процес електрохімічного знежирення на катоді полягає вомиленні жирів гідроксильних іонами, концентрація яких у катода буваєпідвищеної завдяки виділенню газоподібного водню, що сприяємеханічному відриву крапельок жирів та олій.

При поляризації оброблюваних виробів полегшується видалення з їхповерхні жирових забруднень: при збільшенні поляризації зменшуєтьсяміцність прилипання масла до оброблюваної поверхні і збільшуєтьсязмочувані металу водою.

Механізм процесу анодного знежирення аналогічний катодного, алешвидкість знежирення на аноді менше, що пояснюється меншою лужністюу анода і тим, що виділяється на аноді кисень слабше впливає наобділені жирів та олій від поверхні виробів.

Електрохімічне травлення (видалення з поверхні виробів різнихоксидів і продуктів корозії) для очищення від забруднень виробляють урозчинах кислот, що містять різні добавки (наприклад, інгібіторкорозії), в лужних розчинах чи розплавах при постійному або змінномуструмі. Електрохімічне травлення використовують для здійсненняелектрохімічного фрезерування з метою отримання заданого «малюнка» наповерхні деталі локальним анодним розчиненням металу. Місця, якіне повинні піддаватися розчинення, покривають шаром фоторезісторногоматеріалу. Таким чином можна провести обробку деталей типу друкованихплат, перфорування, травлення в декоративних цілях.

Важлива область використання електрохімічного травлення - розвитокповерхні (збільшення питомої площі поверхні). Найбільш широкезастосування має травленняалюмінієвої фольги в хлоридних розчинах для електролітичнихконденсаторів, цей процес дозволяє підвищення ефектив -сить питому поверхню в сотні разів і збільшити питому ємністьконденсаторів, зменшити їх розміри.

Розвиток поверхні методом електрохімічного травлення застосовуютьдля поліпшення адгезії металу із скла чи кераміки в електронній техніці,посилення зчеплення покриття з металом при емалювання металевихвиробів та ін анодним травлення знімають дефектні гальванічні покриття здеталей.

Електрохімічне полірування полягає у переважній анодномурозчиненні виступів на шорсткуватої поверхні і призводить до досягненнянизькій шорсткості або дзеркального блиску поверхні (глянцеваніе)

Вирівнювання поверхні і її глянцеваніе обумовлені двомарізними, але взаємопов'язаними процесами:

1. Освітою на аноді відносного товстого вузького шару зпродуктів розчинення. Такий шар обумовлює вирівнювання поверхні;на вершинах мікровиступов поверхні він значно тонше, ніж узападинах, і опір його в западинах значно вище, ніж навиступах, тому щільність струму на поверхні дна западин буде менше,ніж на виступах. Цим пояснюється переважне розчиненнямікровиступов і згладжування поверхні.

2. Освітою і видаленням тонкої оксидної плівки, яка товщі підзападинах і тонше на мікровиступах поверхні анода. При їх усуненняпідвищується оптична гладкість поверхні і посилюється блиск.

Електроліт для полірування повинен бути стійкий до роботи і володітишироким робочим інтервалом щільності струму і температури. Він не повиненроз'їдати полірована поверхня вироби.

При електролітичному поліруванні міді, мідних гальванічнихпокриттів, латуні в якості електроліту використовують 74% ортофосфорноїкислоти, 6% хромового ангідриду, 20% води при анодного щільності струму 30 -  50 а/дм2і температурі електроліту 20 - 40 (С. Тривалість обробки 1 - 3 хв.

Електрохімічне оксидування має два основні різновиди:отримання бар'єрних тонких плівок (товщиною до мкм) і пористих товстих (додекількох сотень мкм) анодних оксидних плівок.

Бар'єрні плівки отримують у розчинах електролітів типу H3BO3 НЕрозчиняють оксиди, зазвичай в два етапи. На першому етапі - в гальванічнихумовах, при цьому напруга збільшується в часі, а товщина оксидноїплівки пропорційна кількості електрики. Після досягнення заданогонапруги режим змінюють на електростатичний - струм знижується в часі,діелектричні властивості оксидної плівки підвищуються. Одна з найбільшважливих галузей застосування бар'єрних оксидних плівок - отриманнядіелектричного шару електролітичних конденсаторів.

Пористі анодні оксидні плівки вирощують в агресивних завідношенню до оксиду електролітах, наприклад, у 15%-ної H2SO4, при постійномунапрузі. Такі плівки складаються з двох шарів: тонкого бар'єрного ізначно більше товстого пористого. Вони широко застосовуються якдекоративно-захисних покриттів.