Технологическое обеспечение износостойкости и усталостной прочности титановых сплавов при поверхностном упрочнении высокоэнергетическими комбинированными воздействиями тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Романенко Михаил Дмитриевич

• Романенко Михаил Дмитриевич
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Романенко Михаил Дмитриевич

Введение

1. Технологии повышения усталостной прочности и износостойкости титановых сплавов

1.1 Обзор современных технологий высокоэнергетического воздействия на структуру, механические и служебные свойства титановых сплавов

1.2 Комбинированные методы поверхностного упрочнения титановых сплавов

1.3 Параметры качества поверхностного слоя после различных видов упрочнения, их влияние на выходные производственные показатели

1.4 Обоснование выбора титановых сплавов и технологий ЭМО, БУФО и старения

Выводы по главе

2. Технологии и режимы, оборудование, оснастка. Исследуемые материалы и методики анализа

2.1 Технология реализации многопереходной упрочняющей обработки титановых сплавов

2.2 Методика металлографического, рентгеноструктурного, электронно-микроскопического анализа структуры, определения микротвердости и параметров шероховатости образцов

2.3 Методика проведения усталостных и износных испытаний титановых образцов

Выводы по главе

3. Результаты структурно-фазового, химического анализа и измерения микротвердости и шероховатости после высокоэнергетических воздействий

3.1 Структурные, рентгеноструктурные и фазово-химические изменения поверхности титановых образцов в результате ЭМО, БУФО, старения

3.2 Исследование влияния режимов упрочнения ЭМО, БУФО, старения на микротвердость

3.3 Анализ влияния технологических параметров при ЭМО переменным, постоянным током и БУФО на микрогеометрию поверхности

3.4. Остаточные напряжения в результате многопереходной обработки

Выводы по главе

4. Эксплуатационные характеристики образцов из титановых сплавов после высокоэнергетического воздействия

4.1 Результаты усталостных испытаний титановых сплавов после высокоэнергетического воздействия

4.1.1. Определение усталостной долговечности титанового сплава ПТ-3В после многопереходной упрочняющей обработки

4.1.2. Определение усталостной долговечности титанового сплава ВТ22 после многопереходной упрочняющей обработки

4.2 Анализ износостойкости титановых образцов из сплава ВТ22 после многопереходной упрочняющей обработки

Выводы по главе

5. Разработка многопереходной технологии чистовой поверхностно-упрочняющей обработки рабочей поверхности деталей машиностроения

из титановых сплавов

5.1 Качественные зависимости влияния технологических параметров ЭМО на поверхностный слой и функционально-ориентированная схема общего вида многопереходной упрочняющей обработки ЭМО+ титановых сплавов

5.2 Стойкость рабочего инструмента для технологии ЭМО

5.3 Структурно-технологическая схема обеспечения чистовой отделочно-упрочняющей обработки деталей машиностроения из титановых сплавов

Выводы по главе

Заключение

Список литературы

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Маршрутная карта комбинированного

технологического процесса упрочнения ЭМО+

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Акты внедрений

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технологическое обеспечение износостойкости и усталостной прочности титановых сплавов при поверхностном упрочнении высокоэнергетическими комбинированными воздействиями»

Введение

Титановые сплавы имеют широкое применение в различных отраслях промышленности. Из них изготавливают детали ответственных сфер машиностроения: гражданской, военной авиации и бронетехники, детали космических кораблей и ракет, корпусов военных судов, автомобилей, а также пищевой и нефтехимической промышленностей и медицины. В ряде случаев такие сплавы являются безальтернативными ввиду биоинертности, немагнитности, высокой коррозионной стойкости, высокой удельной прочности, высокой пластичности и при этом невысокими эксплуатационными затратами, и повышенной безаварийностью работы.

Например, средне- и высоколегированные титановые двухфазные (а+Р)-сплавы (например, ВТ22) значительно упрочняются при 550-700 °С без сильного окисления и ухудшения структуры, поэтому такие температуры для горячей деформации и упрочнения способны благоприятно повлиять на конечные свойства изделия.

Для псевдо-а сплавов (например, 5В и ПТ-3В), которые практически не упрочняются закалкой и горячей деформацией, критические скорости нагрева и охлаждения, вследствие, например, лазерной и электромеханической обработки (ЭМО) способны привести к благоприятному фазовому соотношению (а- и Р-фаз), выделению упрочняющих частиц и метастабильных фаз.

При этом известно, что титановые сплавы обладают пониженными антифрикционными свойствами (склонность к задирам, схватывание, высокий коэффициент трения), активно поглощают кислород, водород и азот при повышенных температурах и обрабатываются резанием только при определенных технологических режимах. Это снижает возможности их применения во многих узлах трения и силовых конструкциях. К характерным особенностям также относится макро- и микронеоднородность свойств, обусловленные различием структур вследствие отличий технологий изготовления полуфабрикатов и прохождения термомеханических процессов в

микрообъемах заготовки. Вместе с тем возможность формирования широкого спектра структурных состояний титановых сплавов при вариации температурно-скоростных параметров позволяет на одном сплаве получать разнообразные сочетания прочностных, пластических и служебных свойств. Именно такие сплавы позволяют добиться положительных результатов в комбинированных технологиях упрочнения.

Увеличение прочности поверхности и служебных характеристик титановых сплавов возможно за счет различных способов упрочнения поверхности, например: термическими, химико-термическим методами, нанесением покрытий, лазерной обработкой, плазменным напылением и тд. Однако получение в поверхности детали высокотвердого слоя в ряде случаев сопровождается склонностью к наводороживанию, отслоением, охрупчиванием, растрескиванием, формированием неблагоприятных остаточных напряжений, чувствительностью к концентрации напряжений. В свою очередь эти факторы приводят к значительному снижению усталостной и статической прочности, снижению стойкости к неабразивному, эрозионному, кавитационному износу и др.

В этой связи актуальной задачей исследования является разработка эффективных методов поверхностного упрочнения титановых сплавов, направленных на комплексное повышение усталостных, трибологических и прочностных характеристик изделия.

В этом направлении все большее распространение получают комбинированные методы поверхностного упрочнения, сочетающие преимущества различных технологий и позволяющие более полно реализовать возможности упрочнения материала, не достижимые каждым из методов в отдельности. В частности, для повышения прочности и долговечности различных титановых сплавов применяются комбинации плазменного, электроискрового или лазерного легирования, лазерного ударного упрочнения, электропластического и ультразвукового воздействия и др. Среди ведущих отечественных ученых в указанных областях можно назвать: Г.Ж. Сахвадзе, В.В.

Столяров, А.Н. Никифоров, Р.В. Ладягин, В.Е. Громов, С.В. Коновалов, Л.П. Ситкина, В.А. Титов, И.Г. Лавренко, О.Г. Перевалова, А.В. Панин, В.В. Харченко, А.Г. Григорьянц, А.Н. Сафонов, Е.А. Морозова, В.С. Муратов и др.

К эффективным комбинированным технологиям поверхностного упрочнения относится, в том числе, электромеханическая обработка (ЭМО), основанная на одновременном интенсивном термомеханическом воздействии на локальные объемы материала. Данная технология отличается отсутствием обезуглероживания и окисления поверхности, возможностью ее восстановления (высадки или наплавки) и реализации ЭМО практически на любом металлообрабатывающем оборудовании, высокой производительностью и экологичностью. При этом в большинстве случаев повышается микротвердость, механические характеристики, усталостная прочность, износостойкие и коррозионностойкие свойства. ЭМО позволяет формировать благоприятную эпюру ОН на сталях и чугунах, создавать регулярную дискретную структуру (РДС), трансформирующуюся в систему упрочненных масляных карманов и опорных выступов при контактных взаимодействиях и трении. Дополнительная операция безабразивной ультразвуковой финишной обработки (БУФО) и старения могут использоваться для коррекции остаточных напряжений, структуры, микротвердости, фазового и химического состава.

При этом в литературе практически не встречаются сведения о комплексном влиянии ЭМО и сопутствующих упрочняющих технологий, для обозначения которых далее используется аббревиатура ЭМО+ на структуру, механические и эксплуатационные свойства титановых сплавов, что обусловливает необходимость проведения исследования влияния режимов ЭМО на усталостную прочность, износостойкость, микротвердость, а также разработку комбинированных способов упрочнения на базе ЭМО, ультразвука и старения (ЭМО+).

В диссертации рассматриваются проблемы рационального подбора технологических режимов комбинированного высокоэнергетического поверхностного воздействия для обеспечения заданных механических,

эксплуатационных свойств титановых сплавов и регулирования их микроструктуры.

Цель работы заключается в повышении усталостной долговечности и износостойкости деталей машин из титановых сплавов за счет применения технологий комбинированного поверхностного упрочнения.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Изучить механизмы структурно-фазовых превращений при высокоскоростном термосиловом воздействии в ходе многопереходной технологии и их влияние на изменение микротвердости, микронапряжений и микродеформаций, шероховатости поверхностных слоев псевдо-а и а+Р титановых сплавов.

2. Провести анализ влияния отдельных технологических операций технологий ЭМО, БУФО и старения на усталостную долговечность титановых псевдо-а и а+Р сплавов.

3. Определить вклад каждого из этапов технологии ЭМО+ в увеличение износостойкости титановых сплавов.

4. Оценить уровень технологических остаточных напряжений в упрочненном слое после высокоэнергетического воздействия.

5. Разработать структуру технологического комплекса и подобрать режимы ЭМО+ для упрочнения двух выделенных групп титановых сплавов.

Степень разработанности проблемы. В современном представлении ЭМО технология получила развитие в работах профессора Ульяновского сельскохозяйственного института Б. М. Аскинази — автора способа электромеханического упрочнения. Совместными усилиями ученых (Б.М. Аскинази, В. О. Надольский, С.К. Федоров, Л. В. Федорова, Ю.И. Бабей, Э.В. Рыжов, А. В. Гурьев, Г.В. Маловечко, А. И. Бражюнас, О.А. Троицкий, Ю.И. Головин и др.) были созданы фундаментальная теоретическая и экспериментальные базы исследований и практических разработок в данном направлении.

