Влияние эволюции структуры неразъемных соединений сплава ОТ4-1 в условиях холодной тугой посадки и последующей термообработки на их свойства и качества тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Пицык Виктор Сергеевич

• Пицык Виктор Сергеевич
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Пицык Виктор Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ ПОЛУЧЕНИЯ НЕРАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ТВЕРДОМ СОСТОЯНИИ ЗАГОТОВОК СИСТЕМЫ «ВТУЛКА-ВАЛ» ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ АВИАЦИОННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

1.1 Применение титановых сплавов в авиастроении и основные методы получения неразъемных соединений данной группы сплавов

1.2 Оценка современных достижений получения неразъемных соединений в твердой фазе заготовок системы «втулка-вал» из титановых сплавов

1.3 Условия обеспечения высокой степени физического контакта

1.4 Взаимодействие титана и его сплавов с газами, организация защиты в температурных условиях фазового а ^ в превращения при термической обработке неразъемных соединений титановых сплавов

Выводы к главе

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Заготовки и образцы для проведения исследований

2.2 Стандартные методики исследований

2.3 Нестандартные методики исследований

2.4 Оборудование и материалы для организации автономного вакуума... 51 Выводы к главе

ГЛАВА 3. ЭВОЛЮЦИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА

ПРИКОНТАКНОГО ОБЪЕМА НЕРАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ В УСЛОВИЯХ ТУГОЙ ПОСАДКИ ЗАГОТОВОК

СИСТЕМЫ «ВТУЛКА-ВАЛ» ИЗ СПЛАВА ОТ4-1

3.1 Экспериментальная оценка методики расчета требуемого значения

натяга при тугой посадке заготовок системы «втулка-вал»

3.2 Эволюция структуры и свойств материала приконтактного объема неразъемного соединения, получаемого в условиях тугой посадки

3.3 Распределение компонентов сплава ОТ4-1 в приконтакном объеме материала неразъемного соединения, полученного в условиях тугой посадки

3.4 Микродюриметрия материала приконтакного объема неразъемного соединения, полученного в условиях тугой посадки заготовок из сплава ОТ4-1

3.5 Испытание на выпрессовку образцов типа «втулка-вал», полученных при различном уровне натяга

Выводы к главе

ГЛАВА 4. ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА НЕРАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ В УСЛОВИЯХ ХОЛОДНОЙ ТУГОЙ ПОСАДКИ ЗАГОТОВОК СИСТЕМЫ «ВТУЛКА-ВАЛ»

4.1 Определение температуры полиморфного превращения в сплаве ОТ4-1

4.2 Анализ источников нагрева, используемых при термической обработке. Схема установки термической обработки в автономном вакууме в слое графитизированных электропроводных частиц

4.3 Влияние вида и режимов термической обработки на эволюцию структуры материала приконтактного объема неразъемного соединения, полученного в условиях тугой посадки

4.4 Влияние термической обработки на характер распределения компонентов сплава ОТ4-1 в приконтакном объеме материала неразъемного соединения полученного в условиях тугой посадки

4.5 Влияние термической обработки на распределение микротвердости в

материале приконтакного объема неразъемного соединения, полученного в

условиях тугой посадки

4.6 Результаты испытаний образцов «втулка-вал», полученных в условиях тугой посадки заготовок из сплава ОТ4-1 после термической

обработки

Выводы к главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Количественные показатели структуры, характер распределения легирующих компонентов и микротвердости в материале приконтактного объема неразъемного соединения, полученного в условиях холодной тугой посадки. Расчет плотности дислокаций

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Количественные показатели структуры, характер распределения легирующих компонентов и микротвердости в материале приконтактного объема неразъемного соединения, полученного в условиях холодной тугой посадки, после термической обработки на различных режимах. Расчет плотности дислокаций

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Оценка экономической и массовой эффективности изготовления неразъемных соединений методом холодной тугой посадки с последующей термической обработкой в автономном вакууме. Расчет себестоимости

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Акты внедрения в учебный процесс результатов диссертации

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние эволюции структуры неразъемных соединений сплава ОТ4-1 в условиях холодной тугой посадки и последующей термообработки на их свойства и качества»

ВВЕДЕНИЕ

При создании современных летательных аппаратов (ЛА) все шире применяются титан и сплавы на его основе благодаря их уникальным свойствам (высокие прочностные показатели при небольшой плотности, высокая пластичность, повышенная коррозионная стойкость, способность работать длительное время при повышенных температурах (до 500 °С) без потери технологических свойств и т.д.). Данная группа материалов нашла широкое применение при изготовлении трубопроводных систем (ТС) различного назначения, изготовление которых невозможно без применения неразъемных соединений (НС). Стоит отметить, что порядка 15 % общей трудоемкости изготовления ЛА составляет производство и монтаж его ТС, общая протяженность данных систем на одном ЛА может достигать нескольких километров.

Опыт эксплуатации ЛА показывает, что их ресурс в значительной мере определяется долговечностью элементов конструкции. Данные статистики показывают, что 15-20 % всех аварийных ситуаций, возникающих при эксплуатации ЛА, связано с выходом из строя его ТС. При этом в 75 - 85 % случаев выход из строя ТС связан с потерей прочности НС [1, 2]. Это, в первую очередь, связано с наличием в приконтактном объеме (ПО) НС материала с составом, структурой и свойствами, отличными от основного металла (ОМ). Наличие разнородных и переходных областей в ПО НС в первую очередь определяется технологией его получения.

Наличие переходных и разнородных зон в ПО НС характерно для всех наиболее распространенных методов, используемых при изготовлении ТС ЛА -аргонодуговой сварки плавлением (АрДС) и пайки токами высокой частоты (ПТВЧ). Кроме того данные методы имеют целый ряд ограничений металлургического и технологического характера: необходимость подачи присадочного материала или припоя; необходимость специальной защиты зоны НС - подача газа или флюса; наличие зоны термического влияния; остаточные

напряжения и деформации; высокая вероятность возникновения дефектов металлургического характера; необходимость вращения заготовки или перемещения сварочной дуги по орбите; наличие переходной муфты, существенно увеличивающей вес соединения, значительные габаритные размеры используемого оборудования и т.д. Перечисленные особенности не только ограничивают повсеместное применение данных способов при изготовлении ТС, но в ряде случаев вообще делают их применение нецелесообразным. Так, использование дуговой сварки при монтаже топливных систем и трубопровода высокого давления с использованием дуговой сварки нецелесообразно в силу невозможности проведения процесса дугой сварки в стесненных условиях.

Применение традиционных методов диффузионной сварки включающих нагрев до температуры фазового превращения при постоянном давлении извне на соединяемые заготовки позволяет исключить образование переходных и разнородных областей в ПО НС, однако, специфические условия термодеформацонного цикла получения НС, необходимость проведения процесса в вакууме существенно ограничивают номенклатуру и габаритные размеры изготавливаемых деталей, и значительно увеличивают их себестоимость. Таким образом, несмотря на то, что традиционные методы диффузионной сварки позволяют получить НС, в ПО которых материал имеет состав, структуру и технологические свойства аналогичные ОМ, а также исключают возникновение металлургических дефектов, их применение в большинстве случаев экономически неэффективно или технологически невозможно, особенно при создании ТС ЛА. Решение этих проблем выдвигает ряд задач различной сложности, не решенных в ранее проведенных исследованиях.

Актуальность работы подтверждается выполнением ее в рамках:

1. НИР «Разработка термических и деформационных технологий создание и обработки гетерогенных материалов на основе динамики структурных превращений и компьютерного материаловедения» в рамках

гранта по программе «Стратегическое развитие ФГБОУ ВПО «КнАГТУ» на 2012-2016 гг.», 2011-ПР 054, приказ №2280 от 27.07.2012.

2. НИР «Исследование процессов формирования диффузионных соединений из конструкционных материалов, обеспечивающих эксплуатационную надежность конструкций» в рамках гранта по программе «мол_а» Российского фонда фундаментальных исследований на 2014-2016 гг. Государственный регистрационный номер ЦИТиС: 01201453032.

Цель диссертационной работы: исследование влияния напряженно-деформационного состояния и термической обработки в условиях фазовых превращений на эволюцию структуры и свойств диффузионных неразъемных соединений изделий из титановых сплавов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1) Анализ возможностей применения методов получения неразъемных соединений в твердом состоянии при изготовлении трубопроводных систем летательных аппаратов из титановых сплавов;

2) Исследование и разработка методики оценки напряженно-деформированного состояния, обеспечивающего физический контакт сопрягаемых поверхностей по величине натяга при холодной тугой посадке;

3) Установление влияния степени напряжено-деформационного состояния (величина натяга) на изменение структуры, состава и свойства материла приконтакного объема неразъемного соединения;

4) Исследование влияния термических условий на кинетику и температурную зависимость процессов изменения структуры и свойств материала приконтактного объема диффузионного неразъемного соединения с предельной степенью (величиной натяга) напряженно-деформированного состояния;

5) Разработка технологического приема получения качественных неразъемных соединений титанового сплава ОТ4-1 по результатам исследований.

Объект исследования: материал приконтактного объема неразъемного соединения, полученный в условиях холодной тугой посадки.

Предметы исследования: процессы, происходящие в приконтактном объеме материала диффузионного неразъемного соединения, получаемого в условиях холодной тугой посадки и последующей термической обработки.

Научная новизна заключается в установлении закономерностей изменения структуры и свойств материала приконтактного объема (ПО) неразъемного соединения (НС) от величины натяга при холодной тугой посадке (ХТП) и последующей термообработки в интервале фазового превращения сплава ОТ4-1 в системе заготовок «втулка-вал», позволяющих получать качественные НС со структурой и свойствами идентичными свойствам основного металла.

Экспериментально установлено ХТП с предельным натягом (450 мкм, площадью физического контакта более 60%) приводит к образованию структуры в материале приконтактного объема неразъемного соединения с характерным деформационным рельефом (следы скольжения по границам зерен - уменьшение контактных поверхностей и объемного взаимодействия, как в плоскости контакта (сужение и искривление зерен), так и в объеме зоны контакта (разрывы, завихрения зерен и очаги выхода дислокаций)). Наиболее полно отражает структурные изменения материала приконтактного объема неразъемного соединения основные показатели интерфейса структурного состояния (удельный параметр организации структуры - дс; средняя плотность зерен - д; средняя плотность границ зерен - дср; развитость границ зерен - д^;) в разы (10; 4; 1,8; 1,5 соответственно) превышающие таковые основного металла в исходном состоянии, что свидетельствует об избыточных остаточных напряжениях. При этом диффузионные процессы приводят к изменению распределения легирующих элементов, микротвердости в ПО, их скачкообразный характер и в особенности по величине разброса, четко прослеживаются процессы стадийности - дискретности изменения под влиянием упруго-пластической деформации. Расчетами распределения

плотности дислокаций (скачкообразный характер увеличения и уменьшения) установлено полное совпадение с закономерностями изменения структур, распределения легирующих элементов и микротвердости при ХТП системы «втулка-вал» с натягом 450 мкм сплава ОТ4-1.

