25 / 530
Актуальные проблемы в машиностроении. 2016. №3
Инновационные технологии
в машиностроении
____________________________________________________________________
25
изнашивания и коэффициент трения силумина, подвергнутого ЭПО по режиму №2 (рис. 1,
режим 2), возрастают, однако также остаются ниже относительно показателей,
зафиксированных для исходного материала (необлученного материала перед усталостными
испытаниями) (рис. 1, режим 0). Таким образом, оптимальной обработкой поверхности
силумина с точки зрения трибологических испытаний является облучение интенсивным
импульсным электронным пучком по режиму №1, при котором интенсивность изнашивания
материала снижается в 2,1 раза, а коэффициент трения – в 1,15 раза.
0
1
2
0
3000
6000
9000
12000
15000
V, 10
-6
,
мм
3
/Нм
режим воздействия
0,0
0,3
0,6
0,9
1,2
1,5
Рис. 1.
Значения интенсивности изнашивания V (темные столбики) и величины
коэффициента трения µ (светлые столбики) при различных режимах воздействия на
силумин: 0 – без облучения после усталостных испытаний (130000 циклов); 1 – ЭПО по
режиму №1 и последующие усталостные испытания (132000 циклов); 2 – ЭПО по режиму
№2 и последующие усталостные испытания (517000 циклов)
Механические свойства образцов после усталостных испытаний изучали, определяя
микротвердость и нанотвердость. Профили микротвердости модифицированных образцов
приведены на рис. 2. Анализируя результаты, полученные при измерении микротвердости на
поперечных шлифах (рис. 2), можно сделать вывод, что ЭПО приводит к формированию в
образцах силумина упрочненного поверхностного слоя толщиной ~30 мкм, в котором
величина микротвердости в зависимости от режима ЭПО от 2 до 5 раз превышает
микротвердость основы.
ЭПО по режиму №1 приводит к многократному (в 5,6 раза) увеличению нанотвердости
поверхностного слоя при малых нагрузках на индентор (рис.3, а, кривая 1). Увеличение
числа циклов усталостного нагружения приводит к снижению нанотвердости
поверхностного слоя в
4,5 раза (рис. 3, б, кривая 1). Подобным же образом изменяется и
величина модуля Юнга силумина (рис. 3, кривая 2): увеличение числа циклов усталостных
испытаний приводит к многократному (в 3…4 раза) снижению модуля Юнга поверхностного
слоя материала.
Сопоставляя результаты определения твердости материала при различных нагрузках на
индентор (микротвердометрия (рис. 2) и нанотвердометрия (рис. 3)), можно отметить явное
расхождение (в 1,5-3 раза) в количественных значениях полученных результатов при
хорошем их качественном согласии. Это можно объяснить тем, что при наноконтактном
взаимодействии вследствие малых (десятки нанометров) размеров отпечатка существенно