На данном этапе изучения и апробации технологии ЭМО на металлических сплавах, теоретическими и прикладными исследованиями занимаются следующие ученые: С.К. Федоров и Л.В. Федорова, В. О. Надольский, В.Р. Эдигаров, С.А. Яковлев, В. П. Багмутов, С.Н. Паршев, Н.Г. Дудкина, И.Н. Захаров, А.Ю. Иванников, Xiaoben Qi, Shigen Zhu, Hao Ding и Mengkuo Xu, L. Qian и L. Zhan и др.

В области ультразвуковой обработки металлов известны работы: К.Х. Рахимянова, М.М. Ганиева, А.Г. Палаева, С.Б. Скобелева, В.М. Приходько, Ю.М. Боровика, Xiaosheng Luan, Feng Wang, Xiuhua Men, Yanjie Liu, Xiuli Fu и др.

Вопросам повышения усталостной прочности титановых сплавов большое внимание уделяется в исследованиях В.С. Жернакова, В.Е. Громова, И.А. Комиссарова, С.В. Коновалова, М.В. Банникова, А.А. Шанявского, В.И. Водопьянова, R. Santhosh, Vincenzo Crupi, Chaowen Huang, N. Verdhan, О.М. Герасимчука, S. Fintová и др.

Проблемы исследования повышения износостойкости и контактной усталости титановых сплавов можно найти в работах И.Н. Погрелюка, В.В. Столярова, К.В. Круковского, Б.П. Гриценко и С.В. Чертовских, А.Г. Сбитнева, С.В. Путырского, Yitian Zhao, Mingyuan Lu, Rajesh Choudhary, А.И. Духоты, А.М. Химко, Bei He и др.

Достоверность полученных результатов. В ходе выполнения диссертационного исследования применялось современное измерительное и регистрирующее оборудование, обеспечивающее высокую точность получения экспериментальных данных (включая сканирующий электронный микроскоп Versa-3D DualBeam с энергодисперсионным анализом (спектроскоп EDAX Apollo X), рентгеновский дифрактометр Bruker AXS GmbH с использованием программного обеспечения Diffrac.EVA, version 4.2.1, сервогидравлическая испытательная машина BISS-100 kN), использовались аттестованные методики и поверенные средства измерений.

Использовались экспериментально обоснованные допущения и общепринятые гипотезы при установлении основных теоретических

зависимостей. Научные положения, излагаемые в работе, не противоречат фундаментальным физическим законам, доказаны экспериментально, верифицированы на основе математического моделирования, сопоставления с известными результатами других исследователей, статистической обработкой результатов с достаточно высокой повторяемостью.

Объект исследования — многопереходная технология ЭМО+ поверхностного высокоэнергетического упрочнения титановых сплавов.

Предмет исследования — разработка режимов и параметров многопереходной технологии, обеспечивающие повышенные эксплуатационные характеристики деталей из титановых сплавов

Научная новизна исследования.

1. Доказано, что многопереходная высокоэнергетическая (до 7 кВт/мм2), высокоскоростная (скорость нагрева/охлаждения: 105-108 оС/с, скорость деформации: 4106-7106 с-1) технология приводит к одновременному росту усталостной долговечности (на 28-83 %), износостойкости (до 40-100 раз) и микротвердости (на 15-53 %) титановых псевдо-а и а+Р сплавов вследствие формирования мультимодальной градиентной структуры (размеры упрочняющих частиц различной морфологии от 30 нм до 1,5 мкм) с многочисленными структурными уровнями (10-5-10-8 м).

2. Доказано, что изменение режимов термосилового воздействия при ЭМО+ позволяет регулировать вклад термического, деформационного и структурного механизмов в формирование остаточных напряжений в упрочненном слое титановых сплавов по величине и знаку.

3. Показано, что технология ЭМО+ способствует повышению усталостной долговечности титановых псевдо-а и а+Р сплавов вследствие тормозящего влияния поверхностного слоя (200-300 мкм) на траекторию развития трещин, перераспределения и смещения очагов их зарождения в подповерхностные слои металла (более 200 мкм от поверхности).

4. Выявлено, что ЭМО постоянным током высокой плотности повышает относительную износостойкость сплава ВТ22 (до 100 раз от исходного состояния

и до 40 раз в сравнении с переменным током) вследствие формирования однородного структурно-напряженного состояния поверхностного слоя, отсутствия дискретных макроструктур и образования многомасштабной микро и наноструктуры материала.

Практическая значимость. Разработаны и интегрированы в технологический комплекс многопереходной технологии поверхностного упрочнения силовые установки для электромеханической обработки металлических сплавов переменным током до 1400 А (мощностью 7 кВт) и постоянным током до 1000 А (мощностью 12 кВт).

Разработана, изготовлена и внедрена технологическая оснастка для проведения поверхностного упрочнения, включая электроконтактное инструментальное приспособление для ЭМО с узлом быстросъемной смены инструмента.

Обоснованы геометрия инструмента в виде вращающегося ролика тороидальной формы и выбор твердого сплава для его изготовления, позволяющие проводить интенсивное термо-деформационное упрочнение поверхности титановых сплавов без снижения ее качества после обработки.

Разработаны технологические рекомендации, обеспечивающие комплексное повышение триботехнических, усталостных характеристик и параметров качества поверхности готового изделия из титановых псевдо-а и а+Р сплавов марок 5В, ПТ-3В и ВТ22.

Разработаны диаграммы, иллюстрирующие качественные и количественные закономерности по влиянию конструктивно-технологических режимов упрочнения на физико-механические свойства и параметры шероховатости поверхностного слоя титановых сплавов.

Апробация.

Результаты исследований докладывались на международных и всероссийских конференциях: Проблемы социального и научно-технического развития в современном мире: материалы XXI всерос. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых (с междунар. участием) (г. Рубцовск,

25-26 апреля 2019 г.); Новые материалы: Неравновесные состояния: сб. тез. докл. 18-й Междунар. школы-конференции для молодых ученых и специалистов (Москва, 14-17 дек. 2020 г.); Новые материалы: перспективные технологии получения и обработки материалов: сб. тез. докл. 19-й Междунар. школы-конф. для молодых ученых и специалистов (г. Москва, 14-16 декабря 2021 г.); XXXIII Международная инновационная конференция молодых уч еных и студентов по проблемам машиноведения (МИКМУС — 2021): сб. тр. конф. (г. Москва, 30 ноября — 2 декабря 2021 г.); Инновации в машиностроении: материалы докл. XIII Междунар. науч.-практ. конф. ИнМаш-2022 (г. Барнаул, 23-25 ноября 2022 г.); Материалы во внешних полях : труды XII Междунар. онлайн-симпозиума (МВП-2023) (13-14 марта 2023 г.); Материаловедение, формообразующие технологии и оборудование 2023 (ICMSSTE 2023) : материалы междунар. науч.-практ. конф. (г. Ялта, 16-19 мая 2023 г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях и семинарах Волгоградской области, проводимых в Волгоградском государственном техническом университете.

Исследования проводились при поддержке гранта РФФИ Аспиранты № 20-38-90295.

Публикации. По теме диссертационного исследования общее число публикаций — 60. Из них 18 статей в рецензируемых журналах из перечня ВАК, 8 статей из изданий, рецензируемых SCOPUS и Web of Science, 12 статей в сборниках научных трудов, 16 тезисов докладов, 2 патента РФ.

Личный вклад автора состоит в анализе литературных данных, планировании и проведении экспериментов и испытаний, разработке и апробированию лабораторной технологии, анализе результатов экспериментальных исследований, написании тезисов и статей, формулировании основных выводов и положений, выносимых на защиту.

Соответствие диссертации специальности. Работа отвечает следующим пунктам паспорта специальности 2.5.6. «Технология машиностроения»: п. 2 — «Технологические процессы, операции, установы, позиции, технологические переходы и рабочие хода, обеспечивающие повышение качества изделий и

снижение их себестоимости», п. 4 - «Совершенствование существующих и разработка новых методов обработки и сборки с целью повышения качества изделий машиностроения и снижения себестоимости их выпуска», п. 6 «Технологическая наследственность в машиностроении», п. 7 — «Технологическое обеспечение и повышение качества поверхностного слоя, точности и долговечности деталей машин».

1. ТЕХНОЛОГИИ ПОВЫШЕНИЯ УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ И ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

В главе приводится обзор современных методов классификация методов упрочнения поверхностей титановых сплавов высокоэнергетическими воздействиями, обеспечивающими заданный уровень механических свойств и эксплуатационных характеристик.

1.1 Обзор современных технологий высокоэнергетического воздействия на структуру, механические и служебные свойства титановых сплавов

Титановые сплавы обладают рядом весомых преимуществ: высокой удельной прочностью, достаточно высокой коррозионной стойкостью, низкой плотностью в сравнении со сталью и чугуном, жаропрочностью, высокой термической стабильностью (однородные титановые сплавы не подвержены процессу старения), пластичностью, долговечностью, упрочняемостью после термической и термомеханической обработок.

Основными сдерживающими факторами широкого использования титановых сплавов в промышленности является сравнительно невысокий уровень триботехнических свойств и усталостной прочности. К основным способам повышения их трибологических и усталостных характеристик в настоящее время можно отнести: 1) подбор и определение оптимальных смазочных материалов; 2) изменение фазового соотношения, степени легированности сплава; 3) модификация поверхности посредством поверхностной обработки. В свою очередь, последний вариант является наиболее технологически оправданным и оптимальным [1].

К наиболее распространенным способам модификации поверхности данных сплавов относятся: химико-термическая обработка (ХТО) за счет диффузии вещества в поверхность металла (оксидирование, азотирование, цементирование и др.), лазерная обработка (в т. ч. легирование), плазменное напыление, электроискровая обработка (в т. ч. легирование), ультразвуковая

обработка и др. Все эти методы в различной мере решают вопросы повышения усталостной прочности, износостойкости и коррозионной стойкости [1].