Установлено появление стадии образования глобулярной структуры при нагреве пластически-деформированного металла в температурно-временных условиях фазового превращения. С увеличением температуры время существования глобулярной составляющей структуры уменьшается. Снижение уровня напряженно-деформированного состояния материала приконтактного объема неразъемного соединения увеличивает время существования глобулярной составляющей структуры и способствует ее появлению при более низких температурах и выдержки.

Показано, что при температурах 925, 950 °С с выдержкой 60 минут, 975 °С - 20 минут, и 1000 °С -10 минут происходит перераспределение дислокаций, которые в области скопления собираются в ячеистую структуру с образованием правильных границ.

Выявлена при переходе к температурам 975-1000 °С высокая скорость протекания диффузионных процессов, вызывающая при увеличении выдержки переход стадии полигонизации к стадии рекристаллизации, т.е. диффузионное взаимодействие завершается и структура ПО становится идентичной структуре основного металла (ОМ) характеризующаяся повышенной прочностью по сравнению с отожжённым состоянием.

Количественная оценка структурных изменений, как по основным параметрам интерфейса структурного состояния, так и рекристаллизационных диффузионных процессах позволяют выявить механизм, кинетику и температурную зависимость структурных изменений от степени пластической деформации и режимов термической обработки и определять температурно-временные условия термической обработки, обеспечивающие «залечивание» несплошностей, исчезновение границ раздела и свойства идентичные свойствам

основного металла (скоростной нагрев в автономном вакууме до температур 920, 950, 975 и 1000 °С при выдержке 60, 40, 20 и 10 минут соответственно). Усилие на выпрессовку неразъемных соединений и сплава ОТ4-1, полученных при обозначенных условиях, составляет более 960 Мпа, что превышает прочность при срезе для основного материала.

Практическая значимость от реализации результатов работы:

1) Определены условия формирования в материале приконтактного объема неразъемного соединения, получаемого холодной тугой посадкой, напряженно-деформационного состояния приводящего к изменению основных показателей интерфейса структурного состояния, которые используются как фактор активации процессов рекристаллизации;

2) Определен вид и технологические режимы термической обработки, обеспечивающие получение материала приконтактного объема неразъемного соединения, полученного в условиях холодной тугой посадки, с составом и структурой аналогичными основному металлу и более высокими технологическими свойствами;

3) Разработана и экспериментально проверена методика расчета значения натяга для заготовок системы «втулка-вал», обеспечивающего достаточный уровень физического контакта для получения качественного неразъемного соединения;

4) Для заготовок системы «втулка-вал» из сплава ОТ4-1 установлено предельное значение натяга (450 мкм), обеспечивающее получение материала приконтактного объема неразъемного соединения, полученного холодной тугой посадкой с последующей термической обработки, структура, состав и свойства которого аналогичны основному металлу;

5) Разработан технологический прием получения неразъемных соединений заготовок системы «втулка-вал», за счет холодной тугой посадки и последующей термической обработки, обеспечивающий получение материала в приконтактном объема неразъемного соединения, состав, структура и свойства которого аналогичны основному металлу;

6) Разработана схема установки термической обработки в автономном вакууме, предусматривающая нагрев соединяемых элементов конструкции в слое электропроводных графитизированных частиц, что позволяет за счет высокой скорости нагрева до заданной температуры, интенсифицировать процесс рекристаллизации, что обеспечивает получение материала в приконтактном объеме неразъемного соединения, состав, структура и свойства которого аналогичны основному металлу;

7) Теоретические положения и практические результаты, полученные в ходе выполнения данной работы, внедрены в учебный процесс в виде лекционных и лабораторных занятий на кафедрах «Материаловедение и технология новых материалов» и «Технология сварочного и металлургического производства» ФГБОУ ВО «КнАГУ».

Методология и методы диссертационного исследования:

Проведенные исследования основаны и сочетаются с: трехстадийной теорией образования неразъемных соединений в твердом состоянии; теорией пластической деформации, триботехники, формирования соединений с тугой посадкой. Полученные закономерности эволюции структуры и свойств материала ПО НС, полученного в условиях ХТП с последующей ТО, на примере титанового сплава ОТ4-1, отвечают теоритическим аспектам фазовых преобразований протекающих в титановых сплавов в ходе ТО.

Структура и химический состав материала ПО НС исследовались методами: спектрального оптико-эмиссионного анализа, оптической и растровой электронной микроскопией (РЭМ), компьютерной металлографии; микрорентгеноструктурного анализа.

Микродюриметрия проводилась по методу Викерса (ГОСТ 9450-76). Определение температуры фазового а-^р превращения образцов из сплава ОТ4-1 определялась путем дилатометрических исследований. Контроль герметичности и плотности материала ПО НС проводился методами капиллярной дефектоскопии (ГОСТ 18442-80) и радиографического контроля (ГОСТ 7512-82).

Прочностные свойства НС проводились путем выпрессовки «вала» из «втулки» на исследовательском комплексе 1ш1хоп 3382.

На защиту выносятся:

1) Результаты анализа по определению возможностей применения методов получения неразъемных соединений в твердом состоянии при изготовлении, как трубопроводных систем, так и других элементов конструкций летательных аппаратов из титановых сплавов;

2) Методика оценки напряженно-деформированного состояния, обеспечивающая физический контакт сопрягаемых поверхностей по величине натяга при холодной тугой посадке заготовок системы «втулка-вал»;

3) Результаты по определению влияния степени напряжено -деформационного состояния (величина натяга) на изменение структуры, состава и свойства материла приконтактного объема неразъемного соединения;

4) Результаты исследований по влиянию термических условий на кинетику и температурную зависимость процессов изменения структуры и свойств материала приконтакного объема неразъемного соединения с предельной степенью (величиной натяга) напряженно-деформированного состояния;

5) Технологический прием получения качественных неразъемных соединений заготовок системы «втулка-вал» титанового сплава ОТ4-1.

Достоверность полученных результатов обеспечивается системным подходом к исследованиям, привлечением современных, преимущественно стандартных и взаимно дополняющих друг друга экспериментально-аналитических методов и испытаний на современном и поверенном оборудовании; полученные результаты не противоречат общепринятой теории формирования диффузионных неразъемных соединений.

Результаты, полученные в ходе работы, докладывались и обсуждались на: Основные результаты работы доложены и обсуждены на: 43-ой научно-технической конференции аспирантов и студентов «Научно-техническое творчество аспирантов и студентов» (Комсомольск-на-Амуре,

2013); школе-семинаре по фундаментальным основам создания инновационных материалов и технологий «Инновационные материалы и технологии: достижения, проблемы, решения» (Комсомольск-на-амуре, 2013); VI всероссийской конференции молодых ученых и аспирантов «Будущее машиностроения России» (Москва, 2013); XVII всероссийской научно-практической конференции «Металлургия: технологии, управление, инновации, качество» (Новокузнецк, 2013); V международной научно-технической конференции «Машиностроение - основа технологического развития России (ТМ-2013)» (Курск, 2013); 44-ой научно-технической конференции аспирантов и студентов «Научно-техническое творчество аспирантов и студентов» (Комсомольск-на-Амуре, 2014); дальневосточной школе-семинаре «Фундаментальная механика в качестве основы совершенствования промышленных технологий, технических устройств и конструкций» «Владивосток, 2014»; XVIII всероссийской научно-практической конференции «Металлургия: технологии, управление, инновации, качество» (Новокузнецк,

2014); III всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов (Комсомольск-на-Амуре, 2014); международной научно-технической конференции «Проблемы и достижения в инновационных материалах и технологиях машиностроения» (Комсомольск-на-Амуре, 2015); международной конференции «Перспективные материалы с иерархической структурой для новых технологий и надежных конструкций» (Томск, 2015); краевом конкурсе молодых ученых и аспирантов в сфере научного творчества (Хабаровск, 2016) 9-ом Всероссийском межотраслевом молодежном конкурсе научно-технических работ и проектов «Молодежь и будущее авиации и космонавтики» (Москва, 2017); 20-ой международной конференции «Авиация и космонавтика» (Москва, 2021); 5 Международной научно-практической конференции «Производственные технологии будущего: от создания к внедрению» (Комсомольск-на-Амуре, 2021).

Публикации результатов исследований. По результатам исследований опубликовано 1 6 работ, из них 6 статей в журналах, входящих в перечень

изданий, рекомендованных ВАК РФ, 1 публикация в зарубежном издании, входящая в перечень Web of Science и Scopus, 8 публикаций в журналах, сборниках научных трудов и трудов международных и всероссийских научно-технических конференций. Получен один патент на полезную модель.

Соответствие диссертации паспорту специальности.

Диссертационная работа по своим целям, задачам, содержанию, методам исследования и научной новизне соответствует следующим пунктам паспорта специальности 2.6.17 (05.16.09) - Материаловедение:

1. Теоретические и экспериментальные исследования функциональных связей состава и структуры материалов с комплексом физико-механических свойств с целью обеспечения надежности и долговечности материалов и изделий;

2. Установление закономерностей физико-химических и физико-механических процессов, проходящих на границах раздела в гетерогенных структурах.

Личный вклад автора состоит в анализе состояния вопроса, разработке методики экспериментов и их проведении, обработке полученных результатов, написании статей, подготовке докладов.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и 4 приложений. Работа изложена на 253 страницах машинописного текста (включая приложения), содержит 46 таблиц, 96 рисунков, список литературы из 131 наименования.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ ПОЛУЧЕНИЯ НЕРАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ТВЕРДОМ СОСТОЯНИИ ЗАГОТОВОК СИСТЕМЫ «ВТУЛКА-ВАЛ» ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

АВИАЦИОННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

В главе обозначены основные направления применения титановых сплавов в авиастроении. Рассмотрены основные методы получения НС при изготовлении ТС ЛА из титановых сплавов. Проведена оценка достижений получения НС в твердом состоянии титановых сплавов в настоящее время. Рассмотрены теоретические аспекты: образования качественных диффузионных соединений; организации ТО титановых сплавов в условиях фазового превращения титановых сплавов.

1.1 Применение титановых сплавов в авиастроении и основные методы получения неразъемных соединений данной группы сплавов

Титан и сплавы на его основе по своим физико-механическим свойствам превосходят большинство современных конструкционных материалов, включая самые распространенные - сталь и алюминий.

Титановые сплавы характеризуются высокой температурой плавления и удельным электросопротивлением, прочностью, сравнимой и превосходящей прочность большинства марок легированных сталей, коррозионной стойкостью и немагнитностью, многими другими полезными свойствами, низким удельным весом. Все перечисленное делает титан универсальным и наиболее перспективным конструкционным материалом. Сегодня титановые сплавы с различными характеристиками являются ключевыми а, в ряде случаях, безальтернативными материалами для стратегических отраслей промышленность [3 - 5].

Благодаря комплексу уникальных свойств титан и его сплавы нашли широкое распространение в авиастроении, где масса, удельная прочность, коррозионная стойкость, повышенная усталостная прочность, жаростойкость играют определяющее значение.

