54 / 460
Actual Problems in Machine Building. 2015. N 2
Innovative Technologies
in Mechanical Engineering
____________________________________________________________________
54
Теория
Для формирования покрытий при таком способе обработки необходимо обеспечить
взаимодействие чистой металлической поверхности с активной реакционной средой,
содержащей ионы осаждаемого металла. Образование антифрикционного покрытия
происходит при условии, что скорость разрушения
V
Р
окисных пленок больше скорости их
образования
V
ОБ
, которая зависит от скорости перемещения (скольжения) поверхности
относительно инструмента
V
С
и величины площади, на которой возможно образование
покрытия, т.е. от величины ювенильных участков
S
Ю
. Так как процесс осаждения
антифрикционного металла на поверхности протекает во времени
t
и зависит от
проникающей способности реакционной среды к ювенильным участкам, то наблюдается
запаздывание между моментом образования чистой металлической поверхности и
формирования покрытия. Таким образом, возможность получения антифрикционного
покрытия определяется наличием и развитием ювенильных участков на поверхности
контакта, следовательно, зная их величину, можно судить о процессе формирования
покрытия.
Поверхность перед совмещенной обработкой, состоящую из множества микро-
выступов и впадин, можно описать уравнением[3]:
,
(1)
где
S
В
и
S
Л
– площадь микровыступов и микровпадин (лунок) соответственно;
S
П
– площадь поверхности контакта микровыступов, покрытых окисными пленками.
Дифференцируя уравнение (1), получим скорость изменения площади ювенильных
участков:
(2)
Скорость изменения площади участков, покрытых окисными пленками равна:
(3)
Скорость образования пленок пропорциональная скорости скольжения и площади их
образования, т.е. ювенильных участков в момент времени
t–τ
:
,
(4)
где τ – время между моментом появления ювенильного участка и образованием на нем
покрытия, т.е. время запаздывания;
к –
коэффициент, характеризующий интенсивность
образования пленок.
Скорость разрушения окисных пленок, если учесть независимость механических
воздействий нормального давления
Р
в контакте, и скорости скольжения, может быть
записана в виде[4]:
,
(5)
где
а
1
и
а
2
– коэффициенты, характеризующие прочностные свойства окисных пленок.
В процессе обработки изменяются высота микронеровностей, площадь поперечного
сечения лунок. Если считать, что форма лунки близка к форме конуса и радиус её меняется
по линейному закону
r=r
0
-λ
t
(где
r
0
– начальный радиус, λ=
const
– скорость изменения
радиуса), то можно записать [3]:
,
(6)
где α и β – коэффициенты, зависящие от количества и размеров лунок (микронеровностей) и
скорости изменения их поперечного сечения.
Учитывая выше изложенное, уравнение (2), описывающее изменение площадей
ювенильных участков, будет иметь вид:
(7)
Обозначая
получим:
(8)