Для указанных методов характерно повышение твердости поверхности, образование прочных нитридов и карбидов, увеличение контактной выносливости, усталостной прочности и износостойкости, и жаростойкости [220]. Вместе с тем, к недостаткам можно отнести чрезмерную хрупкость и рыхлость упрочненного слоя, повышенной трудоемкостью получения высокого класса чистоты поверхности готового изделия. Методы химико-термического воздействия на поверхность титановых сплавов отличаются большой длительностью реализации технологического процесса [2-20].

Азотирование

Азотирование — это технологический процесс насыщения поверхности металла атомами азота в специальной жидкой или газовой среде при нагреве. Структура при этом может не отличаться от исходной, наличие азота может показать микрорентгеноспектральный анализ.

После азотирования сплава ВТ6 в работе [10] наблюдается увеличение микротвердости в поверхностном слое на глубине 25 мкм до 11 ГПа (без эффекта полого катода - 9 ГПа). Также наблюдается увеличение толщины упрочненного слоя с 180 мкм до 380 мкм, примерно в 2 раза [10].

В работе [11] максимальный прирост предела прочности при циклическом изгибе на образцах из сплава Т16Л14У наблюдался на режиме азотирования при 1173 оС с последующим полированием (870 МПа). Для образцов термообработанных в среде аргона при той же температуре и в последующем полированных предел прочности при циклическом изгибе был ниже — 720 МПа, при температуре 1173 оС — 470 МПа. Предел прочности при циклическом изгибе для азотированных образцов при 1073 оС составил около 530 МПа. Отдельная операция полирования показала результат 565 МПа.

Модуль Юнга на поверхности полированных образцов составил 105±5 ГПа (п=5, среднее стандартное отклонение), что сравнимо с таковым для полированного (105±2 ГПа, п=5, среднее стандартное отклонение) и исходного

сплава. Таким образом, в этом образце не происходит концентрации напряжений из-за разницы модулей Юнга между поверхностью и подложкой. Для азотирования при 1173 оС модуль Юнга составил 215 ГПа [11].

В работах [11, 12], наблюдалось снижение усталостной прочности при максимальной температуре азотирования 1173 оС до 330 МПа ввиду повышения модуля упругости и укрупнения зерна в результате превышения точки Р-превращения.

Оксидирование

Подобно азотированию, оксидирование технологический процесс насыщения атомами кислорода поверхности металла в специальной среде при высоких температурах.

По данным работы [13], при различных температурах оксидирования для сплава grade 2 titanium наблюдалась тенденция: с повышением температуры оксидирования рос размер кристаллитов (с 46,4 до 55 А), коэффициент трения и скорость износа (с 0,53 до 059 и с 3.6710-5 до 4,5310-5 мм3/Нм, соответственно), а также толщина слоя (c 5,5 до 17,6 мкм), но при этом снизилась микротвердость (на 21% от максимальной 11,35 ГПа при 750 оС).

Варьируя режимами оксидирования возможно увеличить циклическую долговечность при понижении температуры процесса, но при этом снизится толщина слоя [1].

В результате оксидирования наблюдается увеличение твердости в зависимости от способа воздействия (микродуговое легирование, лазерное легирование, плазменное напыление, термическая выдержка, под воздействием окислителей, анодная поляризация), уменьшение разброса ее величины, а также снижение открытой пористости в виде пор и трещин, а также в ряде случаев возрастает усталостная прочность и трибологические параметры [13-21], причем для биологических сред чаще используются гальванический принцип насыщения поверхности титана кислородом в комбинации с другими химическими элементами и полимерами для получения сложного композита, для деталей машиностроения — все остальные вышеперечисленные.

Для данных методов поверхностной обработки характерно длительное воздействие электролита и электромагнитных полей на металлические заготовки. Происходит диффузия атомов легирующих элементов в кристаллическую решетку титана и образование твердого раствора замещения. Микроструктура в результате оксидирования, нитрирования, цементации, борирования и тд. и представляет собой 3 зоны: упрочненный, диффузионный слой и основной сплав. Как правило, после диффузионных процессов образуется крупнозернистая структура, в ряде случаев появляется пористость. Возможно уменьшение количества а-фазы и, соответственно, увеличение количества Р-фазы ввиду температур выше полиморфного превращения. Таким образом, формируется высокотвердое, износостойкое пористое покрытие [10].

В работе [13] для титанового сплава «grade 2» был получен равномерный оксидный слой, в котором при температуре 750 °С в результате электронной микроскопии наблюдались более компактные кристаллиты оксида TiO2 размером порядка 46,4 ангстрем. След от вдавливания индентора твердомера с приложенной нагрузкой 500 г на самой твердой поверхности (750 °C) не привел к разрушению покрытия.

В работе [19] представлена морфология поверхности оксидного слоя сплава Ti6Al4V, окисленного при разных температурах в течение 50 ч до и после лазерной ударной обработки. Многочисленные зернистые частицы были равномерно распределены по поверхности оксидного слоя. При 400 °C на поверхности титанового сплава образовался зернистый оксидный слой, но подложка все еще оставалась открытой, что указывает на то, что образцы не были полностью окислены. При температуре 600 и 700 °С оксиды плотно наслаиваются друг на друга в поверхности, а часть зернистых частиц соединяются друг с другом, образуя столбчатую форму, за счет чего увеличивается размер частиц. При повышении температуры до 800 °С поверхность титанового сплава полностью заполнялась оксидами столбчатой формы, а оксидный слой становился рыхлым и пористым, что приводит к поглощению через поры кислорода. Размер частиц оксида основного металла

составлял 260 и 900 нм при 400 и 800 °С, соответственно до лазерной ударной обработки и уменьшился до 122 и 450 нм после ЛУО. Разница в размере частиц до и после ЛУО была обусловлена пластической деформацией материалов, обработанных лазерной ударной обработкой, что привело к измельчению зерна.

При повышенных температурах процесса оксидирования (850-900 оС), образуются слои большой глубины, что негативно влияет на механические и эксплуатационные характеристики титановых сплавов.

Например, в работах [18, 21], авторы наблюдают появление пустот и чрезмерной пористости оксидного слоя на титановой подложке, несмотря на высокую адгезионную прочность сцепления с основным металлом. При этом пористость и объемные пустоты негативно влияют на статическую и циклическую прочность, снижая ресурс деталей и узлов.

Лазерная обработка (легирование)

Для лазерного излучения характерна высокая удельная мощность энергетического воздействия, преобразуемой в тепловую энергию (эффективная тепловая мощность) и частичное отражение лазерного пучка. Скорость нагрева и охлаждения за счет поглощения основным объемом металла при этом может доходить до 105 и 106 оС/с.

В результате лазерной обработки и лазерного легирования наблюдается [22-32] дробление зерна в определенном диапазоне температур нагрева, рост искажений кристаллической решетки и, как следствие, повышение твердости титановых сплавов. Стоит отметить, что при увеличении мощности лазера до происходит большее обогащение Р-фазы легирующими элементами. Образование сетки из микротрещин на поверхности, можно применять в роли масляных каналов для пар трения [24].

Согласно данным работы [25] в результате лазерной обработки сплава Ti6Al4V в поверхности титановых сплавов образуются 3 зоны от влияния лазера высокой мощности: зона оплавления (ЗО), зона термического влияния (ЗТВ) и объемный материал с четкими границами. ЗО можно легко распознать, поскольку лазерные импульсы создают значительные углубления. ЗО достигает

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Романенко Михаил Дмитриевич, 2023 год

Список литературы

1 .Методология выбора металлических сплавов и упрочняющих технологи й машиностроении : учебное пособие : в 2 т. Т. I. Стали и чугуны / М. А. Филиппов, В. Р. Бараз, М. А. Гервасьев, М. М. Розенбаум. - 2-е изд., испр. - Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2013.

2. Effects of hydrothermal treatment on physicochemical and anticorrosion properties of titanium nitride coating on pure titanium / Xuehan Draft [et al.] // Applied Surface Science. - 2019. - 507. - P. 145030. 10.1016/j.apsusc.2019.145030.

3. Corrosion and tribocorrosion behavior of titanium surfaces designed by electromagnetic induction nitriding for biomedical applications / Jing Guan [et al.] // Surface and Coatings Technology. — 2021. — 409. — P. 126844. 10.1016/j.surfcoat.2021.126844.

4. Rapid nitriding mechanism of titanium alloy by gas blow induction heating / S. Takesue [et al.] // Surface and Coatings Technology. — 2020. - 399. - P. 126160. doi:10.1016/j.surfcoat.2020.126160

5. Drobov, A. The effect of ion-plasma nitriding on the enduring quality and the nature of changes in the surface roughness of titanium alloys VT1 -0, VT6 and OT4-1 / A. Drobov, M. Bosyakov, I. Pobol, // Foundry production and metallurgy. - 2022. -P. 78-83. 10.21122/1683-6065-2022-2-78-83.

6. Войко, А.В. Исследование влияния геометрических параметров и тока индуктора на процесс цементации титана в контейнере с углеродосодержащей средой / А.В. Войко, А.А. Фомин // Вопросы электротехнологии. - 2021. - № 1 (30). - С. 71-78.

7. Effect of ultrafine gradient cemented carbides substrate on the performance of coating tools for titanium alloy high-speed cutting / Xiangkui Zhou [et. al.] //. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. - 2019. - 84. - P. 105024. 10.1016/j.ijrmhm.2019.105024.

8. Formation Mechanism of Aluminide Diffusion Coatings on Ti and Ti-6Al-4V Alloy at the Early Stages of Deposition by Pack Cementation / Hailiang Du [et. al.] // Materials. - 2019. - 12. - P. 3097. 10.3390/ma12193097.