Применение титановых сплавов при изготовлении элементов авиационной техники в ряде случаев позволяет получить экономию в весе от 15 до 25 % по сравнению с использованием стальных элементов. Кроме того высокая стойкость к усталостным разрушениям обеспечивает повышение срока эксплуатации таких элементов на 25 - 35 %.

Выделяются три основных направления использования титана в авиастроении [6 - 9]:

1. Для изготовления изделий сложной пространственной формы: окантовки люков и дверей, где возможно скопление влаги; обшивки, на которые действует струя продуктов сгорания двигателя, огнеблокирующие противопожарные перегородки; элементы обшивки фюзеляжа сверхзвуковых ЛА; тонкостенные трубопроводы воздушной системы; трубопроводы высокого давления; настил пола грузовой кабины.

2. Для изготовления ответственных высоконагруженных узлов и агрегатов: стойки шасси; силовые элементы (кронштейны) механизации крыла; элементы силового набора ЛА; гидроцилиндры; нормализованные элементы крепежа.

3. Изготовление частей двигателя: элементы корпуса двигателя; диски и лопатки вентиляторов и компрессоров низкого и высокого давления; трубопроводы высокого давления.

Как было отмечено выше одной из систем ЛА, где применение титановых сплавов не заменимо - это ТС. Более 45 % всех ТС ЛА изготавливается из титана и сплавов на его основе (ПТ7М, ВТ20, ОТ4).

Опыт эксплуатации ЛА показывает, что ресурс их работы в значительной мере определяется долговечностью элементов конструкции. По данным статистики 15 - 20 % всех аварийных ситуаций, возникающих при эксплуатации ЛА, связано с выходом из строя его ТС. При этом в 75 - 85 % случаев выход из строя ТС связан с потерей прочности НС. Это продиктовано наличием в зоне НС гетерогенных областей с различными физико-механическими свойствами, что характерно для всех наиболее распространенных методов получения НС ТС ЛА - АрДС и ПТВС.

При АрДС источником теплоты является электрическая дуга, которая горит между электродом (неплавящимся или плавящимся) и свариваемым металлом. Сущность процесса АрДС заключается в том, что конец вольфрамового электрода и присадочной проволоки (при ручной сварке), сварочная дуга, ванна расплавленного металла и прилегающие к нему участки нерасплавленного металла защищены аргоном, непрерывно вытекающим струей из сопла сварочной горелки. Оболочка аргона защищает расплавленный металл и прилегающий к нему нерасплавленный металл, нагретый до высокой температуры, от образования окислов и других соединений в контакте с окружающим воздухом. Непрерывный поток газа из сопла сварочной горелки охлаждает нерасплавленный металл и тем самым сужает зону нагрева [10 - 12]. Суть капиллярной ПТВЧ заключается в том, что при малых расстояниях (0,1 - 0,3 мм) между поверхностями (капилляре) жидкость заполняет зазор или поднимается вверх, за счет сил поверхностного натяжения. В результате припой равномерно распространяться по всей поверхности монтажного зазора независимо от положения соединяемых деталей. Соединение частей ОМ осуществляется вследствие взаимного растворения и диффузии припоя и ОМ. Диффузия и растворение припоя и ОМ возможны лишь в том случае, если припой смачивает ОМ. Для диффузии необходимо также, чтобы спаиваемые поверхности были свободны от грязи и окислов. Кроме того, в процессе пайки припой и ОМ должны быть защищены от окисления кислородом воздуха или пламени [13 - 15].

Данные методы получения НС, не смотря на их широкое распространение, помимо основного недостатка имеют целый ряд ограничений металлургического и технологического характера [16 - 21] при получении кольцевых соединений различного профиля: необходимость подачи присадочного материала или припоя; необходимость специальной защиты зоны НС - подача газа или флюса; наличие зоны термического влияния; остаточные напряжения и деформации; высокая вероятность возникновения дефектов металлургического характера (см. статистику дефектов НС сварных и паяных трубопроводов авиационного назначения - приложение 1); необходимость вращения заготовки или перемещения сварочной дуги

по орбите; наличие переходной муфты, существенно увеличивающей вес соединения, значительные габаритные размеры используемого оборудования и т.д.

Применение сварки в твердом состоянии не имеет выше обозначенных недостатков и ограничений, что делает ее перспективным методом получения НС заготовок системы «втулка-вал» из титановых сплавов авиационного назначения.

1.2 Оценка современных достижений получения неразъемных соединений в твердой фазе заготовок системы «втулка-вал» из титановых сплавов

Аналитическая оценка возможностей применения методов получения НС в твердом состоянии на заготовках системы «втулка-вал» ЛА показывает, что все существующие на сегодняшний день методы имеют различные ограничения технологического характера (таблицы 1.1).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Пицык Виктор Сергеевич, 2022 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Обеспечение надежности конструкций из титановых сплавов / под ред. В.И. Муравьева. - М.: Эком, 2009. - 752 с.

2 Володин, В.А. Крепежные системы с тарированной затяжкой для высо-конагруженных авиационных конструкций / В.А. Володин, В.А. Братухин // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева. 2014. - №4 (106) - С. 104-109.

3 Еременко, В.Н. Титана и его сплавы / В.Н. Еременко. - Киев: Наук. думка, 1970. - 415 с.

4 Замков, В.Н. Металлургия и технология сварки титана и его сплавов / В.Н. Замков, В.Е. Блащук и др. - К.: Наук. думка, 1986. - 240 с.

5 Морозов, Л.С. Титан и его сплавы / Л.С. Мороз, Б.Б. Чечулин, И.В. Полин и др. Л.: Судпромгиз, 1960. - 516 с.

6 Сименз, Р.Ф. Проблемы разработки конструкционных сплавов. Требования к сплавам и конструирование планера самолета. Пер. с англ. / Р.Ф. Сименз, М.А. Стейнберг. - М.: Металлургия, 1980. - С.136-155.

7 Сысоева, Н.В. Высокопрочные гранулированные титановые сплавы с интерметаллидным типом упрочнения / Н.В. Сысоева, В.Н. Моисеев // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2002, №7. - С.14-27.

8 Муравьев, В.И. Эффективность применения титана и его сплавов в авиастроении / В.И. Муравьев, А.Г. Братухин, Б.И. Долотов // Авиационная промышленность. - 1997, №3-4. - С. 3-9.

9 Вигдорчик, С.А. Применение титана в самолетостроении. - М.: МАИ. 1972. - 33 с.

10 Псарас, Г.Г. Сварщику цветных металлов / Г.Г. Псарас, А.И. Ежель. -М.: Донбас. - 174 с.

11 Гуревич, С.М. Сварка высокопрочных титановых сплавов / С.М. Гуре-вич, Ф.Р. Куликов, В.Н. Замков и др. - М.: Машиностроение. 1975. - 150 с.

12 Гуревич, С.М. Металлургия и технология сварки титана и его сплавов / С.М. Гуревич, В.Н. Замков, В.Е. Блащук и др. - Киев: Наук. думка. - 1986. - 240 с.

13 Петрунин, И.Е. Справочник по пайке / И.Е. Петрунин. - М.: Машиностроение, 2003. - 480 с.

14 Гржимальский, Л.Л. Технология и оборудование пайки / Л. Л. Гржи-мальский, И.И. Ильевский. - М.: Машиностроение, 1979. - 247 с.

15 Долгов, Ю.С. Вопросы формирования паяного шва / Ю.С. Долгов, Ю.Ф. Сидюхин. - М.: Машиностроение, 1973. - 321 с.

16 Братухин, А.Г. Технологическое обеспечение высокого качества, надежности, ресурса авиационной техники. В 2 т. Т.1. - М.: Машиностроение. -1991. - 224 с.

17 Акулов, А.И. Технология и оборудование сварки плавлением: учебник для студентов вузов / А.И. Акулов, Г.А. Бельчук, В.П. Демянцевич. - М.: Машиностроение. 1974 - 432 с.

18 Куркин, С.А. Сварные конструкции. Технология изготовления, механизация, автоматизация и контроль качества в сварном производстве / С.А. Куркин, Г.А. Николаев. - М.: Высш. кш. - 1991. - 398 с.

19 Щекин, В.А. Технологические основы сварки плавлением: учебное пособие / В.А. Щекин. - Ростов н/Д.: Феникс, 2009. - 345 с.

20 ГОСТ 30242-97. Дефекты соединений при сварке металлов плавлением. Классификация, обозначение и определения. - Введ. 2003.01.01. - М.: Изд-во стандартов. 2008. - 28 с.

21 ГОСТ 24715-81. Соединения паяные. Методы контроля качества. -Введ. 1983.01.01. - М.: Изд-во стандартов. 1991. - 11 с.

22 Люшенский, А.В. Диффузионная сварка разнородных материалов: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведения / А.В. Люшенский. - М.: Издат. центр «Академик», 2006. - 208 с.

23 Каракозов, Э.С. Соединение металлов в твердой фазе / Э.С. Каракозов. - М.: Металлургия, 1976. - 264 с.

24 Гельман, А.С. Основы сварки давлением / А.С. Гельман. - М.: Машиностроение, 1970. - 312 с.

25 Казаков Н.Ф. Диффузионная сварка в вакууме / Н.Ф. Казаков. - М.: Машиностроение, 1976 - 312 с.

26 Конюшков, Г.С. Специальные методы сварки давлением: учеб. пособие / Г.В. Конюшков, Р.А. Мусин. - Саратов: Ай Пи Эр Медиа, 2009 - 632 с.

27 Герасимова, Л.П. Стандартные методы контроля качества металлических материалов, сварных и паяных соединений: справочник / Л.П. Герасимова. - М.: ЭКОМЕТ. - 2007. - 664 с.

28 Батаронов И.Л. Взаимодействие титана со стальной технологической оснасткой при диффузионной сварке / И.Л. Батаронов, А.В. Пешков, В.Р. Петренко, Д.Н. Балбеков, Л.С. Киреев // Сварочное производство. - 2011, №2. - С. 30-37.

29 Родин, М.Е. Исследование прочности диффузионных сварных соединений сталь-титан / М.Е. Родин, А.Н. Семенов, М.И. Плышевский, С.Н. Новожилов, Н.С. Рассошкина // Сварочное производство. - 2012, №4. - С. 14-19.

30 Бойко, Н.В. Диффузионная сварка титанового сплава с аустенитной сталью через промежуточные покрытия / Н.В. Бойко, И.А. Хазов, Л.В. Селезнева, Б.В. Бушмин, А.Н. Семенов, С.Н. Новожилов, М.И. Плышевский, А.А. Уваров // Сварочное производство. - 2013, №11. - С. 69-78.

31 Семенов А.Н. Технология изготовления биметаллических переходников аустенитная сталь - сплав а-титана / А.Н. Семенов, С.Н. Новожилов, Ю.С. Черепнин, М.И. Плышевский, Н.С. Рассошкина, А.А. Уваров // Сварочное производство. - 2014, №4. - С. 42-48.

