инженерия поверхности деталей машин

Уфа : УГАТУ, 2009 Т.12, № 4(33). С. 106–112 ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ УДК 621.81 В. С. МУХИН, А. М. СМЫСЛОВ ИНЖЕНЕРИЯ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН Поверхность деталей машин рассмотрена как некоторый технический объект в виде системы, предопределяющей связь параметров поверхности на этапах конструирования, технологии производства и эксплуатации. Показано, что вследствие технологической наследственности при изготовлении детали и релаксационных процессов при ее эксплуатации постоянно имеют место изменения химических и физико-механических свойств металла поверхностного слоя. Указывается на возможность кардинального модифицирования поверхности методами нанотехнологий. Нестационарность резания; диссипация; энтропия; износ инструмента Инженерия поверхности («surface engineering») относится к одному из новых направлений в науке и технологии, включающему традиционные и инновационные процессы модифицирования поверхности изделий, создающие на ней композиционный материал со свойствами, отличающимися от свойств основного материала. 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА Инженерия поверхности относится к различным областям современного материаловедения и базируется на научных и технологических основах получения поверхностных слоев с необходимыми свойствами непосредственно в основном материале, а также нанесение на него различными методами прочно с ним связанных слоев другого материала. При этом в инженерию поверхности входят как традиционно распространенные методы модифицирования, например, деформационное упрочнение, так и современные высокоэффективные и во многих случаях единственно возможные инструментально-физические методы, такие, как плазменная обработка в ионных пучках, в тлеющем разряде, обработка потоками электронов и др. 2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ Наиболее остро проблема поверхности встала в шестидесятые годы, когда было принято решение многократного увеличения ресурса ГТД. Уже тогда стало ясно, что оптимизацию процесса резания, выполняемую про- Контактная информация: (347)273-07-63 фессором А. Д. Макаровым, следует проводить не только с точки зрения минимизации интенсивности износа инструмента, но и с учетом получаемой структуры, свойств, напряженности поверхностного слоя детали. Вследствие важности проблемы поверхности было создано Международное общество по термической обработке и инженерии поверхности. Генеральным секретарем общества является Роберт Б. Вуд (Великобритания). 3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ При решении проблемы обеспечения прочности технологическими методами приходится решать целый ряд взаимосвязанных задач, относящихся к областям материаловедения, конструирования, технологии, диагностики, управления, моделирования и др., безусловно, с учетом экономических и экологических аспектов. Касаясь решения этих задач, следует отметить, что технологическое воздействие на заготовку, как правило, приводит к кардинальным изменениям физико-механических свойств, химического и структурно-фазового состава металла поверхностного слоя. Для каждого процесса эти изменения разные, но они всегда имеют место. При формообразовании резанием, например, вследствие весьма высоких температур и контактных нагрузок, скорости и интенсивности пластической деформации, адгезионного и диффузионного проц