9. The effect of pre-deposited titanium-based PVD metallic thin films on the nitrogen diffusion efficiency and wear behaviour of nitrided Ti alloys / G. Yumusak [et. al.] // Surface and Coatings Technology. — 2020. - 394. - P. 125545. — 10.1016/j.surfcoat.2020.126160

10. Рамазанов, К. Н. Ионное азотирование титанового сплава ВТ6 в тлеющем разряде с эффектом полого катода / К. Н. Рамазанов, И. С. Рамазанов // Вестник УГАТУ. - 2014. - №2 (63). - C. 41-46.

11. Characterization of surface layer formed by gas blow induction heating nitriding at different temperatures and its effect on the fatigue properties of titanium alloy / Shogo Takesue [et. al.] // Results in Materials. - 2020. - 5. - P. 100071. -10.1016/j.rinma.2020.100071.

12. Kikuchi, Shoichi. Combined effects of low temperature nitriding and cold rolling on fatigue properties of commercially pure titanium / Shoichi Kikuchi, Akira Ueno, Hiroyuki Akebono / International Journal of Fatigue. — 2020. — 139. — P. — 105772.

13. Analysis of the hardness and tribological properties of grade 2 titanium using the thermal oxidation process at different temperatures / Sánchez Maytorena [et. al.] // Materials Letters. - 2021. - 282. - P. 128679. 10.1016/j.matlet.2020.128679.

14. Ramazanova, Z. Investigation of the properties of oxide coatings on titanium alloys obtained by plasma electrolytic oxidation / Zh. Ramazanova, M.G. Zamalitdinova, M.V. Kovalenko // Complex use of mineral resources. - № 2 (321). -2022. - P. 5-13. DOI: https: //doi. org/10.31643/2022/6445.12.

15. Влияние микродугового оксидирования на структуру и твердость алюмооксидных покрытий, сформированных на титане плазменным напылением / В. А. Кошуро [и др.] // Физикохимия поверхности и защита материалов. - 2018. - Т. 54, № 5. - С. 499-504. - DOI 10.1134/S0044185618050273.

16. Исследование режимов формирования покрытий методом плазменно-электролитического оксидирования на титане Grade 4/ А.Г. Стоцкий [и др.] // Вестник УГАТУ. - 2019. - №4 (86). - С. 57-64.

17. Koshuro, V. Composition, structure and mechanical properties of metal oxide coatings produced on titanium using plasma spraying and modified by micro-arc

oxidation / V. Koshuro, A. Fomin, I. Rodionov // Ceramics International. - 2018. - 44.

- P. 12593-12599.

18. Effect of Laser Shock Processing on Oxidation Resistance of Laser Additive Manufactured Ti6Al4V Titanium Alloy / Wei Guo [et. al.] // Corrosion Science. -2020. - 170. - P. 108655. 10.1016/j.corsci.2020.108655.

19. Rapid nano-scale surface modification on micro-arc oxidation coated titanium by microwave-assisted hydrothermal process / Dan-Jae Lin [et al.] // Materials science & engineering. C, Materials for biological applications. - 2019. - 95. - P. 236247. 10.1016/j.msec.2018.10.085.

20. Laser deposition of wear-resistant titanium oxynitride/titanium composite coatings on Ti-6Al-4V alloy / Yitian Zhao [et. al.] // Applied Surface Science. - 2020.

- 531. - P. 147212. 10.1016/j.apsusc.2020.147212.

21. Различные методы повышения износостойкости титановых сплавов и сравнительный анализ их эффективности применительно к титановому сплаву ВТ23М / С.В Путырский [и др.] // Авиационные материалы и технологии. - 2018.

- №1 (50). - С. 19-24.

22. Морозова, Е.А. Формирование структуры и свойств титана и его сплавов при лазерной термической обработке / Е.А. Морозова, В.С. Муратов // Вестник российских университетов. Математика. - 2010. - №23 (15). - C. 862-863.

23. Sliding wear of selective laser melting processed Ti6Al4V under boundary lubrication conditions / Yi Zhu [et. al.] // Wear. - 2016. - P. 368-369. 10.1016/j.wear.2016.09.020.

24. Муратаев, Ф. И. Особенности лазерного ударного упрочнения сталей и титановых сплавов / Ф. И. Муратаев, М. А. Клабуков // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. - 2012. - № 4 (2). - С. 82-84.

25. Горунов, А.И. Упрочнение и наплавка волоконным лазером как способы целенаправленного формирования структуры и свойств титанового сплава ВТ6 / А.И. Горунов, А.Х. Гильмутдинов / Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. - 2015. - 4. - P. 40-44. -10.17073/1997-308X-2015-4-40-44

26. Chen, Shixuan. Microstructure and wear resistance of Ti6Al4V surfaces processed by pulsed laser / Shixuan Chen, Ahmet Usta, Melih Eriten // Surface and Coatings Technology. - 2017. - 315. - P. 220-231. -10.1016/j.surfcoat.2017.02.031.

27. Hrabe, Nikolas. Fatigue properties of a titanium alloy (Ti-6Al-4V) fabricated via electron beam melting (EBM): Effects of internal defects and residual stress / Nikolas Hrabe, Timothy Gnaupel-Herold, Thomas & Quinn // International Journal of Fatigue. - 2017. - 94. - P. 202-210. - 10.1016/j.ijfatigue.2016.04.022.

28. Controlling the microstructure and mechanical properties of a metastable p titanium alloy by selective laser melting / Wei Chen [et. al.] // Materials Science and Engineering: - 2018. - 726. - P. 240-250. -10.1016/j.msea.2018.04.087.

29. Laser surface treatment of a - p titanium alloy to develop a p -rich phase with very high hardness / Alok Chauhan [et. al.] // Journal of Materials Processing Technology. - 2020. - 228. - P. 116873. -10.1016/j.jmatprotec.2020.116873.

30. Pulse laser-induced cell-like texture on surface of titanium alloy for tribological properties improvement / Qi Liu [et. al.] // Wear. - 2021. - 477. - P. 203784. 10.1016/j.wear.2021.203784.

31. Surface modification of Ti-6Al-4V alloys manufactured by selective laser melting: Microstructural and tribo-mechanical characterization / Y. Torres [et. al.] // Surface and Coatings Technology. - 2018. - 348. - P. 31-40. 10.1016/j.surfcoat.2018.05.015.

32. Поверхностное упрочнение сплава ВТ1-0 с использованием технологии вневакуумной электронно-лучевой наплавки порошковых смесей / О. Г. Ленивцева [и др.] // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2018. - 20. - № 2. - С. 116-129. - 10.17212/1994-6309-2018-20.2116-129.

33. Harjit, Singh. Experimental Investigation and Parametric Optimization of HA-TiO2 Plasma Spray Coating on Phase Titanium Alloy / Harjit Singh, Sunpreet Singh, Chander Prakash // Materials today: proceedings. - 2020. - 28 (3). - P. 13401344. - 10.1016/j.matpr.2020.04.665.

34. Kuo, Tsung-Yuan. Mechanical and biological properties of graded porous tantalum coatings deposited on titanium alloy implants by vacuum plasma spraying /

Tsung-Yuan Kuo [et. al.] // Surface and Coatings Technology. - 2019. - 372. - P. 399409. - 10.1016/j.surfcoat.2019.05.003.

35. Breuninger, P. Microstructuring of titanium surfaces with plasma-modified titanium particles by cold spraying / P. Breuninger [et. al.] // Particuology. - 2019. -44. - P. 90-104. - 10.1016/j.partic.2018.08.002.

36. Fernandes, Bruno. Effects of high temperature plasma immersion ion implantation on wear resistance of Ti-Si-B sintered alloys / Bruno Fernandes [et. al.] // Surface and Coatings Technology. - 2013. - 228. - P. 195-200. -10.1016/j.surfcoat.2013.04.029.

37. Fatigue fracture behavior of Ti6Al4V PVD coated / Midori Pitanga [et. al.] // Procedia Engineering. - 2010. - 2. - P. 1859-1864. - 10.1016/j.proeng.2010.03.200.

38. Структура поверхностного слоя титана после цементации с применением электро-литно-плазменного нагрева / Ю. Г. Алексеев [и др.] // Современные технологии для заготовительного производства [Электронный ресурс] : сборник научных работ Республиканской научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников, докторантов и аспирантов МТФ БНТУ, 14 апреля 2022 года / сост.: А. П. Бежок, И. А. Иванов. - Минск : БНТУ, 2022. - С. 35-37.

39. Surface modification of severe plastically deformed ultrafine-grained pure titanium by plasma electrolytic oxidation / Farshid Reshadi [et. al.] // Surface and Coatings Technology. - 2017. - 316. - P. 113-121. - 10.1016/j.surfcoat.2017.03.016.

40. Structure and mechanical properties of hydroxyapatite coatings produced on titanium using plasma spraying with induction preheating / A. Fomin [et. al.] // Ceramics International. 2017. - 43. - P. 11189-11196. -10.1016/j.ceramint.2017.05.168.

41. Fatigue fracture behavior of Ti6Al4V PVD coated / Midori Pitanga [et. al.] // Procedia Engineering. - 2010. - 2. - P. 1859-1864. - 10.1016/j.proeng.2010.03.200.

42. Simultaneously improving surface mechanical properties and in vitro biocompatibility of pure titanium via surface mechanical attrition treatment combined with low-temperature plasma nitriding / Jian Sun [et. al.] // Surface & Coatings Technology. - 2017. - 309. - P. 382-389. - 10.1016/J.SURFC0AT.2016.11.095.

43. Басов, В. А. Термическая обработка титана методом нагрева в электролитной плазме / В. А. Басов, В. А. Степанов, А. Г. Ширяев // Вестник Рязанского государственного университета им. С. А. Есенина. - 2005. - .№1 (11).

- C. 82-88.

44. Methods and variables in Electrical discharge machining of titanium alloy -A review / A. Pramanik [et. al.] // Heliyon. - 2020. - 6. - 15 p. -10.1016/j.heliyon.2020.e05554.

45. Degradation of Titanium 6Al-4V Fatigue Strength due to Electrical Discharge Machining / Todd Mower // International Journal of Fatigue. - 2014. - 64.