32 Бойко, Н.В. Структура сварного соединения титановый сплав -аустенитная сталь, полученного сваркой давлением с промежуточными покрытиями / Н.В. Бойко, И.А. Хазов, Л.В. Селезнева, Б.В. Бушмин, А.Н. Семенов, Г.В. Дубинин, С.Н. Новожилов, М.И. Плышевский // Материаловеденье и термическая обработка металлов. 2012, №9. - С. 14-18.

33 Kundu, S. Diffusion bonding of titanium alloy to micro-duplex stainless steel using a nickel alloy interlayer: Interface microstructure and strength properties / S. Saml, S. Kundu, S. Chatterjee // Materials & Design. - 2012, №40. - P. 237-244.

34 Kundu, S. Diffusion bonding of commercially pure titanium and 17-4 precipitation hardening stainless steel / S. Kundu, M. Ghosh, S. Chatterjee // Materials Science and Engineering. - 2006, №428. - P. 18-23.

35 Kundu, S. Structure and properties of solid state diffusion bonding of 17-4PH stainless steel and titanium / S. Kundu, S. Chatterjee, S.M. Bhola, B. Mishra // Materials Science and Technology. - 2014, №30. - P. 248-256.

36 Булков, А.Б. Диффузионная сварка титановых заготовок через прослойку с высоким сопротивлением деформации / А.Б. Булков, В.В. Пешков, Д.Н. Балбеков, С.М. Небольсин, Г.В. Мальцев // Сварочное производство. -2013, №11. - С. 12-16.

37 Зеер, Г.М. Диффузионная сварка через промежуточные слои / Г.М. Зе-ер, Е.Г. Зеленкова, Ю.П. Королева, А.А. Михеев, С.В. Прокопьев // Сварочное производство. 2012, №7. - С.38-43.

38 Deng, Y. Microstructure and mechanical properties of diffusion bonded titanium/304 stainless steel joint with pure Ag interlayer / Y. Deng, G. Sheng, Z. Huang, L. Fan // Science and Technology of Welding and Joining. - 2013, № 18. - P. 143-146.

39 Sheng, G. Effect of interlayer type on microstructure and mechanical property of impulse pressuring diffusion bonded joints in austenitic stainless steel to a titanium alloy / G. Sheng, X. Yuan, K. Tang // Materials Research Innovations. - 2013, №17. - P. 186-189.

40 Sheng, G. Evaluation of the microstructure and mechanical properties of diffusion bonded joints of titanium to stainless steel with a pure silver interlayer / G. Sheng, C. Xu, Y. Deng // Materials & Design. - 2013, №46. - P. 84-87.

41 Булков, А.Б. Анализ процесса деформации металла в зоне соединений при диффузионной сварке титановых оболочковых конструкций / А.Б. Булков,

В.В. Пешков, В.Р. Петренко, Д.Н. Балбеков // Сварочное производство. - 2011, №11. - С. 56-61.

42 Пешков, В.В. Механизм образования соединения при диффузионной сварке титана / В.В. Пешков, А.Б. Булков, С.В. Сафонов, В.Р. Петренко, Д.Н. Балбеков, Л.С. Киреев // Сварочное производство. - 2012, №12. - С. 8-14.

43 Булков, А.Б. Влияние микрогеометрии поверхности на кинетику развития контакта при диффузионной сварке титана / А.Б. Булков, С.В. Сафонов, Д.Н. Балбеков, В.Р. Петренко, В.В. Пешков // Сварочное производство. - 2013, №1. - С. 22-27.

44 Булков, А.К. Влияние технологических параметров на процесс диффузионной сварки титана / А.К. Булков, В.В. Пешков, В.Р. Петренко, Д.Н. Балбеков, А.И. Стрыгин // Сварочное производство. - 2013, №3. - С. 53-60.

45 Булков, А.Б. Кинетика развития физического контакта при диффузионной сварке титана / А.Б. Булков, Д.Н. Балбеков, В.В. Пешков, А.И. Стрыгин // Сварочное производство. - 2013, №10. - С. 41-49.

46 Муравьев, В.И. Активация процессов формирования соединений из металлов и сплавов / В. И. Муравьев, П. В. Бахматов, П. А. Саблин. - Владивосток.: Изд-во: Дальнаука, 2012. - 366 с.

47 Муравьев, В.И. Исследование влияния диффузионных процессов взаимодействия порошковых частиц сплава 2М2А и листовых заготовок из сплава ВТ20 на свойства композиционных конструкций / В.И. Муравьев, А.Ф. Мель-ничук, П.В. Бахматов // Заготовительные производства в машиностроении. -2011, №1. - С. 42-45.

48 Мельничук, А.Ф. Разработка антифрикционных материалов на основе железа и технологии изготовления деталей из них методом порошковой металлургии / А.Ф. Мельничук, В.Г. Гончаров // Вестник КнАГТУ. Прогрессивная технология обработки металлов. - 1995, сб. №3, выпуск 1. - С. 28-31.

49 Муравьев, В.И. Сравнительная оценка изготовления деталей штамповкой и методом порошковой металлургии / В.И. Муравьев, А.Ф. мельничук, Б.Н. Марьин // Кузнечно-штамповочное производство. - 1999, №1. - С. 13-17.

50 Мельничук, А.Ф. Влияние процессов спекания на свойства сложных холоднопрессованных порошковых и листовых заготовок из сталей и сплавов / А.Ф. Мельничук, В.И. Муравьев, П.В. Бахматов // 4-ая Международная научно-техническая конференция «Современные проблемы машиностроения». Доклады. - Томск, 2008. - С. 261-264.

51 Мельничук, А.Ф. Активирование диффузионных процессов взаимодействия порошковых частиц сплава 2М2А и листовых заготовок из сплава ВТ20 / А.Ф. Мельничук, В.И. Муравьев, П.В. Бахматов, А.А. Дебеляк // Вестник КнАГТУ. - 2009. - С. 143-150.

52 Муравьев, В.И. Исследование влияния технических приемов соединения деталей типа вал-втулка на осевой сдвиг и скручивание / В.И. Муравьев, Б.Н. Марьин, А.Ф. Мельничук // Сб. докладов международной конференции «Технические средства, методы расчета прочностных характеристик, технологии, обеспечивающие надежность и долговечность деталей и конструкций из новых материалов в машиностроительной и нефтегазовой промышленности». -Комсомольск-на-Амуре, 1992. - С. 121-124.

53 Муравьев, В.И., Бахматов, П.В., Мелкоступов, К.А., Евстигнеев, А.А Способ соединения заготовок вал-втулка. RU 2488475 С2. Российская федерация. Заявка: 2011140821/02 от 07.10.2011. Опубликовано: 27.07.2013 Бюл. № 21. - 3 с.

54 Люшенский, А.В. Диффузионная сварка разнородных материалов: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведения / А.В. Люшенский. - М.: Издат. центр «Академик», 2006. - 208 с.

55 Каракозов, Э.С. Соединение металлов в твердой фазе / Э.С. Каракозов. - М.: Металлургия, 1976. - 264 с.

56 Михеев, А.А. Диффузионные соединения. Контроль качества. Испытания. Исследования / А.А. Михеев. - М. Издательство стандартов, 1992. - 180 с.

57 Каракозов, Э.С. Сварка металлов давлением / Э.С. Каракозов. - М.: Машиностроение, 1986. - 280 с.

58 Каракозов, Э. С. Диффузионная сварка титана / Э.С. Каракозов, Л.М. Орлова, В.В. Пешков, В.И. Григорьевский. - М.: Металлургия, 1977. - 272 с.

59 Бондарь, А.В. Диффузионная сварка титана и его сплавов / А.В. Бондарь, В.В. Пешков, Л.С. Киреев, В.В. Шурупов. Воронеж: ВГУ, 1998. - 256 с.

60 Петренко, В.Р. Металловеденье диффузионной сварки титана / В.Р. Петренко. - М.: Издательский центр «Технология машиностроения», 2005 - 315 с.

61 Красулин Ю.Л. Микросварка давлением / Ю.Л. Красулин, Г.Н. Назаров. - М.: Металлургия, 1976. - 160 с.

62 Семенов А.П. Схватывание металлов / А.П. Семенов. - М.: Машгиз. 1958. - 280 с.

63 Garmong G. Attainment of full interfacial contact during diffusion bonding.

- Metallurgical Trans. 1975. - 1269 p.

64 Yilbas, B.S. Friction Welding: Thermal and Metallurgical Characteristics / B.S. Yilbas, Sahin A.Z. - New York: Springer. - 2014. - 71 p.

65 Mishra, R.S. Friction Stir Welding and Processing VI / R.S. Mishra, M.W. Mahoney, Y. Sato, Y. Hovanski, R. Verman. - New Jersey: John Wiley & Sons, Inc.

- 2011. - 416 p.

66 Казаков, Н.Ф. Диффузионная сварка металлов / Н.Ф. Казаков. - М.: Машиностроение. - 1976. - 312 с.

67 Konyushkov, G.V. Modeling the process of diffusion bonding electrodes of vacuum arc-extinguishing chambers and methods of sealing them / V.G. Konyushkov, A.P. Perekrestov, S.V. Semenov, A.Ya. Zorkin // Welding international. -2001, №3. - P. 14-21.

68 King, W.H. The tensile properties and fracture characteristics of titanium diffusion welds / W.H. King, W.A. Owezarskj // Welding. - 1969. M. 9.

69 Муравьев, В.И. Получение соединения втулка-вал запрессовкой с последующим спеканием / В.И. Муравьев, П.В. Бахматов, В.С. Пицык // Вестник машиностроения. 2013, №12. - С. 73-79.

70 Редчиц, В.В. Пористость при сварке цветных металлов / В.В. Редчиц, В.А. Фролов, В.А. Казаков, В.И. Лукин. - М.: Издательский центр «технология машиностроения», 2002. - 448 с.

71 Корнилов, И.И. Титан / И.И. Корнилов. - М.: Наука, 1975. - 305 с.

72 Колачев, Б.А. Технология термической обработки цветных металлов и сплавов / Б.А. Колачев, Р.М. Габидулин, Ю.В. Пигузов. - М.: Металлургия, 1981. - 416 с.

73 Цвиккер, У. Титан и его сплавы / У. Цвиккер. - М.: Металлургия, 1979. - 512 с.

74 Ливанов, В.А. Водород в титане / В.А. Ливанов, А.А. Буханова, Б.А. Колачев. - М.: Металлургиздат, 1962. - 245 с.

75 Александров, В.К. Полуфабрикаты из титановых сплавов / В.К. Александров, Н.Ф. Аношкин, Г.А. Бочвар и др. - М.: Металлургия, 1979. - 512 с.

76 Материаловедение и технология металлов / под ред. Г.П. Фетисова. -М.: Высш. шк., 2007. - 862 с.

77 Мальцев, М.В. Термическая обработка тугоплавких, редких метал-лов и их сплавов / М.В. Мальцев. - М.: Металлургия, 1974. - 344 с.

78 Полькин, И.С. Упрочняющая термическая обработка титановых сплавов / И.С. Полькин. - М.: Металлургия,1984. - 96 с.

79 Вульф, Б.К. Термическая обработка титановых сплавов / Б.К. Вульф. -М.: Металлургия, 1969. - 376 с.

