Восстановление поверхностей трения деталей
01Штатная работа
- Микротвёрдость, HV
- 430HV
- Шероховатость Ra, мкм
- 1.20мкм
- Трение, μ
- 0.020
- Глубина упрочнения, мкм¹
- 0мкм
- Прирост размеров, мкм*
- Микротвёрдость, HV
- Шероховатость Ra, мкм
На чём основаны значения: · ·
* Расчётный прирост по результатам испытаний; зависит от конструкции механизма, условий эксплуатации и уровня износа перед обработкой.Модель процесса · 01 / 04
Штатная работа
Поверхности скользят по масляной плёнке. Ревитализант находится в масле в виде конгломератов 100–500 нм из твёрдых наночастиц в связующей фазе; пока плёнка разделяет поверхности, масло только переносит их.
Модель механизма · сотни нанометров
Пятно контакта двух вершин
Объёмная сцена недоступна в этом браузере.
Главные условия для ревитализации
Трение металла о металл
Металлические поверхности соприкасаются напрямую: активный компонент строит защитный слой в зонах микродеформаций и износа.
Смазка или топливо
Переносят активные частицы к поверхностям и служат источником углерода для кристаллической решётки металлокерамики.
Замкнутый цикл трения
Масло циркулирует, зубья и дорожки снова и снова входят в контакт, поэтому активные частицы постоянно попадают в зону трения.
01 · ШТАТНАЯ НАГРУЗКА
02 · РАЗРЫВ МАСЛЯНОЙ ПЛЁНКИ
03 · ФОРМИРОВАНИЕ ПОКРЫТИЯ
04 · СТАБИЛИЗАЦИЯ
Щёлкните шаг, чтобы показать его в сцене. Шаги 2–8 показаны в сцене на уровнях «Пятно контакта» и «Металл под „зёрнами“».
На чём основаны значения: · ·
Трение и шероховатость: после обработки ревитализантом и без неё
Лабораторное испытание на машине трения, 2002. Пара «диск и колодка»: сталь 40Х по чугуну СЧ-20, масло ИГП-30, 200 об/мин, ступенчатая нагрузка, 304 ч.
К концу испытания после обработки ревитализантом трение примерно в 4 раза, а шероховатость примерно в 3 раза ниже, чем без обработки.
Все 9 замеров после обработки ревитализантом: таблица
| Наработка, ч | Ra, мкм | μ |
|---|---|---|
| 0 | 1.2 | 0.121 |
| 21 | 0.75–0.85 | 0.113 |
| 70 | 0.6–0.65 | 0.112 |
| 113 | 0.5–0.55 | 0.103 |
| 139 | 0.4–0.45 | 0.096 |
| 169 | 0.25–0.35 | 0.071 |
| 206 | 0.15–0.22 | 0.047 |
| 261 | 0.1–0.14 | 0.019 |
| 304 | 0.08–0.1 | 0.011 |
Микротвёрдость поверхности трения
Два случая: лабораторное испытание с контролем и деталь после эксплуатации. Результат зависит от пары материалов, узла и режима работы.
800 Н, 0.5 м/с. Пустой кружок: то же масло без обработки ревитализантом, заполненный: после обработки ревитализантом.
Серый чугун, около 2000 ч работы. Контроля нет: поверхность трения сравнивается с основным металлом той же детали.
В лабораторном испытании микротвёрдость выросла от 8 % у бронзы до 2.4 раза у чугуна СЧМ. На гильзе поверхность трения примерно в 2.8 раза твёрже основы, а уже на глубине около 30 мкм твёрдость близка к основе.
Толщина зубьев: с обработкой и без
Тяговые редукторы электровозов, 2004–2005. Два электровоза: часть колёсных пар тяговых редукторов обработана, остальные на той же машине работали без обработки. Толщину зуба мерили штангензубомером по постоянной хорде до и после пробега 300–363 тыс. км.
Изменение толщины зуба колеса за пробег, мм
Расчётный слой на каждую сторону зуба 125–175 мкм
Расчётный слой на каждую сторону зуба 75–350 мкм
Обработанные зубья за пробег стали толще на 0.15–0.70 мм, необработанные на тех же машинах стёрлись на 0.15–0.75 мм. На первом электровозе выросли все 20 замеренных обработанных зубьев и уменьшились все 20 необработанных.
Толщина прироста определяется конструкцией узла (больше оптимальных заводских номиналов не нарастёт, процесс саморегулируется), а также начальным износом и условиями работы (характером нагрузки).
Микрофотографии
Снимки частиц, образцов и деталей из исследований покрытия и опыта на подшипнике.
Источники и ограничения
- Модель и масштаб 3D-сцена иллюстрирует предлагаемый механизм. Масштаб подобран по измеренной глубине повышенной твёрдости (20–30 мкм): показан фрагмент пары трения ≈ 0.7 × 0.27 мм, высота каждой детали ≈ 0.1 мм; масштабная линейка в сцене пересчитывается при вращении и приближении. Частицы ревитализанта (100–500 нм), неровности поверхности и модифицированный слой (2–10 мкм) показаны увеличенными. Нагрузка, температура и темп процесса условны (при 1× сценарий длится 54 с); сцена не рассчитывает свойства реального узла.
- Микротвёрдость и слой Числа в сцене взяты из лучшего измеренного случая: гильза цилиндра дизеля из серого чугуна после эксплуатации (2002), основной металл 430 HV, поверхность трения в среднем 1185 HV; повышенная твёрдость сохраняется на глубину 20–30 мкм¹, модифицированный слой на поперечных шлифах 2–10 мкм¹. В лабораторных испытаниях на машине трения (1998) с контролем без обработки ревитализантом прирост был скромнее: у стали 40Х на 12 % (≈583 → 655 HV), у чугунов в 1.7–2.4 раза (≈310 → 520–740 HV). Результат зависит от пары материалов, узла и режима работы.
- Трение и шероховатость Значения в сцене взяты из испытания на машине трения (2002): Ra соответствует серединам измеренных диапазонов; начальное μ = 0.020 до контакта является допущением иллюстрации.
- Размеры Толщина зубьев приведена в разделе измерений выше. Измеренный модифицированный слой (единицы микрометров) не объясняет прирост в десятые доли миллиметра; механизм изменения размеров в этих замерах не исследовался.
- ¹ Толщина и глубина диффузии Толщина покрытия и глубина градиентной диффузии зависят от конструкции конкретного узла и условий его работы, материалов пары трения (сталь, чугун, алюминиевые сплавы и др.), степени начального износа, условий эксплуатации во время и после обработки, дозировки ревитализанта и числа повторных обработок.
Протоколы испытаний и исследований предоставляются по запросу.