- P. 84-96. - 10.1016/j.ijfatigue.2014.02.018.

46. Investigating the influence of electrical discharge machining process parameter on fatigue strength during machining of titanium grade-2 / Mahendra Gaikwad, A. Krishnamoorthy, Jatti Vijaykumar // Materials Today: Proceedings. -2021. - 46. - P. 8951-8957. - 10.1016/j.matpr.2021.05.367.

47. Pulsed electrospark deposition of MAX phase Cr2AlC based coatings on titanium alloy / E.I. Zamulaeva [et. al.] // Surface and Coatings Technology. - 2013. -235. - P. 454-460. - 10.1016/j.surfcoat.2013.08.002.

48. Electrodeposition of diamond-like carbon films on titanium alloy using organic liquids: Corrosion and wear resistance / Tiago Falcade [et. al.] // Applied Surface Science. - 2012. - 263. - P. 18-24. - 10.1016/j.apsusc.2012.08.052.

49. Azwan, Sapit. Parameters analysis in wire electrical discharge machine process of titanium alloys with dielectric alumina / Azwan Sapit, Saad Shather, Farook Nehad // Materials Today: Proceedings. - 2021. - 42. - P. 1854-1859. -10.1016/j.matpr.2020.12.216.

50. Pramanik, A. Effect of wire electric discharge machining (EDM) parameters on fatigue life of Ti-6Al-4V alloy / A. Pramanik, A.K. Basak // International Journal of Fatigue. - 2019. - 128. - P. 105186. -10.1016/j.ijfatigue.2019.105186.

51. Dual-topography electric discharge machining of titanium to improve biocompatibility / Bryan Lee [et. al.] // Surface and Coatings Technology. - 2016. -296. - P. 149-156. 10.1016/j.surfcoat.2016.04.024.

52. Metal oxide (Ti,Ta)-(TiO2,TaO) coatings produced on titanium using electrospark alloying and modified by induction heat treatment / V. Koshuro [et. al.] // Composite Structures. - 2018. - 196. - P. 1-7 10.1016/j.compstruct.2018.05.005.

53. Столяров, В. В. Ультразвуковое выглаживание титановых сплавов / В. В. Столяров // Проблемы машиностроения и надежности машин. - 2018. - № 6.

- С. 66-72. - DOI 10.31857/S023571190002563-0.

54. Effect of surface nanocrystallization on the corrosion behavior of Ti-6Al-4 V titanium alloy / Jelliti Sami [et. al.] // Surface and Coatings Technology. - 2013. -224. - P. 82-87. - 10.1016/j.surfcoat.2013.02.052.

55. Fretting fatigue characteristics of Ti-6Al-4V alloy with a gradient nanostructured surface layer induced by ultrasonic surface rolling process / Chengsong Liu [et. al.] // International Journal of Fatigue. - 2019. - 125. - P. 249-260. 10.1016/j.ijfatigue.2019.03.042.

56. Study on the tensile and fatigue properties of the heat-treated HIP Ti-6Al-4V alloy after ultrasonic surface rolling treatment / Li, Gang [et. al.] // Surface and Coatings Technology. - 2019. - 379. - P. 124971. 10.1016/j.surfcoat.2019.124971.

57. Microstructural evolution and surface integrity of ultrasonic surface rolling in Ti6Al4V alloy / Xian Luo [et. al.] // Journal of Materials Research and Technology.

- 2021. - 13. - P. 1586-1598. 10.1016/j.jmrt.2021.05.065.

58. Zhao, Xiaohui. Gradient crystalline structure induced by ultrasonic impacting and rolling and its effect on fatigue behavior of TC11 titanium alloy / Xiaohui Zhao, Guilian Xue, Yu Liu // Results in Physics. - 2017. -7. - P. 1845-1851. 10.1016/j.rinp.2017.05.026.

59. Таратынов, О. В. Анализ взаимной совместимости геометрических и физико-механических характеристик поверхностного слоя изделий из титанового сплава после ультразвуковой обработки / О. В. Таратынов, В. В. Харченко, Д. В. Корнеев // Известия МГТУ. - 2012. - №1. - С. 211-218.

60. Microstructure of titanium alloy modified by high-intensity implantation of low- and high-energy aluminium ions / А.1. Ryabchikov [et. al.]_// Surface & Coatings Technology. - 2020. - № 391. - С. 125722. - 10.1016/j.surfcoat.2020.125722.

61. Влияние ультразвуковой ударной обработки на структурно-фазовые превращения в титановом сплаве Ti-6Al-4V / О.Б. Перевалова [и др.] // Физическая мезомеханика. — 2022. — 25. — 1. — С. 66-77.

62. Оценка параметров качества поверхности деталей из титановых сплавов после ультразвукового (УЗ) выглаживания с применением металлосодержащей смазки / В.А. Титов [и др.] // Известия КГТУ. — 2014. — 34. — 1. — С. 197-205.

63. Study on the tensile and fatigue properties of the heat-treated HIP Ti-6Al-4V alloy after ultrasonic surface rolling treatment / Li Gang [et. al.] // Surface and Coatings Technology. - 2019. - 379. - P. 124971. - 10.1016/j.surfcoat.2019.124971.

64. Wang, Haibo. Evolution of surface mechanical properties and microstructure of Ti-6Al-4V alloy induced by electropulsing-assisted ultrasonic surface rolling process / Haibo Wang, Guolin Song, Guoyi Tang // Journal of Alloys and Compounds.- 2016. - 681. - P. 146-156ю - 10.1016/j.jallcom.2016.04.067.

65. Александров, М. К. Ультразвуковое упрочнение деталей ГТД / М. К. Александров, Н. Д. Папшева, О. М. Акушская // Вестник СГАУ. - 2011. №3-1. -C. 271-276.

66. Amanov, Auezhan. Local heat treatment with and without ultrasonic nanocrystal surface modification of Ti-6Al-4V alloy: Mechanical and tribological properties / Auezhan Amanov, Young Pyun // Surface and Coatings Technology. -2017. - 326. - P. 343-354. - 10.1016/j.surfcoat.2017.07.064.

67. Application of Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification (UNSM) Technique for Surface Strengthening of Titanium and Titanium Alloys: A mini Review / Ruyi Liu [et. al.] // Journal of Materials Research and Technology. - 2021. - 11. - P. 351-377. - 10.1016/j.jmrt.2021.01.013.

68. Осипенкова, Г.А. Отделочно-упрочняющая обработка с применением ультразвуковых крутильных колебаний / Г.А. Осипенкова, В.Ф. Пегашкин ; М-во образования и науки РФ ; ФГАОУ ВПО «УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина», Нижнетагил. технол. ин-т (фил.). - 2-е изд., перераб. и доп. - Нижний Тагил : НТИ (филиал) УрФУ, 2015. - 179 с.

69. Зенин Б.С., Слосман А.И. Современные технологии поверхностного упрочнения и нанесения покрытий / Учебное пособие. — 2-е изд. — Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. — 120 с.

70. The effect of aluminum ion implantation on the grain size and structure of UFG titanium / A.V. Nikonenko [et. al.] // Surface and Coatings Technology. - 2020.

- 393. - P. 125750. - 10.1016/j.surfcoat.2020.125750.

71. Ионная имплантация как метод повышения циклической долговечности титана в крупнозернистом и ультрамелкозернистом состояниях / Ю. П. Шаркеев [и др.] // Перспективные материалы. - 2011. - №2 12. - С. 136-142.

72. Enhanced physicochemical and biological properties of C/Cu dual ions implanted medical titanium / Chao Xia [et. al.] // Bioactive Materials. — 2020. — 5(2).

— p. 377-386.

73. Богомолов, Д. Б. Структурно-фазовые превращения при ионной имплантации кислорода в титан [Текст] / Д. Б. Богомолов, А. Е. Городецкий, В. Х. Алимов // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2012. - № 7. - С. 31-40 : ил. - Библиогр.: с. 40 (13 назв.) . - ISSN 0207-3528

74. Surface alloyed Ti-Zr layer constructed on titanium by Zr ion implantation for improving physicochemical and osteogenic properties / Bangcheng Yan [et. al.] // Progress in Natural Science. — 2020. — 30(5). — 8 p.

75. Филиппов, М. А. Методология выбора металлических сплавов и упрочняющих технологий в машиностроении : учебное пособие : в 2 т. Т. II. Цветные металлы и сплавы / М. А. Филиппов, В. Р. Бараз, М. А. Гервасьев. -Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2013. - 236 с.

76. Чечулин, Б.Б. и др. Титановые сплавы в машиностроении // Л.: Машиностроение, 1977. - 248 с.

77. Илларионов, А. Г. Технологические и эксплуатационные свойства титановых сплавов : Учебное пособие / А. Г. Илларионов, А. А. Попов. -Екатеринбург : Уральский федеральный университет, 2014. - 136 с. - ISBN 9785-7996-1096-8.

78. Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов / Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: «МИСИС», 1999. - 416 с.

79. Глазунов, С. Г. Конструкционные титановые сплавы [Текст] / С. Г. Глазунов, В. Н. Моисеев; Отв. ред. чл.-кор. АН СССР А. Т. Туманов. - Москва: Металлургия, 1974. - 368 с. : ил.; 20 см. - (Титановые сплавы/ Ред. совет: А. Ф. Белов и др.).

80. Эволюция структурно-фазового состояния в закаленном титановом сплаве Ti-10V-2Fe-3Al при старении / А. В. Желнина [и др.] // Неорганические материалы. - 2021. - Т. 57, № 4. - С. 449-456. -10.31857/S0002337X21040163.

81. Влияние термообработки на структуру и механические свойства сплава Ti-6Al-6V-2Sn / В. Н. Гадалов [и др.] // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. - 2016. - №2 3(20).

- С. 37-42.

82. Структурные и фазовые превращения в холоднодеформированном сплаве титана ВТ22 при старении [электронный ресурс] / И.В. Нарыгина [и др.].