80 Мальцев, М.В. Металлография промышленных цветных металлов и сплавов / М.В. Мальцев. - М.: Металлургия, 1970. - 368 с.

81 Белов, Н.А. Металловедение цветных металлов. Алюминиевые, магниевые и титановые сплавы: учеб. пособие для студ. высш.уч.завед. / Н.А. Белов, А.А. Аксенов. - М.: МИСиС, 2005. - 149 с.

82 Лахтин, Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов: учебник для вузов / Ю.М. Лахтин. - М.: Металлургия, 1983. - 360 с.

83 Промышленный портал // XN--80AWBHBDCFEU.SU: Титановые сплавы. 2015. URL: http://xn--80awbhbdcfeu.su/titsplav (дата обращения: 17.01.2016).

84 Энциклопедия по машиностроению XXL// MASH-XXL.INFO: Диаграммы состояния титана. 2014. URL: http://mash-xxl.info/page/ 189138191136081083235008082148228139098222191175/ (дата обращения: 17.01.2016).

85 Диаграммы состояния двойных металлических систем / под общей редакцией Лякишева. В 2 Т., Т.2. - М.: Машиностроение, 1997. - 1024 с.

86 Гуляев, А.П. Состояние предпревращения в сплавах железа / А.П. Гуляев // Металловеденье и термическая обработка металлов. - 1991, №6. - С. 7-10.

87 Муравьев, В.И. Управление дефектной структурой сплавов на границе фазовых превращений с использованием метода акустической эмиссии / В.И. Муравьев, А.В. Фролов. - Комсомольск-на-Амуре: ФГБОУ ВПО «КнАГТУ», 2013. - 219 с.

88 Гуляев, А.П. Металловедение. Учебник для ВУЗов. 6-е изд.,перераб. и дополн. / А.П. Гуляев. - М: «Металлургия», 1986 - 540 с.

89 Колачев, Б.А. Технология термической обработки цветных металлов и сплавов / Б.А. Колачев, Р.М. Габидулин, Ю.В. Пигузов. - М.: Металлургия, 1981. - 416 с.

90 Цвиккер, У. Титан и его сплавы / У. Цвиккер. - М.: Металлургия, 1979. - 512 с.

91 Ливанов, В.А. Водород в титане / В.А. Ливанов, А.А. Буханова, Б.А. Колачев. - М.: Металлургиздат, 1962. - 245 с.

92 Мак-Квиллен, М.К. Фазовые превращения в титане и его сплавах / М.К. Мак-Квиллен. - М.: Металлургия, 1967. - 76 с.

93 Молчанов, Е.К. Диаграммы состояния титановых сплавов / Е.К. Молчанов. - М.: Машиностроение, 1964. - 392 с.

94 Носова, Г.И. Фазовые превращения в сплавах титана / Г.И. Носова. -М.: Металлургия, 1968. - 180 с.

95 Лившиц, Б.Г. Металлургия. Изд-е 2-ое переработанное и дополненное / Б.Г. Лившиц. - М.: Металлургия, 1971. - 405 с.

96 ГОСТ 24231-80. Цветные металлы и сплавы. Общие требования к отбору и подготовке проб для химического анализа. - Введ. 1980-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1979. - 16 с.

97 ГОСТ 19807-91. Титан и сплавы титановые деформируемые. Марки. -Введ. 1997-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1996. - 8 с.

98 ГОСТ 27964-88. Измерение параметров шероховатости. Термины и определения. - Введ. 1990-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1989. - 14 с.

99 ГОСТ 2155.3-76. Определение характеристик фазовых превращений. -Введ. 1979-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1983. - 24 с.

100 ГОСТ 5639-82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна. - Введ. 1983-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1982. - 24 с.

101 Лаборатория металлографии / под ред. Б.Г. Лившица. - М.: Гос. научно-техн. изд-во лит-ры по черной и цветной металлургии, 1957. - 696 с.

102 Бернштейн, М.Л. Структура и механические свойства металлов / М.Л. Бернштейн, В.А. Займовский. - М.: Металлургия, 1970. - 472 с.

103 Геллер, Ю.А. Материаловедение. Методы анализа, лабораторные работы и задачи / Ю.А. Геллер, А.Г. Рахштадт. - М.: Металлургия, 1983. - 384 с.

104 Горелик, С.С. Рентгенографический и электронно-оптический анализ / С.С. Горелик, Ю.А. Скачков, Л.Н. Расторгуев. - М.: МИСИС, 2002. - 358 с.

105 Петрова, Л. Г. Современные методы исследования структуры и свойств диффузионных слоев после химико-термической обработки / Л. Г. Петрова, В. А. Александров, С. И. Барабанов // Вестник ХНАДУ. - 2011, №54. - С.60-72.

106 Яковлев, А.В. Методы и аппаратура анализа структуры микрошлифов металлов / А.В. Яковлев, Е.Н. Сидоренко. - Муром: ин-т Владимир, 2001. - 25 с.

107 Колачев, Б.А. Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов / Б.А. Колачев, В.И. Елагин, Б.А. Ливанов. - М.: «МИСИС», 1999. - 416 с.

108 Баранова, Л.В. Металлографическое травление металлов и сплавов / Л.В. Баранова, Э.Л. Демина. - М.: Металлургия. - 1986. - 256 с.

109 Ким, В.А. Основы количественной и компьютерной металлографии / В.А. Ким, О.В. Башков, А.А. Попкова и др. - Комсомольск-на-Амуре.: ФГБОУ ВПО «КнАГТУ». - 2013. - 148 с.

110 ГОСТ 7512-82. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод. - Введ. 1984-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1993. - 31 с.

111 ГОСТ 18442-80. Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования. - Введ. 1981-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1993. - 17 с.

112 Волченко, В. Н. Контроль качества сварных конструкций: учебник для техникумов / В. Н. Волченко. - М.: Машиностроение, 1986. - 152 с.

113 Алешин, Н. П. Контроль качества сварных работ / Н. П. Алешин, В.Г. Щербинский. - М.: Высш. шк., 1986. - 167 с.

114 Кузнецов, А.В. Рентгенографическое определение плотности дислокаций в кристаллах и учет эффектов экстинкции / А.В. Кузнецов. -Петрозаводск: Высш. шк., 1981. - 68 с.

115 Репникова, Е.А. Физическое материаловедение / Е.А. Репникова. -Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2008. - 86 с.

116 ГОСТ Р 50076-92. Штифты и штифты насеченные. Испытание на срез. - Введ. 1993-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1992. - 4 с.

117 Konyushkov, G.V. Modeling the process of diffusion bonding electrodes of vacuum arc-extinguishing chambers and methods of sealing them / V.G. Konyushkov, A.P. Perekrestov, S.V. Semenov, A.Ya. Zorkin // Welding international. -2001, №3. - P. 14-21.

118 Дибир А.Г. Практические расчеты на прочность конструктивных элементов. Часть I / А.Г. Дибир, О.В. Макаров, Н.И. Пекельный, Г.И. Юдин, М.Н. Гребенников. - Харьков: ХАИ. - 2007. - 102 с.

119 Беляев, Н. М. Сопротивление материалов / Н.М. Беляев. - М.: Наука.

- 1976. - 607 с.

120 Анухин, В.И. Допуски и посадки. Выбор и расчет, указание на чертежах / В.И. Анухин. - 2001. - 219 с.

121 Малинин, Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести / Н.Н. Малинин. - М.: Машиностроение. 1975. - 400 с.

122 Самуль, В.И. Основы теории упругости и пластичности / В.И. Са-муль. - М.: Высш. шк. - 1982. - 264 с.

123 Тимошенко, С.П. Сопротивление материалов: В 2 т. Т.1. Элементарная теория и задачи / С.П. Тимошенко. - М.: Наука. - 1965. - 364 с.

124 Тимошенко, С.П. Сопротивление материалов: В 2 т. Т.2. Более сложные вопросы теории и задачи / С.П. Тимошенко. - М.: ОГИЗ Гостехиздат. -1946. - 456 с.

125 Справочник по триботехнике. В 3 т. Т1. Теоретические основы / Под общ. ред. М. Хебды и А.В. Чичинадзе - М.: Машиностроение. 1989. - 400 с.

126 Крагельский, И.В. Основы расчетов на трение и износ / И.В. Крагель-ский, М.Н. Довыдов, В.С. Комбалов. - М.: Машиностроение. - 1977. - 525 с.

127 Мур, Д. Основы и применение триботехники / Д. Мур. - М.: Мир. 1978. - 487 с.

128 Карельский, И.В. Узлы трения машин / И.В. Карельский, Н.М. Ми-хин. - М.: Машиностроение. 1984. - 277 с.

129 Трение, изнашивание и смазка: справочник / Под ред. И.В. Крегель-ского. - М.: Машиностроение. - 1978. - 399 с.

130 Галинин М.П. Методы численного анализа математических моделей / М.П. Галанин, Е.Б. Савенков. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана. - 2010. - 591 с.

131 Кобзарь, А.И. Прикладная математическая статистика / А.И. Кобзарь.

- М.: Физматлит, 2006. - 816 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Количественные показатели структуры, характер распределения легирующих компонентов и микротвердости в материале при-контактного объема неразъемного соединения, полученного в условиях холодной тугой посадки. Расчет плотности дислокаций

Результаты скелетированного преобразования структуры плит из сплава ОТ4-1 в исходном состоянии, из которых в дальнейшем изготавливались заготовки типа «вал» и «отверстие», представлены на рисунке 1Р-П1. Скелетированное преобразование структуры производилось по методике, описанной в работке [109]. В таблице 1Т-П1 приведены основные количественные показатели данной структуры.

Рисунок 1Р-П1. Скелетированное преобразование структуры плит из сплава ОТ4-1 при увеличение 1000 крат, из которых в дальнейшем изготавливались заготовки

типа «вал» и «отверстие»

Таблица 1Т-П1

Числовые значения количественных показателей структуры материала заготовок типа «вал» и «отверстие», изготовленных из сплава ОТ4-1

Параметр структуры Условное обозначение Значение

Число зерен зафиксированных на снимке, зер. п 280

Общая площадь снимка, мкм Рф 2825,46

Общая площадь зерен, мкм 2228,35

Общая площадь границ зерен, мкм 597,11

Общий периметр границ зерен, мкм 2Ргр; 6264,62

Средний диаметр зерна, мкм ^ср 2,946

Средняя ширина зерна, мкм аср 1,5303

Средняя длина зерна, мкм еср 9,7783

Средний периметр зерна, мкм р ' ср 22,3736

Средняя площадь зерна, мкм2 -^ср 7,9584

Среднее значение фрактальной размерности зерен Б 1,0687

Развитость границ зерен, 1/мкм Чуд 2,2172

Средняя плотность границ зерен, 1/мкм Чср 2,8113

Плотность зерен, зер./мкм2 £ 0,0991

Удельный параметр организации структуры 1/мкм Чс 0,1864

Из данных рисунка и таблицы видно, что заготовки обладают однотипной структурой пластинчатого типа сформированной крупными в-зернами, заполненными а-пластинами. в-зерна имеют оторочку из а-фазы, четко очерчивающей их границу. Данный тип структуры характерен для псевдо а-титановых сплавов.

