Механики XXI веку №15 2016

Механики XXI веку. №15 2016 г.

246

устойчивом, подвижном равновесии. На основе этого краткого анализа можно предположить, что

помимо своевременного технического диагностирования, регулировочных и ремонтных работ авто-

прому необходима комплексная технология, предусматривающая снижение изнашивания поверхно-

стных слоев и повышение ресурса деталей ГРМ ДВС, начиная от проектирования и заканчивая под-

держанием износоустойчивости в условиях эксплуатации.

Очевидно, что комплексная технология должна предусматривать реализацию всесторонних

мероприятий и видов технологических воздействий, направленных на формирование и поддержание

в работоспособном состоянии поверхностных слоев элементов ГРМ, изготовленных из недорого-

стоящих конструкционных материалов. В частности, при конструировании, совершенствовании, тех-

ническом обслуживании и ремонте необходимо использовать математическое моделирование для

расчета нагруженности элементов ГРМ конкретного типа [10]. Выбор конструкционных материалов

должен быть экономически выгодным, рациональным и отвечать требованиям условий функциони-

рования элементов ГРМ. Для формирования поверхностного слоя контактирующих элементов ГРМ

предпочтительны экономически и экологически пригодные технологические методы, обеспечиваю-

щие ему требуемые параметры пластичности, вязкости, микроструктуры, износостойкости, химиче-

ского состава, коррозионной и термической устойчивости. Например, для восстановления и упрочне-

ния деталей узлов трения машин заслуживают внимание электрохимические способы и микродуговое

оксидирование. Однако хромированные поверхности не обеспечивают требуемой смачиваемости их

маслом, технологический процесс низко производителен и имеет высокую энергоемкость [11]. Про-

цесс железнения требует дополнительных технологических операций для обеспечения качественной

адгезии покрытия к конструкционному материалу, которое не обладает требуемой твердостью и кор-

розионной устойчивостью [12]. При пластическом деформировании резко увеличивается количество

дислокаций, включений и других дефектов, которые снижают пластичность, повышают твердость и

хрупкость поверхностных слоев деталей узлов трения [5]. А вот комбинированная химико-

термическая обработка (ХТО) – науглероживание (цементация) и азотирование позволяет формиро-

вать поверхностные слои с высокими коррозионно-механическими и триботехническими характери-

стиками [1]. Поскольку все виды ХТО приводят к снижению пластических свойств и ударной вязко-

сти поверхностного слоя материала, необходимо в комплексной технологии предусмотреть сочета-

ние: математического моделирования динамики действительной нагруженности элементов ГРМ; ра-

ционального выбора конструкционных материалов для их изготовления; использование поверхност-

но-пластического деформирования (ППД); формирование оптимальной шероховатости поверхност-

ного слоя, обеспечивающей требуемую износостойкость и маслоемкость; применение цементации и

азотирования; использование качественных топлив и масел, оптимальных технологических режимов

приработки элементов ГРМ с применением специальных приработочных сред. В приработочной сре-

де должны содержаться компоненты способные в условиях контакта элементов ГРМ распадаться с

возникновением значительного количества атомарного азота, обеспечивающего в условиях прира-

ботки диффузионный процесс образования в поверхностном слое нитридов. Предпочтительно, ис-

пользование в приработочных средах и смазочных материалах (при эксплуатации) безопасных поли-

азотистых соединений и жидких азидов с функциональными группами, способных в условиях трения

выделять большое количество атомарного азота. Это позволит ускорить, примерно в 2 раза, диффу-

зионный процесс азотирования, образования хемосорбированных пленок, по сравнению с азотирова-

нием, обеспечить высокий класс чистоты поверхности, поддерживать в поверхностном слое высокую

концентрацию высокодисперсных нитридов металла, обладающих повышенными: термо-

коррозионной устойчивостью и износостойкостью. При этом, эксплуатационные характеристики

элементов ГРМ могут возрасти примерно в 3 раза [1], что соответственно приведет к увеличению ре-

сурса ГРМ в целом, полнее будут реализованы мощностные характеристики, экономичность и эколо-

гичность ДВС отечественного автопрома.

Следовательно, предлагаемый (на основе краткого анализа) комплексный подход по реализа-

ции технологического процесса формирования и поддержания свойств поверхностных слоев, за счет

повышения ресурса элементов ГРМ, позволит создавать, совершенствовать и эксплуатировать авто-

тракторные ДВС, обладающие экологичностью, экономичностью, повышенным ресурсом и более

полной реализацией мощностных характеристик.