— Режим доступа: https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/74589/1/usmm_2018_038.pdf?ysclid=lliip2lm1d 470576214.

83. Effect of laser surface remelting and low temperature aging treatments on microstructures and surface properties of Ti-55511 alloy / Bei He / Surface and Coatings Technology. - 2016. - 316. - P. 104-112. -10.1016/j.surfcoat.2016.11.097.

84. Movassagh-Alanagh, Farid. Improving the Wear and Corrosion Resistance of Ti-6Al-4 V Alloy by Deposition of TiSiN Nanocomposite Coating with Pulsed-DC PACVD / Farid Movassagh-Alanagh [et. al.] // Wear. - 2017. - 390. - P. 93-103. -10.1016/j.wear.2017.07.009.

85. Effect of TiN/Ti coating combined with laser shock peening pre-treatment on the fatigue strength of Ti-6Al-4V titanium alloy / X. Cao [et. al.] // Surface and Coatings Technology. - 2020. - 403. - P. 126393. -10.1016/j.surfcoat.2020.126393.

86. Chekalova, E. Improving the durability of titanium alloy products through a combined hardening technology / E. Chekalova, A. Zhuravlev // Materials Today: Proceedings. - 2020. - 38 (4). - P. 1804-1809. - 10.1016/j.matpr.2020.08.413.

87. Effects of heat treatment combined with laser shock peening on wire and arc additive manufactured Ti17 titanium alloy: Microstructures, residual stress and mechanical properties / Jiaxuan Chi [et. al.] // Surface and Coatings Technology. -2020. - 396. - P. 125908. - 10.1016/j.surfcoat.2020.125908.

88. Microstructure evolution and electroplasticity in Ti64 subjected to electropulsing-assisted laser shock peening / Hao Zhang [et. al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2019. - 802. - P. 573-582. - 10.1016/j.jallcom.2019.06.156.

89. Removing loose oxide layer and producing dense a-phase layer simultaneously to improve corrosion resistance of Ti-6Al-4V titanium alloy by coupling electrical pulse and ultrasonic treatment / Renjie Ji [et. al.] // Surface & Coatings Technology. - 2020. - 384. - P. 125329. - 10.1016/j.surfcoat.2019.125329

90. Improved surface integrity of Ti6Al4V fabricated by selective electron beam melting using ultrasonic surface rolling processing / Zhongqiang Liu [et. al.] // Journal of Materials Processing Technology. - 2021. - 297. - P. 117264. -10.1016/j.j matprotec.2021.117264.

91. Электромеханическое упрочнение металлов и сплавов : моногр. / В. П. Багмутов, С. Н. Паршев, Н. Г. Дудкина, И. Н. Захаров, А. Н. Савкин, Д. С. Денисевич ; ВолгГТУ. - Волгоград, 2016. - 460 с.

92. Термическая обработка в машиностроении : Справочник / под ред. Ю. М. Лахтина, А. Г. Рахштадта. - М.: Машиностроение, 1980. - 783 с.

93. Пат. 2168552 РФ, МПК C21D 7/04, B24B 39/00, C21D 8/00. Способ обработки деталей поверхностным пластическим деформированием / Н. Г. Дудкина, А. В. Федоров, С. Ю. Свитачев; завявитель и патентообладатель Волгоградский государственный технический университетю; заявл. 2000.01.10; опубл. 2001.06.10.

94. Qi, Xiaoben. Theoretical and experimental analysis of electric contact surface hardening of ductile iron / Xiaoben Qi [et. al.] // Applied Surface Science. -2014. - 288. - P. 591-598. -10.1016/j.apsusc.2013.10.078.

95. Qi, Xiaoben. Rolling contact fatigue performance of ductile iron improved by electric contact surface strengthening / Xiaoben Qi, Shigen Zhu, Fan Jinhui // Tribology International. - 2013. - 60. - P. 58-63. - 10.1016/j.triboint.2012.10.012.

96. Xu, Mengkuo. Influence of electric contact strengthening on the microstructure and properties of electro brush plating Ni-P/nano-WC composite coatings / Mengkuo Xu [et. al.] // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. - 2016. - 62. - P. 70-77. - 10.1016/j.ijrmhm.2016.10.017.

97. Wang, Yalin. Electric Contact Strengthening to Improve the Bonding Between WC-Co Coating and 45# Steel Substrate / Yalin Wang [et. al.] // Journal of Thermal Spray Technology - J THERM SPRAY TECHNOL. - 2010. -19. - P. 11421146. - 10.1007/s 11666-010-9472-5.

98. Qi, Xiaoben. Effect of CeO2 addition on thermal shock resistance of WC-12%Co coating Deposited on Ductile Iron by Electric Contact Surface Strengthening / Xiaoben Qi, Shigen Zhu // Applied Surface Science. - 2015. - 349. - P. 792-797. -10.1016/j.apsusc.2015.05.064.

99. Assessment of Electrical Resistance Heating for Hot Formability of Ti-6Al-4V Alloy Sheet / Fahrettin Ozturk [et. al.] // Key Engineering Materials. — 2020. — 473. — p. 130-136.

100. Мори К., Маено Т., Ямашита Ю. Горячая штамповка листа из титанового сплава с помощью электроконтактного нагрева / З. Хамедон [и др.] // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. — 2013. — 4 (44). — 1. — С. 44-48.

101. Хорев, А.И. Термическая, термомеханическая обработка и текстурное упрочнение свариваемых титановых сплавов / А.И. Хорев // Сварочное производство. — 2012. — № 10. — 21 с.

102. Effects of Electroplastic Rolling on Mechanical Properties and Microstructure of Low-carbon Martensitic Steel / L. Qian [et. al.] / Materials Science and Engineering: A. - 2021. - 812. - P. 141-144. - 10.1016/j.msea.2021.141144.

103. Столяров, В.В. Роль химического и фазового составов в проявлении электропластического эффекта / В.В. Столяров // Известия высших учебных

заведений. Черная Металлургия. -. 2016 - 59(6) - C. 420-423. - 10.17073/03680797-2016-6-420-423.

104. Деформационная способность сплава с памятью формы tinihf при прокатке с импульсным током / В. В. Столяров [и др.] // Обработка металлов: технология, оборудование, инструменты. - 2022. - №3. - С. 66-74.

105. Мальцев, И. М. Электропластическая прокатка металлов с током высокой плотности / И. М. Мальцев // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. - 2008. - № 3. - С. 34-38.

106. Эдигаров, В.Р. Комбинированная электромеханоультразвуковая обработка поверхностных слоев деталей машин / В.Р. Эдигаров, Б.Ш. Алимбаева, П.С. Перков // Вестник СибАДИ. - 2017. - №2 (54). - С.42-47.

107. Яковлев, С. А. Влияние электромеханической обработки на структуру и твердость титанового сплава ВТ22 / С. А. Яковлев, М. М. Замальдинов, Л. Г. Татаров // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2017. - № 10(154). - С. 464467.

108. The effect of electric pulse aided ultrasonic rolling processing on the microstructure evolution, surface properties, and fatigue properties of a titanium alloy Ti5Al4Mo6V2Nb1Fe / Shengguan Qu [et. al.] // Surface and Coatings Technology. -2021. - 421. - P. 127408. - 10.1016/j.surfcoat.2021.127408.

109. Removing loose oxide layer and producing dense a-phase layer simultaneously to improve corrosion resistance of Ti-6Al-4V titanium alloy by coupling electrical pulse and ultrasonic treatment / Renjie Ji [et. al.] // Surface & Coatings Technology. - 2020. - 384. - P. 125329.

110. Experimental study on surface integrity of ultra-high-strength steel by ultrasonic hot rolling surface strengthening / Xiaosheng Luan [et. al.] // Surface and Coatings Technology. - 2020. - 392. - P. 125745. - 10.1016/j.surfcoat.2020.125745.

111. Суслов, А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. - М.: Машиностроение, 2000. - 320 с, ил.

112. Приходько, В.М. Формирование эксплуатационных свойств деталей машин ультразвуковыми методами: монография / В.М. Приходько, И.А. Меделяев, Д.С. Фатюхин. - М.: МАДИ, 2015. - 264 с.

113. Эксплуатационные свойства деталей с регулярным микрорельефом: научное издание / Ю. Г. Шнейдер. - 2-е изд., перераб. и доп. - Ленинград : Машиностроение, 1982. - 248 с.

114. Plasma nitriding of Ti6Al4V alloy for improved water erosion resistance / D. Batory [et. al.] // Wear. - 2017. - 374. - P. 120-127. - 10.1016/j.wear.2017.01.041

115. Возможности электролитно-плазменного полирования при обработке деталей с различным начальным уровнем шероховатости поверхности / В.И. Новиков [и др.] // Металлообработка. - 2011. -№1 (61). - С. 13-15.

116. Effect of plasma interface treatment on the microstructure, residual stress profile, and mechanical properties of PVD TiN coatings on Ti-6Al-4 V substrates / E.J. Herrera-Jimenez [et. al.] // Surface and Coatings Technology. - 2021. - 413. - P. 127058. - 10.1016/j.surfcoat.2021.127058.

117. Огруктура и микротвердость упрочненных слоев, формируемых на титане при лазерной обработке в среде графита / В. А. Кошуро [и др.] // Вестник СГТУ. - 2021. - №3 (90). - C. 80-87.

118. The effect of laser irradiation of the surface of VT6 titanium alloy on its microstructure, roughness and friction coefficient / V. Ovchinnikov, E. Luk'yanenko, S. Yakutina // Materials Today: Proceedings. - 2020. - 38. - P. 1871-1874. -10.1016/j.matpr.2020.08.494.

119. Конечно-элементный анализ остаточных напряжений, возникающих в результате лазерной ударной проковки титанового сплава ВТ6 / О. А. Плехов [и др.] // Вычислительная механика сплошных сред. - 2022. - Т. 15. - №2 2. - С. 171184. - 10.7242/1999-6691/2022.15.2.13.