Результат скелетированного преобразования структуры материала ПО НС, полученного в условиях холодной ТП представлены на рисунке 2Р-П1. Скелетированное преобразование структуры производилось по методике, описанной в работке [109]. На основании преобразованной структуры были определены числовые параметры структуры, которые представлены в таблице 2Т-П1.

Рисунок 2Р-П1. Скелетированное преобразование структуры материала ПО, полученного в условиях холодной ТП заготовок системы «втулка-вал» из сплава ОТ4-1 при различном уровне натяга, увеличение 1000 крат: а - натяг 0 мкм (ОМ); б - натяг 200 мкм; в - натяг 300 мкм; г - натяг 450 мкм

Таблица 2Т-П1

Числовые значения количественных показателей структуры материала ПО НС, полученного в условиях холодной ТП с различным уровнем натяга

Параметр структуры Условное обозначение Значение при натяге

0 мкм 200 мкм 300 мкм 450 мкм

1 2 3 4 5 6

Число зерен зафиксированных на снимке, зер. п 280 581 734 1282

Общая площадь снимка, мкм Рф 2825,46 2825,46 2825,46 2825,46

Общая площадь зерен, мкм 2 А 2228,35 1959,58 1966,51 1874,93

Общая площадь границ зерен, мкм 597,11 865,88 858,95 950,93

Общий периметр границ зерен, мкм 2 Рлр,. 6264,62 6731,51 7075,65 8719,85

Средний диаметр зерна, мкм <^ср 2,946 2,1881 1,966 1,4479

Средняя ширина зерна, мкм аср 1,5303 1,4062 1,2986 0,9546

Средняя длина зерна, мкм еср 9,7783 4,702 3,9423 2,7885

Средний периметр зерна, мкм р ' ср 22,3736 11,5861 9,6399 6,8018

1 2 3 4 5 6

Средняя площадь зерна, мкм2 1 ср 7,9584 3,3728 2,6792 1,4625

Среднее значение фрактальной размерности зерен Б 1,0687 1,0851 1,0893 1,0904

Развитость границ зерен, 1/мкм Чуд 2,2172 2,3824 2,5042 3,0862

Средняя плотность границ зерен, 1/мкм Чср 2,8113 3,4352 3,5981 4,6508

Плотность зерен, зер./мкм2 g 0,0991 0,2056 0,2598 0,4548

Удельный параметр организации структуры 1/мкм3 Чс 0,1864 0,5228 0,6463 1,5578

С целью определения характера изменения количественных параметров структуры в областях материала ПО, образующихся в ходе холодной ТП, выявленных по результатам РЭМ микроскопии, было выполнено скелетированное преобразование структур и определены числовые значения основных количественных показателей. Скелетированное преобразование структур представлено на рисунке 3Р-П1, числовые значения параметров структуры представлены в таблице 3Т-П1. На основании полученных данных построена общая гистограмма (рисунок 4Р-П1) дающих наглядное представление о характере изменения количественных показателей структуры в направлении от ОМ к линии диффузионного взаимодействия заготовок. Так основные количественные показатели имеют следующий характер изменения в направлении от ОМ к линии диффузионного взаимодействия:

- уменьшаются длина зерна, его средняя площадь и периметр, а также средний диаметр зерна, причем первые три показателя имеют резкий характер изменения;

- резко увеличиваются средняя плотность границ зерен, общая площадь зерен и границ зерен, а также число зерен зафиксированных на снимке;

- практически не изменяются средняя ширина, показатель фрактальной размерности зерна и развитость границ зерен;

- незначительно увеличиваются средняя плотность границ зерен, плотность границ зерен и общая площадь зерен.

Структура Скелетированное преобразование

Область диффузионного взаимодействия

Область сильно деформированных зерен

Область основного металла

Рисунок 3Р-П1. РЭМ материала ПО НС, полученного в условиях холодной ТП с натягом 450 мкм и его скелетированное преобразование

Таблица 3Т-П1

Числовые значения количественных показателей структуры материала ПО НС, полученного в условиях холодной ТП с натягом 450 мкм

Параметр структуры Условное обозначение Значение для области

1 2 3 4

Число зерен зафиксированных на снимке, зер. п 168 95 63 25

Общая площадь снимка, мкм Рф 450,09 452,81 174,92 234,81

Общая площадь зерен, мкм И 343,22 338,97 131,62 204,04

Общая площадь границ зерен, мкм 106,87 113,84 43,3 30,76

Общий периметр границ зерен, мкм 2 Ргр,- 1330,41 1259,56 661,86 506,46

Средний диаметр зерна, мкм <^ср 0,7833 1,1143 0,8896 1,3620

Средняя ширина зерна, мкм аср 1,1894 1,259 1,0626 1,4547

Средняя длина зерна, мкм еср 2,7705 5,6158 4,2727 8,3837

Средний периметр зерна, мкм р ' ср 7,9191 13,6375 10,5392 20,4217

Средняя площадь зерна, мкм2 1 1 ср 2,0436 3,6582 5,34 20,569

Среднее значение фрактальной размерности зерен Б 1,101 1,0743 1,0756 1,0498

Развитость границ зерен, 1/мкм Чуд 2,9559 2,7817 3,7838 2,482

Средняя плотность границ зерен, 1/мкм Чср 3,8751 3,7286 1,974 0,9928

Плотность зерен, зер./мкм2 £ 0,3733 0,2098 0,3613 0,1064

Удельный параметр организации структуры 1/мкм3 Чс 1,3043 0,5744 0,00607 0,002219

Число зерен зафиксированных на снимке, зер Общая площадь снимка, мкм2 Общая площадь зерен, мкм2 Общая площадь границ зерен, мкм2 Общий периметр границ зерен, мкм х 10-1 Средний диаметр зерна, мкм х 10-2 Средняя ширина зерна, мкм х 10-2 Средняя длина зерна, мкм х 10-2 Средний периметр зерна, мкм х 10-1 Средняя площадь зерна, мкм2 х10-1 Среднее значение фрактальной размерности, 10-2 Развитость границ зерен, 1/мкм х 10-2 Средняя плотность границ зерен, 1/мкм х 10-2 Плотность зерен, зер./мкм2 х 10-3 Удельный параметр организации структуры 1/мкм3 х 10-2

Область 1

Область 2

Значение

Область 3 Область 4

Рисунок 4Р-П1. Характер изменения количественных параметров структуры в материале ПО НС, полученного в условиях ТП при натяге 450 мкм в направлении от ОМ к линии диффузионного взаимодействия

На рисунках 5Р-П1 и 6Р-П1 представлен ряд РЭМ микроструктур ПО материала НС, полученного в условиях ТП при натяге 450 мкм демонстрирующие наличие с нем несплошностей различного характера и размеров. Для выделения несплошностей использовалась компьютерная обработка оцифрованных изображений в программе Image-Pro Plus версии 5.1 по методике последовательного наложения контрастных масок.

Рисунок 5Р-П1. Несплошности различной конфигурации в материале ПО НС, полученного в условиях тугой посадки при величине натяга 450 мкм, увеличение

3000 крат

Рисунок 6Р-П1. Несплошности различной конфигурации в материале ПО НС, полученного в условиях тугой посадки при величине натяга 450 мкм, увеличение

3000 крат

Из рисунков 5Р-П1 и 6Р-П1 видно, что несплошности имеют различную конфигурацию и размеры. Встречаются как крупные несплошности со сложной развитой кромкой, так и нитевидные с гладкой кромкой. Несплошности преимущественно сосредоточены в области диффузионного взаимодействия, а также на стыке данной области с областью измельченной структуры. В большинстве случаев крупные несплошности распределены по области диффузионного взаимодействия, нитевидные - растянуты по границе области, но встречаются и в объеме области.

Крупные и нитевидные несплошности объединяются в группы, формирую общую сетку несплошности. Средний диаметр крупных несплошностей может достигать 5 мкм, протяженность нитевидных - 25,7 мкм. Наличие несплошностей ожидаемо, поскольку максимально возможное значение натяга, при котором производилась запрессовка образцов, не обеспечивает 100% площади физического контакта.

С целью определения влияния процесса прессования и величины натяга на степень ликвации легирующих компонентов производился анализ химического состава материала ПО НС, полученного в условиях ТП, согласно методики, описанной в пункте 2.2 данной работы. Данные по определению химического состава материала ПО НС полученные в точечном режиме приведены в таблице 4Т-П1.

Таблица 4Т-П1

Химический состав материала приконтактного объема неразъемного соединения полученного в условиях холодной тугой посадки при различном уровне натяга

Натяг 200 мкм

Химический элемент Зона Удаление от линии соединения

-3000 -1000 -800 -600 -400 -300 -200 -100 0 0 > 0 Ч ог+ 0 ? 0 + +100 +200 +300 +400 +600 +800 +1000 +3000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Же 1 0,16 о о о о о о о о о о о о о о 0,18 о о о 0,09 о о о

2 о 0,12 о о о 0,06 о о о о о о 0,18 о о о о о о 0,38 о о о

3 о о о о о о И'О о о 0,09 о о о 0,05 0,25 о о 0,21 о о о 0,06 о

4 И'О о 0,25 о о о о о о о о 0,19 о о о 0,09 о о 0,21 о о о о

5 о 0,08 о о о о о И'О о о о о 0,06 о о о 0,17 о о о 0,08 о о

6 Т'О о о о 0,17 о о о о 0,17 0,14 0,25 о о о о о о о 0,08 о 0,04 0,11

7 о о о о о 0,09 о о о о о о о о о 0,21 о о о 0,15 о о о

8 о 0,16 о 0,12 о о о о 0,28 о о о о о о о 0,31 о о о о о о

ср 0,12 0,12 0,25 0,12 0,17 0,08 0,11 0,11 0,28 0,13 0,14 0,22 0,12 0,05 0,25 0,16 0,24 0,21 0,21 0,18 0,08 0,05 0,11

Мп 1 0,85 <4 1,55 1,75 1,24 1,25 ,2 1,69 1,58 0,88 <м 1,63 1,69 1,87 1,98 1,53 1,36 0,96 1,58 1,44 1,69 - 1,46

2 0,96 1,66 1,89 0,99 1,55 1,48 ,0 00 1,75 1,46 1,22 1,87 1,58 1,86 1,48 1,34 1,55 ,2 0,68 1,25 1,55 0,96 1,58

3 1,25 1,89 0,99 1,58 1,87 1,66 0,95 ТО'Т 1,63 1,58 1,55 1,99 0,99 1,58 1,66 1,96 1,58 1,33 1,46 1,47 1,01 0,81 1,09

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Мп 4 1,33 2,15 1,01 1,33 6'Т 0,89 0,99 0,96 0,78 1,66 1,87 1,58 1,44 1,58 1,47 <м 1,58 1,44 1,36 1,25 0,99 0,99