120. Ионная имплантация как метод повышения циклической долговечности титана в крупно-зернистом и ультрамелкозернистом состояниях / Ю. П. Шаркеев [и др.] // Перспективные материалы. - 2011. - №2 12. - С. 136-142.

121. Дробов, А. Н. Влияние ионно-плазменного азотирования на износостойкость и характер изменения шероховатости поверхности титановых сплавов ВТ1-0, ВТ6 и ОТ4-1 / А. Н. Дробов, М. Н. Босяков, И. Л. Поболь // Литье и металлургия. - 2022. - № 2. - С. 78-83. - 10.21122/1683-6065-2022-2-78-83.

122. Учеваткина, Н. В. Остаточные напряжения в имплантированных слоях титанового сплава ВТ6 при многоэлементной ионной имплантации / Н. В. Учеваткина // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии.

- 2015. - № 5(313). - С. 50-55.

123. Комбинированное поверхностное упрочнение стальных и титановых сплавов на основе электромеханической и ультразвуковой обработок / В. П. Багмутов [и др.] // Известия Волгоградского государственного технического университета. - 2013. - № 6(109). - С. 68-71.

124. Математическое моделирование остаточных напряжений при импульсном термосиловом поверхностном упрочнении / В.П. Багмутов [и др.] // Вестник ПНИПУ. Механика. - 2019. - №3. - С. 112-124.

125. Зотов, Б. И. Оценка экологичности и безопасности технологии электромеханической обработки / Б. И. Зотов, В. О. Надольский, С. А. Яковлев // Сборник научных трудов. - Ульяновск : УлГАУ, 1999. - С. 10-11.

126. Балтер, М.А. Упрочнение деталей машин / М.А. Балтер. - М.: Машиностроение, 1978. - 184 с.

127. Папшев, Д.Д. Упрочнение деталей обкаткой шариками / Д.Д. Папшев.

- М.: Машиностроение, 1968. - 152 с.

128. Аскинази Б. М. Упрочнение и восстановление деталей машин электромеханической обработкой. - М.: Машиностроение, 1989. - 200 с.

129. Зубков, Л.Б. «Космический металл. Все о титане» - Москва: Наука, 1987 - с.128.

130. Суслов, А.Г. Научные основы технологии машиностроения / А.Г. Суслов, А. М. Дальский. — М. : Машиностроение, 2002. — 684 с.

131. Горохов, В.А. Материалы и их технологии : учебник / В.А. Горохов, Н.В. Беляков, А.Г. Схиртладзе ; под ред. В.А. Горохова. В 2 ч. Ч. 1. - Минск : Новое знание; М. : ИНФРА-М, 2014. - 589 с. : ил.

132. Мураткин, Г.В. Основы восстановления деталей и ремонт автомобилей : учебное пособие : [в 2 ч.] / Г. В. Мураткин, В. С. Малкин, В. Г. Доронкин ; М-во образования и науки Российской Федерации, Тольяттинский гос. ун-т, Ин-т машиностроения, Каф. "Нанотехнологии, материаловедение и

механика". - Тольятти : Изд-во ТГУ, 2012. - 21 см.

133. Инженерия поверхности деталей / [А. Г. Суслов и др.] ; под ред. А. Г. Суслова. - Москва : Машиностроение, 2008. - 318 с. : ил., табл.; 24 см.; ISBN 978-5-217-03427-7 (в пер.)

134. Влияние токового импульсного воздействия на структуру титанового сплава при многоцикловой усталости / И. А. Комиссарова, С. В. Коновалов, Д. А. Косинов [и др.] // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2018. - Т. 15, № 3. - С. 409-415. -10.25712/ASTU.1811-1416.2018.03.016.

135. Wang, Zhong-jin. Effect of high-density electropulsing on microstructure and mechanical properties of cold-rolled TA15 titanium alloy sheet / Zhong-jin Wang, Song, Hui // Journal of Alloys and Compounds - J ALLOYS COMPOUNDS. - 2009. - 470. - 522-530. - 10.1016/j.jallcom.2008.03.027.

136. Калинин, А. О. Применение титановых сплавов для шатунов высокофорсированных авиационных дизелей / А.О. Калинин, А. Н. Краснокутский // Машиностроение и компьютерные технологии. - 2011. - 13. -20 с.

137. Перспективы разработки новых титановых сплавов / В.Г. Анташев [и др.] // Вестник МГТУ имени Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». Спец. вып. «Перспективные конструкционные материалы и технологии». - 2011. - С. 60-67.

138. Применение титановых сплавов ВТ-14 и ВТ-22 в конструкциях шасси / В.Н. Семенов [и др.] // Наука, 1976. - С. 386-394.

139. Пат. 2 124 430 РФ, МПК B24B 39/00, B24B 1/04. Устройство для ультразвуковой упрочняюще-чистовой обработки поверхностей / Ю. В. Холопов; Заявитель и патентообладатель Холопов Юрий Васильевич. -№ 98100977/02; заявл. 20.01.1998; опубл. 10.01.1999.

140. Powder Diffraction. Theory and Practice / Edited by R. E. Dinnebier and S. J. L. Billinge // Cambridge: RSC Publishing, 2008. - 582 p.

141. О связи закономерностей разрушения и циклической долговечности поверхностно упрочненного титанового псевдо^-сплава / В. П. Багмутов [и др.] // Металлы. - 2016. - № 4. - С. 94-100.

142. Влияние поверхностного упрочнения комбинированными термосиловыми воздействиями на усталостную долговечность и разрушение титанового сплава ВТ22 / В. П. Багмутов [и др.] // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. - 2020. - № 6. - С. 65-75. - 10.17073/0021-34382020-6-65-75.

143. Шевельков, В.В. Влияние параметров структуры на трещиностойкость и пластические свойства высокопрочных титановых сплавов / В.В. Шевельков // Вестник науки и образования Северо-Запада России. - 2015.

- №1. - С. 13-18.

144. Структура и микротвердость титановых сплавов после электромеханической обработки и ультразвукового поверхностного легирования / В.П. Багмутов [и др.] // Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. - 2015 - 58(4). - С. 272-276. - 10.17073/0368-0797-2015-4-272-276.

145. Закономерности развития усталостных повреждений титанового псевдо^-сплава после интенсивных термосиловых обработок / В. П. Багмутов [и др.] // Металлы: научно-технический журнал / Российская академия наук. Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова М. - 2019. - № 3.

- С. 73-81. - 10.17073/0368-0797-2015-4-272-276.

146. Features of Changes in the Surface Structure and Phase Composition of the of a + в Titanium Alloy after Electromechanical and Thermal Treatment / V.P. Bagmutov [et. al.] // Metals. - 2022. - 12. - P. 15-35. - 10.3390/met12091535.

147. Kalienko, M.S. Use of Full-Profile X-Ray Analysis for Estimation of the Dispersity of the Secondary Alpha Phase in High-Strength Titanium Alloys / M. S. Kalienko, A. V. Volkov, A. V. Zhelnina // Crystallography Reports. - 2020. - Vol. 65, No 3. - P. 412-416.

148. Naydenkin, E. V. Evolution of the Structural-Phase State of a VT22 Titanium Alloy During Helical Rolling and Subsequent Aging / E. V. Naydenkin [et. al.] // Russian Physics Journal. - 2015. - Vol. 58, No.8. - P. 1068-1073.

149. Structural and Phase Transformation in a Cold-Deformed Titanium Alloy During Aging / A.G. Illarionov [et. al.] // KnE Engineering. — 2019. — No 4(1). — P. 19-26. DOI 10.18502/keg.v1i1.4386 .

150. Modeling of the coupled processes of residual stress formation in a metallic alloy taking into account structure transformation due to pulse thermo-force surface hardening / V.P. Bagmutov [et. al.] // Computational Continuum Mechanics. — 2023. — 15(4). — p. 449-465. — 10.7242/1999-6691/2022.15.4.35.

151. Горунов, А.И. Влияние структуры и концентраторов напряжений на механические свойства титановых псевдо-а-сплавов 5В и 5ВЛ для деталей энергомашиностроения : диссертация кандидата технических наук : 05.16.09 / Горунов Андрей Игоревич; [Место защиты: Волгогр. гос. техн. ун-т]. -Волгоград, 2012. - 139 с. : ил.

152. Electron transfer mediator PCN secreted by aerobic marine Pseudomonas aeruginosa accelerates microbiologically influenced corrosion of TC4 titanium alloy / Dan Liu [et. al.] // Journal of Materials Science & Technology. - 2020. - 79. - P. 101108. - 10.1016/j.jmst.2020.11.042.

153. Effect of double thermal and electrochemical oxidation on titanium alloys for medical applications / Agnieszka Ossowska [et. al.] // Applied Surface Science. - 2021. - 563. - P. 150340. - 10.1016/j.apsusc.2021.150340.

154. In-situ monitoring of the electrochemical corrosion behavior in fluoride environment of cellular structured Ti6Al4V alloy fabricated by electron beam melting / Gai Xin [et. al.] // Corrosion Science. - 2021. - 181. - P. 109258. -10.1016/j.corsci.2021.109258.

155. Дудкина, Н. Г. Коррозионная стойкость стали 45, подвергнутой электромеханической обработке и поверхностному пластическому деформированию / Н. Г. Дудкина // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2017. - № 9(747). - С. 41-44.

156. Авторское свидетельство № 1231437 A1 СССР, МПК G01N 17/00. Способ испытания сварных соединений на коррозионное растрескивание : № 3763474 : заявл. 12.07.1984 : опубл. 15.05.1986 / Н. Г. Дудкина, Ю. И. Славский, А. В. Федоров ; заявитель Волгоградский ордена трудового красного знамени политехнический институт.

157. Михайлов, А.Н. Применение функционально ориентированных технологий при производстве судовых двигателей внутреннего сгорания / А.Н.

Михайлов, А.В. Костенко, А.В. Лукичев // Вестник КамчатГТУ. - 2015. №33. -С. 11-14.