5 1,86 0,99 1,22 1,25 то'т 0,69 0,99 1,46 0,88 1,87 1,78 1,66 - 1,55 1,59 1,69 1,87 1,48 1,69 1,02 1,87 1,33 1,08

6 1,89 1,48 1,69 0,88 1,55 0,78 1,88 1,44 1,63 1,55 1,89 1,58 ТО'Т 1,66 1,69 1,55 1,78 1,66 1,63 0,88 1,58 1,69

7 1,46 1,66 1,33 0,96 - 0,99 1,55 1,38 1,42 1,44 1,88 1,48 1,13 1,51 1,55 1,46 - 1,74 0,99 0,95 1,66 1,58 1,55

8 0,88 1,74 0,87 1,02 1,25 1,62 1,69 <4 1,98 1,65 1,66 1,25 1,26 1,71 1,98 1,96 1,47 0,99 1,89 1,87 1,22

ср 1 гч гч 1,45 1,12 С\ 1,43 90 "3 1,44 ,1 1,72 90 <4 С\ "г 1,66 1,62 1,64 "3 гч "3 1,17 чо "3 90 <4 чо <4

А1 1 1,73 1,35 2,11 0,83 1,81 2,72 2,67 1,96 2,53 1,86 2,76 0,68 1,62 1,78 2,94 1,81 2,53 2,58 2,02 2,58 1,12 1,99 1,64

2 2,11 1,98 1,89 2,05 1,67 1,88 1,94 1,87 2,07 1,98 2,13 2,45 2,33 1,99 2,42 1,96 1,93 1,89 2,07 2,03 6'Т 2,01 1,89

3 1,58 1,69 1,88 1,97 2,02 2,25 2,37 2,48 2,33 2,74 2,14 2,22 1,99 1,88 1,89 1,86 2,11 2,34 2,12 2,08 1,99 1,82 1,88

4 0,93 1,07 2,39 2,73 2,05 1,86 0,63 2,07 ,2 3,69 1,75 о 2,36 3,66 2,38 0,89 1,45 2,77 9 00 ГчГ 3,86 2,09 1,74 3,01

5 2,14 2,17 <м 1,98 2,11 2,24 2,38 2,07 1,86 1,98 2,42 2,14 2,16 2,26 2,42 2,18 1,94 1,96 СП 2,17 2,39 2,47 2,51

6 1,95 1,83 1,99 2,12 2,36 2,43 2,59 2,27 2,08 1,97 1,98 2,29 2,12 2,26 1,98 1,82 1,91 2,02 2,17 2,53 2,16 2,66 2,83

7 1,78 2,29 1,91 1,85 0,48 2,86 0,89 3,08 0,39 1,12 0,55 0,84 1,97 3,28 2,14 0,63 1,43 2,98 4,59 2,72 2,77 3,32 0,77

8 1,95 1,96 1,83 1,97 2,05 2,29 2,75 2,08 2,62 2,66 2,48 1,99 1,95 2,03 2,49 2,47 2,23 1,98 2,11 1,97 ,2 2,32 2,49

сР 1,77 1,79 гч «V 1 гч «з 1 гч ,2 2,03 <4 ,2 2,05 <4 ,2 2,03 90 "г 1 2,06 С\ "3 ,2 О "3 ,2 ,1 «V 1 гч "3 ,2 ,2 2,49 2,07 С\ <4 ,2 2,13

гг 1 0,22 0,27 о о о о о о о о 0,24 о о о о 0,25 о о о о о о 0,24

2 0,34 о о 0,29 о 0,16 0,13 о 0,15 0,14 0,19 о 0,19 0,25 о о о 0,24 о о о 0,22 о

3 о 0,19 0,28 0,27 0,33 о 0,19 0,24 о о 0,17 0,26 о тт'о о о 0,23 о ТТ'О о о о 0,32

4 о 0,13 о о 0,14 0,38 о о о о о о 0,24 о о о о о 0,18 о 0,25 о о

5 0,41 0,19 П'О 0,19 о 0,17 0,28 0,21 0,11 о о 0,23 о 0,21 0,22 ТТ'О о о о 0,12 о 0,14 о

6 0,27 0,28 0,12 0,16 0,27 П'О о о 0,12 0,24 0,31 о о 0,23 о о о 0,38 0,21 о 0,38 0,21 0,17

7 о о о о 0,15 о о П'О о о о о о о 0,15 о 0,32 о о 0,29 о о 0,14

8 0,18 о о о о о о 0,14 о о о 0,15 о о о о 0,14 0,21 0,32 0,29 0,21 0,12 о

гг сР 90 <4 ® 1 <4 ® 0,17 О <4 ,0 гч ,0 1 <4 ,0 ,0 0,18 0,13 0,19 О <4 ,0 1 <4 ,0 гч ,0 <4 ,0 0,19 0,18 О <4 ,0 90 <4 ,0 1 <4 ,0 О <4 ,0 90 <4 ,0 0,17 гч ,0

Натяг 300 мкм

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

1 о 0,1 о о о о 0,15 о о о о о о о о о 0,16 о о о о о о

2 о о о 0,12 о о о о о о о 0,13 о о о о 0,07 о о о о 0,18 о

3 о 0,21 о о о о о о о 0,09 о о 0,14 о о о о 0,04 о о о о о

4 о о о о 0,16 о о о о о о о о 0,12 0,08 0,06 о о 0,09 о о о 0,1

Же 5 о о о о о о о 0,17 0,09 о о о о о о о о о 0,06 о 0,21 о о

6 0,07 о о 0,08 о 0,09 о о о о о о 0,12 о 0,12 о о о о о о о о

7 о 0,27 о о о о о о о о 0,28 о о о о о 0,09 о о 0,21 о о о

8 о о 0,14 о о о о 0,06 о о о о 0,21 0,03 о о о о 0,21 о о 0,02 о

ср 0,07 0,19 0,14 о 0,16 0,09 0,15 0,12 0,09 0,09 90 <4 ,0 0,13 0,16 0,08 о 0,06 0,11 0,04 0,12 1 ,0 1 ,0 о Го

1 ТО'! 1,63 1,58 1,55 1,99 0,99 1,58 1,66 1,96 0,99 1,36 - 0,99 1,69 1,74 0,99 1,25 0,89 1,47 1,05 1,24 1,69 1,69

2 0,99 0,96 0,78 1,66 1,87 1,58 1,44 1,58 1,47 0,96 1,44 0,86 1,69 1,48 2,06 1,58 1,48 0,99 1,22 1,58 1,63 1,47 1,44

3 1,46 0,88 1,87 1,78 1,66 - 1,55 1,59 1,69 <4 1,58 1,58 1,58 0,85 <4 1,55 1,75 1,24 1,63 1,26 1,58 ТО'Т -

4 1,44 1,63 1,55 1,89 1,58 ТО'Т 1,66 1,69 1,55 1,22 1,33 <м 1,47 0,96 1,66 1,89 0,99 1,55 1,58 <м 1,43 1,56 1,88

Мп 5 1,38 1,42 1,44 1,88 1,48 1,13 1,51 1,55 1,46 1,36 1,55 2,06 1,69 1,25 1,89 0,99 1,58 1,87 1,82 1,22 1,89 1,58 1,58

6 1,88 2,06 1,66 £ 1,55 <м 1,44 0,99 1,87 1,47 1,51 1,29 1,56 1,33 2,15 1,01 1,33 6'Т - 1,96 1,58 1,66 2,01

7 1,96 1,44 1,87 0,88 1,89 1,99 1,69 <4 1,88 1,56 1,69 0,78 1,58 1,55 1,47 1,14 1,69 1,15 1,63 1,43 1,47 1,47 2,06

8 2,05 1,69 1,38 1,21 1,77 1,69 1,21 1,32 1,69 1,88 2,06 1,42 1,48 1,26 1,15 1,47 1,66 - 1,71 ТО'Т 1,88 1,69 0,99

сР гч 1,46 гч 1 1 1,72 1,42 1 "г 1 1,45 О 1 7 "г 1 7 "3 1 1 "г 1 "3 1 1,67 3 "3 1 1,47 2 "3 1 1 "г 1 1,44 9 "г 1 2 "г 1 8 "г 1

1 1,45 1,39 2,04 2,38 1,77 1,54 1,67 2,31 2,58 1,98 2,16 2,26 1,24 1,65 1,37 1,52 1,69 2,32 2,23 1,96 2,42 2,18 1,26

2 9'Т 2,14 2,96 3,49 2,48 0,59 1,14 3,32 0,87 1,17 0,69 2,28 1,98 1,65 1,76 2,53 2,97 2,99 ,2 2,92 1,88 1,76 0,73

3 2,17 2,37 1,91 1,55 2,21 1,88 1,85 1,94 2,47 2,08 2,17 1,16 1,52 1,55 2,21 2,34 2,19 2,89 1,98 2,58 2,64 2,07 2,59

А1 4 1,79 2,16 2,47 2,33 1,98 1,71 2,24 2,38 2,59 2,65 2,35 1,92 1,57 0,99 1,08 <м 1,31 2,09 2,24 1,89 1,87 1,82 1,69

5 2,36 2,58 2,71 2,32 1,38 0,31 3,42 0,24 2,05 0,31 2,52 0,41 3,31 0,26 ,2 1,44 4,26 0,55 1,49 2,15 <м ,2 1,42 1,78

6 2,11 2,18 1,96 1,97 1,57 1,48 2,07 2,16 1,92 1,67 2,41 2,51 2,47 1,96 1,73 1,64 2,04 2,37 2,29 1,89 1,75 1,94 2,52

7 2,29 2,31 2,18 2,43 2,74 2,49 2,38 1,98 1,56 1,62 1,75 2,07 2,37 1,92 2,69 2,17 2,23 2,34 1,57 1,98 1,86 1,93 2,18

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Al S 2,18 3,08 «ч (N 2,01 2,28 1,56 1,38 1,99 2,26 1,64 1,02 г- ,0 2,17 0,52 2,51 1,77 2,08 1,19 2,29 2,34 2,57 0,98

еР 664 8 <4 ,2 4 "3 ,2 1 "3 ,2 2,05 1,45 2,02 2,04 2,04 1,64 8 «3 1 1,66 2,08 1 "3 1 664 3 «V 1 5 "3 ,2 2,09 2,09 1 <4 ,2 гч 964 1,72

Zr l о о О 0,13 о о о о о о о о о о о о о 0,23 о о о о о

2 о о о о 0,21 о 0,14 о о 0,15 0,25 о 0,19 о 0,18 о 0,18 о 0,17 о 0,18 0,21 о

3 о о о 0,22 о 0,31 о о о о о 0,24 П'О 0,26 0,19 0,27 о о о о о 0,26 о

4 о о 0,14 0,27 0,32 0,26 о о о о П'О о о о о 0,19 о о о о о о 0,09

5 0,14 0,18 0,21 0,23 0,17 0,06 о 0,27 о о о 0,16 0,17 0,21 0,16 о о о о 0,07 о 0,13 о

Zr б 0,25 о 0,17 о 0,07 о 0,21 0,28 0,12 о 0,09 о 0,21 о 0,18 0,21 о 0,26 0,27 0,16 П'О о П'О

Z 0,27 о о о о о о о 0,19 о о 0,04 о о о о о о о о о о о

S 0,17 0,28 о о 0,23 0,15 о о 0,17 о о о о 0,17 П'О о 0,25 о о 0,12 0,32 0,19 о

ер 1 <4 ® 3 <4 ,0 0,17 1 ,0 <4 ,0 <4 ,0 0,18 8 <4 ,0 0,16 0,15 0,15 0,15 0,17 1 <4 ,0 0,16 2 <4 ,0 2 <4 ,0 5 ,0 2 ,0 0,12 <4 ,0 <4 ,0 ®

Натяг 450 мкм

l о о 0,17 о 0,11 о 0,18 о о о о о о о о 0,18 о П'О о о о о о

2 о о о о о о о 0,18 о о о Т'О о 0,08 0,28 о о о 0,12 о о о о

3 о 0,33 о о о о о о о о о о 0,22 о о 0,24 о о о о о 0,27 о

4 о о о о о 0,18 о о о о о о о 0,07 о о о 0,17 0,18 о 0,14 о о

Fe 5 о о 0,22 о 0,08 о П'О о о о о 0,13 о о 0,14 о о о о 0,18 о о о

б П'О о о о о 0,29 о о 0,09 о П'О о о 0,05 о о о о 0,08 о о 0,19 о

Z о о о 0,17 о о о о о о о о 0,18 о о 0,21 0,19 о о о о о о

S о 0,16 о о 0,09 о 0,15 о о П'О о 0,16 о о о о о о о о о о 0,24

ер 0,11 m ,0 ,0 0,17 0,09 4 <4 ,0 0,15 0,18 0,09 0,011 0,11 0,13 <4 ,0 0,07 1 ,0 1 <4 ,0 0,19 0,14 0,13 0,18 0,14 3 <4 ,0 4 <4 ,0

Mn l 0,99 1,28 1,62 1,08 1,74 1,62 1,48 - 1,96 1,58 1,66 2,01 1,23 0,98 1,83 £ 1,81 0,81 00 1,44 1,08 0,96

2 1,69 1,86 1,89 1,45 1,66 1,78 1,44 0,99 1,75 1,38 1,89 (N 1,28 0,99 1,58 1,87 1,36 (N 1,44 0,99 1,69 1,85

3 1,58 1,87 - 1,96 1,58 1,66 2,01 0,88 - 1,56 1,68 1,76 9'Т 1,69 1,69 (N ,2 1,29 1,99 1,69 <4 1,48 1,28 1,66

4 1,47 - £ 1,58 1,58 (N 1,25 1,81 1,62 1,88 1,41 1,55 1,58 1,77 1,75 1,47 1,72 1,52 1,64 1,62 1,74 1,38

5 OS <о 1,75 1,28 1,36 (N 1,44 0,99 1,87 1,44 1,47 1,96 1,53 1,44 1,47 1,48 1,48 1,69 1,77 1,61 1,55 1,55 1,88 1,44

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

6 <м„ 1,66 1,88 1,47 1,99 1,69 <м„ <м г<Г 1,69 1,66 2,05 1,96 1,69 1,44 1,19 1,25 1,15 1,63 1,69 1,32 1,93 1,96 1,55

7 1,25 1,38 1,96 1,22 1,48 1,48 1,58 1,75 1,48 1,28 1,28 1,43 1,48 1,51 1,36 - 1,96 1,58 1,66 2,01 1,74 2,05 1,69

Мп 8 1,78 2,01 2,05 1,39 1,19 1,25 1,71 1,66 1,96 £ г-, 1,36 1,78 1,96 1,28 00 1,34 1,44 00, 1,98 1,09 1,79 1,22

ср 1,36 1,44 1,64 1,56 1,55 1,45 1,64 1,46 1,76 1,68 1,49 1,48 1,42 1,65 1,42 1,74 1,53 1,56 1,57 1,67 7 ,1

1 2,04 2,56 2,47 2,33 г<Г 1,84 2,08 1,88 1,65 2,11 2,36 1,99 1,97 2,27 1,25 СП «ч 2,28 2,09 2,15 2,12 1,08 2,46

2 2,14 2,16 2,41 2,16 2,29 2,24 2,47 1,98 1,78 1,48 1,96 2,11 1,89 1,47 2,36 1,95 1,96 1,47 1,55 2,05 2,09 1,88 1,76

3 1,86 1,78 1,96 2,04 2,09 1,89 1,99 2,04 2,11 2,36 2,43 1,59 1,64 1,92 2,07 2,01 2,47 2,05 1,81 1,92 1,47 1,69 2,04

4 2,18 1,86 2,07 2,41 1,68 2,16 1,98 2,29 2,16 2,16 2,29 2,93 2,31 2,22 2,52 2,52 2,28 1,71 ,2 1,74 1,51 2,04 1,93

А1 5 2,07 1,88 1,93 2,05 2,37 2,16 2,18 1,89 2,27 2,35 2,39 2,35 2,43 2,17 2,09 1,88 1,69 1,48 1,55 1,63 2,18 2,08 <м

6 1,45 1,69 1,55 1,28 2,17 2,44 2,19 1,89 1,85 1,66 2,21 2,18 2,11 2,41 1,66 2,17 1,85 1,49 1,65 1,48 1,66 2,08

7 2,11 2,41 2,33 1,23 1,31 1,06 2,29 2,15 2,23 2,45 1,79 <м 1,09 2,13 1,84 1,42 2,23 2,75 2,39 2,29 2,24 - 1,61

8 1,47 1,59 2,25 2,08 2,11 1,86 1,59 1,47 2,35 2,14 2,08 2,44 2,78 1,85 1,47 1,69 2,01 2,06 2,55 2,39 1,89 1,77 1,46

сР 1,92 1,99 2,12 1,95 2,02 1,96 гТ 1,95 2,05 2,09 2,19 гТ 2,03 2,06 1,91 1,99 2,19 1,86 1,98 1,98 1,87 1,65 1,92

1 0,18 0,23 о о о о о 0,21 о 0,27 0,18 0,05 о 0,17 0,25 0,19 И'О о о 0,09 0,28 0,23 о

2 о о о о о о 0,27 о о о 0,28 о о о о о о о о о о о о

3 о о 0,17 0,28 о о о 0,22 о о о 0,17 0,28 о о 0,16 0,14 0,22 0,14 о о о о

4 0,28 0,26 о 0,23 о о о о 0,14 0,24 о 0,29 о 0,31 о о 0,27 0,14 о о о о о

гг 5 о о о о о о о о о о о о о о 0,28 о о о о 0,05 о о о

6 о 0,23 о о 0,14 0,19 о о о о 0,21 о 0,16 о 0,12 о 0,19 о 0,14 о 0,04 0,25 0,22

7 0,28 0,26 о 0,23 0,18 о о 0,19 0,24 о о о 0,08 о о о 0,18 0,14 0,22 о о о о

8 о о о о о о 0,26 о го <о о о о о о о о о 0,33 о о 0,13 0,12 о

сР 0,25 0,25 0,17 0,25 0,16 0,19 0,27 0,21 0,23 0,26 0,22 0,17 0,17 0,24 0,22 0,18 0,18 0,21 0,17 0,07 0,15 о 0,22

С целью определения влияния уровня натяга на характеристики материала ПО НС, полученного в условиях ТП производились замеры микротвердости материала ПО согласно методике, описанной в пункте 2.2 данной работы. Результаты измерений микротвердости материала ПО НС, полученного в условиях ТП при

различном уровне натяга представлены в таблице 5Т-П1, на рисунках 7Р-П1 -9Р-П1 представлены графики распределения микротвердости в материала ПО НС, полученного при различном уровне натяга, в зависимости от удаления от линии сопряжения заготовок.

Таблица 5Т-П1

Результаты микродюриметрии в зоне неразъемного соединения, полученного в условиях тугой посадки заготовок системы «втулка-вал» из сплава ОТ4-1

Значение микротвердости, НУ, МПа

Удаление от линии соедине зона 1 зона 2 зона 3 зона 4 среднее

Натяг 200 мкм Е и Е 0 о т г гатя д Е и Е 0 г гатя д Е и Е 0 о г гатя д Натяг 300 мкм Натяг 450 мкм к м 0 о г гатя д Е к м 0 о т г гатя д Е к м 0 г гатя Д к м 0 о г гатя д Е к м 0 о т г гатя д Е к м 0 г гатя Д Натяг 200 мкм Натяг 300 мкм Натяг 450 мкм

-3000 331 261 307 307 331 331 321 323 323 261 366 323 305 320,25 321

-2000 315 307 326 315 323 329 323 323 323 300 300 348 313,25 313,25 331,5

-1000 376 256 339 300 307 357 307 300 387 323 366 389 326,5 307,25 368

-800 339 301 376 273 298 320 339 307 358 366 357 403 329,25 315,75 364,25

-600 307 376 387 315 363 386 339 315 358 376 323 433 334,25 344,25 391

-400 380 387 366 300 339 359 331 366 358 315 357 420 331,5 362,25 375,75

-300 331 366 345 357 339 405 366 323 358 323 357 441 344,25 346,25 387,25

-200 376 367 387 376 391 408 420 348 389 293 387 445 366,25 373,25 407,25

-100 420 408 489 387 471 436 397 323 457 458 408 420 415,5 402,5 450,5

-60 397 386 551 458 517 445 387 376 548 408 387 445 412,5 416,5 497,25

-40 420 397 588 471 551 548 366 408 555 420 408 545 419,25 441 559

-20 436 458 587 486 551 556 376 517 569 397 471 598 423,75 499,25 577,5

0 488 548 605 507 541 598 428 561 638 475 526 688 474,5 544 632,25

20 448 533 573 408 357 569 315 445 601 432 408 621 400,75 435,75 591

40 420 471 529 357 331 532 366 472 587 517 387 508 415 415,25 539

60 332 445 476 386 387 432 315 517 466 458 366 476 372,75 428,75 462,5

100 339 420 398 386 348 386 280 486 438 420 386 420 356,25 410 410,5

200 366 338 357 387 401 386 339 386 358 387 408 401 369,75 383,25 375,5

300 366 367 348 348 348 388 273 445 348 408 386 386 348,75 386,5 367,5

400 339 397 397 297 386 376 286 339 339 458 420 408 345 385,5 380

600 323 387 357 357 357 387 317 286 366 346 406 397 335,75 359 376,75

800 315 327 397 339 339 331 300 356 357 348 431 408 325,5 363,25 373,25

1000 315 357 357 348 331 336 267 345 376 348 298 387 319,5 332,75 364

2000 300 308 339 387 307 338 323 366 317 286 298 338 324 319,75 333

3000 357 289 317 358 397 307 267 300 326 298 316 329 320 325,5 319,75

й

>

К

к н о

о «

л и и н о л и к

и

к

К

<и ЕТ й К СП

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

Удаление от линии сопряжения, мкм X Минимальное значение • Среднее значение X Максимальное значение

Рисунок 7Р-П1. Распределение микротвердости в материале ПО НС, полученного