158. Михайлов, А. Н. Особенности обеспечения функционально -ориентированных технологий изготовления деталей судовых дизелей / А. Н. Михайлов, А. В. Костенко // Наукоемкие технологии в машиностроении. -2017. - №. 4. - С. 31-36. - 10.12737/агйе1е_58еШ902^67.52416472.

159. Ильин, А.А. Титановые сплавы : состав, структура, свойства : справочник / А. А. Ильин, Б. А. Колачев, И. С. Полькин. - Москва : ВИЛС-МАТИ, 2009. - 519 с. : ил., табл.; 24 см.

160. Моисеев, В.Н. Высокопрочные титановые сплавы в авиационных конструкциях / В.Н. Моисеев, Ю.А. Грибков, Ю.И. Захаров // Авиационные материалы и технологии. - 2007. - №1. - 6 с.

Дубл.

Взам.

Подл.

н

Г6

и ЕС О

о л

Г6 Г5

к

о о

ЕЕ та о

а

Г6 Г5 Г5 М

ЕЗ та

О Л ЕЕ

Г6

ЕЕ а

Б

О

+

Я

ий

§

О

*

И

я я

и >

к м та

Е та

н ЕЕ

М 33

К м та н м

Я о

о\

ЕЕ

та о и м ЕЕ ЕЕ О

о

Рачпаб Кафедра СМ АБВГХХХХХХ.ХХХХХХ ХХХХХХ.ХХХХХХХХ

Пров.

Ось шасси

Н. контр.

МО!

М02

Код

ЕВ

МД

ЕН I Н.

расх.

ВТ22

кг

КИМ

Код заготовки

ХХХХХХ.ХХХ

Профиль и размеры

035X240

КД I

мз

1. 28...30НР.С;

2. Детали на упрочнения должны поступать чистыми н сухими

Цех I УЧ РМ I Опер I

Код, наименование операции

Обозначение документа

кол

Наименование оборудования

СМ | Проф. | р | УТ | | УСОД \ Ен \ ОП \ Кшт

Тпз

Тшт

РОЗ

Тип тока !, А/мм2 ЕН 5Ш&6 по&шн V, л/мин Т°С г, час Кшт

А04

XX

XX

Комбинированная обработка ЭМО+

БОБ

АБВГ.ХХХХХХХ.ХХХ 16К20; АБВГ.ХХХХХХХ.ХХХ ЭКЮ установка

006

Обработать поверхность 1 и 2 роликами двух типов (форма 1 и 2), 1-1=35 мм, и=170 мм.

постоянный 400 150 2;0А

25

0,7

Т07

АБВГ.ХХХХХХХ.ХХХ приспособление ЭМО; АБВГ.ХХХХХХХХХХсистема охлаждения; АБВГ.ХХХХХХХХХХ токосъемный задний центр; АБВГ.ХХХХХХХ.ХХХ ролики ВК6С(форма Г и 2)

08

609

АБВГ. ХХХХХХХ. ххх 16К20; АБВГ.ХХХХХХХ.ХХХ УЗ генератор

ОТО

Обработать поверхность 1 .-.■■ 2 инденторами двух типов (форма 1 и2), Ь 35 мм, и 170 мм,

150 2:0,07 100

0,5

Т11

АБВГ.ХХХХХХХ.ХХХ УЗ генератор; АБВГ.ХХХХХХХ.ХХХ система охлаждения; АБВГ.ХХХХХХХ.ХХХ сверлильный патрон; АБВГ.ХХХХХХХ.ХХХ инденторы (форма 1 и 2)

12

Б13

АБВГ.ХХХХХХХ.ХХХ ЭКСП-10

014

1. Положить детали на огнеупорную плиту в разогретую печь

600

14

15

2. Охладить с печью, вытащить образцы печными щипцами

Т16

АБВГ.ХХХХХХХ. XXX плита огнеупорная 150x250x10; АБВГ.ХХХХХХХ.ХХХ щипцы печные

МК

Приложение Б. Акты внедрений

ПРИЛОЖЕНИЕ

РАСЧЕТ ФАКТИЧЕСКОГО ГОДОВОГО ЭФФЕКТА 1. Сущность мероприятия

Вал мешалка является деталью по типу «Вал» и изготавливается как из нержавеющих коррозионностойких сталей, так и титановых сплавов. Заготовками на предприятии для мешалок служит круглый титановый прокат. Правкой уменьшают кривизну заготовок до 0,5 мм/м. Далее производятся токарные работы (черновое, чистовое точение) и анодное оксидирование для повышения износостойкости и коррозионной стойкости. Заменяя операцию анодного оксидирования на электромеханическую обработку, безабразивную ультразвуковую финишную обработку и термическое старение возможно сократить время финишной отделочно-упрочняющей операции, площадь, занимаемую оборудованием, количество расходных материалов, рабочего персонала и стоимость самого оборудования.

2. База сравнения

За базу сравнения принята существующая на предприятии ООО «АДЕШ ПЛЮС» технология упрочнения, которая была представлена описанным в п. 1 способом.

Экономический эффект достигается за счет замены операции анодного оксидирования на комбинированную технологию ЭМО+БУФО ^старение, исключающую необходимость использования расходных материалов для анодного оксидирования. Повышается толщина упрочнённого слоя (с 0,03 мм при анодировании до 0,2 мм после ЭМО). Расходы на упрочнение снижаются на 20%. В поверхностном слое отсутствует пористость и микротрещины, возможные при анодном оксидировании. По результатам испытаний, проведенных ранее на базе кафедры «Сопротивление материалов» ВолгГТУ, для упрочненного слоя также характерно повышение относительной износостойкости (до 100 раз для сплава ВТ22 в сравнении с исходным ме-

V

таллом). Для анодного оксидирования титановых поверхностей характерен малый выход металла по току (8-42%).

3. Расчет экономической эффективности

Технология электромеханической обработки, внедрена в цехе предприятия ООО «АДЕШ ПЛЮС» при изготовлении нефтехимических валов мешалок с средней по двум годам производительностью 3,53 т.

По данным за 2021-2022 год окончательный брак по дефектам (дефекты токарной обработки: превышающее допустимое смещение оси отверстия, макроотклонения, неправильно выставленные режимы для ЭМО, БУФО, старения либо иные другие нарушения технологий обработки) (см. таблицу 1):

Таблица 1

Год Марка титанового сплава Наименование детали Объем производства, т. Количество брака, т.

2021 ВТ22 Вал мешалки 3,62 1,350

2022 ВТ22 Вал мешалки 3,44 1,116

Итого 3,53 1,233

Стоимость 3,53 т. готовой продукции составляет 12 500 ООО руб. Таким образом, экономия от снижения брака за вычетом стоимости возвратных отходов в цехе составила:

12 500 000 - 1,233x300 000 г 12 130 000 руб.,

где 300000 тыс. руб. - среднерыночная стоимость тонны титанового металлолома.

Общий годовой эффект от внедрения данной технологии электромеханической обработки равен 12 130 000 руб.

Капитальные вложения остались без изменения.

В.П. Багмутов М.Д. Романенко

4. Методы испытаний

Готовые болты упрочнялись последовательно по следующим схеме: ЭМО (скорость 0,3-0,6 м/мин, плотность тока 400 А/мм2, подача для гладкой поверхности - 0,4 мм/об), расход охлаждающей жидкости (техническая вода) - 0,8 л/мин), далее производилась БУФО по режиму: скорость 3-6 м/мин, подача для гладкой поверхности — 0,1 мм/об), расход охлаждающей жидкости (техническая вода) - 0,8 л/мин). Последующая термическая обработка болтов производилось в нагретой до 450°С муфельной печи с выдержкой 5 часов и охлаждением в печи. Гладкая поверхность 15 исходных болтов (серия «без упрочнения») подвергалась обкатке роликом (ППД) - стандартная обработка на предприятии. Гладкая поверхность остальных 15 болтов упрочнялась по комбинированной технологии ЭМО+.

Испытания на циклическую долговечность проводились согласно требований ОСТ1 00552-72 п.3.9 и п.3.10. Малоцикловые испытания проводились при частоте 1 Гц, многоцикловые испытания проводились при частотах 30 и 50 Гц, максимальная разрушающая нагрузка по ОСТ1 00552-72 - 5640 кгс.

Испытания проводись по 1 штуке, до разрушения изделия.

5. Результаты испытаний:

Болты М 10x70 (ОСТ 1 12086-77) из сплава ВТ 16 - 15 шт. (без упрочнения)

Вид Малоцикловая Многоцикловая

испытаний/ усталость(1 усталость, кол-

№ образца Гц), кол-во во циклов до

циклов разрушения

до 30 Гц 50 Гц

разрушения

1 6590 90523 88907

2 6634 88645 98706

3 7103 91102 90696

4 6790 99079 92878

5 7126 95609 101067

Болты М 10x70 (ОСТ 1 12086-77) из сплава ВТ16 - 15 шт. (с упрочнением)

Вид Малоцикловая Многоцикловая

испытаний/ усталость (1 усталость, кол-

№ образца Гц), кол-во во циклов до

циклов разрушения

ДО 30 Гц 50 Гц

разрушения

1 7945 102389 96590

2 8120 106890 94906

3 7810 111041 97899

4 7987 99804 95901

5 8050 107809 101911

Повышение усталостной долговечности болтов после упрочнения их гладкой поверхности в случае малоцикловой усталости составило » 17 %, в случае многоцикловой при 30 Гц = 14%, при 50 Гц = 3%.

Таким образом, замена стандартной операции обкатки роликом (ППД) гладкой поверхности болтов на технологию ЭМО+ приводит к повышению усталостной долговечности болтов из титанового сплава ВТ16 от 3 до 17%.

От АО «НОРМАЛЬ» И.о. Начальника ЦЛП:

От ФГБОУ ВО «ВолгГТУ» Научный руководитель: ¿а^1— д.т.н., профессор Багмутов В.П.

йауч]

Л-г

Галактионова И.В.

Исполнитель:

преподаватель Романенко М.Д.