Модифицирование поверхностей конструкционных материалов: оборудование и методика исследования трибологических параметров

Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, vol. 60, no. 4

23. Karlina A.I. Izuchenie struktury vnutrennikh techenii i volnovogo dvizheniya vodnogo i vzvesenesushchego potoka [Study of the structure of internal currents and wave motion of a water and a suspended flow]. Vestnik IrGTU [Proceedings of Irkutsk State Technical University]. Irkutsk: IrGTU Publ., 2015, No. 4, pp. 137-145.

24. Nemarov A., Lebedev N., Kondrat'ev V., Kornyakov M., Karlina A.I. Theoretical and experimental research of parameters of pneumatic aerators and elementary cycle flotation [Theoretical and experimental cycle flotation]. International Journal of Applied Engineering Research, 2016, Vol. 11, No. 20, pp. 10222-10226.

25. Ershov V.A., Gorovoi V.O., Karlina A.I. Upravlenie tekhnologicheskim protsessom pererabotki otkhodov kremnievogo pro-izvodstva [Management of the technological process of recycling silicon production]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Mod-elirovanie [Modern Technologies. System Analysis. Modeling], 2016, No. 4 (52), pp. 114-121.

26. Kondrat'ev V.V., Ivanov N.A., Karlina A.I., Kargapol'tsev S.K. Avtomatizirovannaya sistema upravleniya parametrami sistem gazoochistki tekhnologicheskikh protsessov [Automated system for controlling the parameters of gas purification systems of technological processes]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie [Modern Technologies. System Analysis. Modeling], 2017, No. 2 (54), pp. 90-94.

27. Kondratiev V.V., Govorkov A.S., Kolosov A.D., Gorovoy V.O., Karlina A.I. The development of a test stand for developing technological operation flotation and separation of md2. The deposition of nanostructures md1 produce nanostructures with desired properties. International Journal of Applied Engineering Research, 2017, Vol. 12, No. 22, pp. 12373-12377.

28. Kondratiev V.V., Nebogin S.A., Sysoev I.A., Gorovoy V.O., Karlina A.I. Description of the test stand for developing of technological operation of nano-dispersed dust preliminary coagulation. International Journal of Applied Engineering Research, 2017, Vol. 12, No. 22, pp. 12809-12813.

29. Kondrat'ev V.V., Nebogin S.A., Kolosov A.D., Gorovoi V.O., Nemarov A.A., Ivanov A.A., Zapol'skikh A.S. Vozmozhnosti ispol'zovaniya sukhoi separatsii mikrokremnezema dlya polucheniya tselevykh produktov [Possibilities of using dry separation of micro-silica for obtaining target products]. METALLURGIYA: TEKHNOLOGII, INNOVATSII, KACHESTVO. Trudy XX Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii: v 2 chastyakh [METALLURGY: TECHNOLOGIES, INNOVATIONS, QUALITY. Works of the XX International Scientific and Practical Conference: in 2 parts], 2017, pp. 432-436.

Информация об авторах

Небогин Сергей Андреевич - аспирант, Иркутский национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск, e-mail: s.a.nebo@yandex.ru

Горовой Валерий Олегович - инженер НИЧ, Иркутский национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск, e-mail: 123valera321@gmail.com

Ершов Владимир Александрович - доцент кафедры автоматизации производственных процессов, Иркутский национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск, e-mail: ershov@istu.edu

Authors

Nebogin Sergei Andreevich - Ph.D. student, Irkutsk National Research Technical University, e-mail: s.a.nebo@yandex.ru

Gorovoi Valerii Olegovich - RD engineer, Irkutsk National Research Technical University, e-mail: 123valera321@gmail.com

Ershov Vladimir Aleksandrovich - Assoc. Prof. at the Subdepartment of Automation of Production Processes, Irkutsk National Research Technical University, e-mail: ershov@istu.edu

Для цитирования

Небогин С. А. Теория и методы создания машин для синтеза машиностроительных материалов / С. А. Небогин, В. О. Горовой, В. А. Ершов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2018. - Т. 60, № 4. - С. 23-31. - БО!: 10.26731/1813-9108.2018.4(60).23-31

For citation

Nebogin S. A., Gorovoi V. O., Ershov V. A. Teoriya i metody soz-daniya mashin dlya sinteza mashinostroitel'nykh materialov [Theory and methods of creating machines for the synthesis of engineering materials]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie [Modern Technologies. System Analysis. Modeling], 2018, Vol. 60, No. 4, pp. 23-31. DOI: 10.26731/1813-9108.2018.4(60).23-31_

УДК 621.373 БОГ: 10.26731/1813-9108.2018.4(60).31-38

В. И. Шастин1, С. К. Каргапольцев1, А. Г. Пермяков2

1 Иркутский государственный университет путей сообщения, г. Иркутск, Российская Федерация 2Иркутский релейный завод, г. Иркутск, Российская Федерация Дата поступления: 18 сентября 2018 г.

МОДИФИЦИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ: ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ТРИБОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

Аннотация. Статья посвящена актуальным вопросам исследования трибологических показателей модифицированного поверхностного слоя деталей машин по большинству видов контактирования фрикционных элементов, применяемых в машиностроении. Представлены варианты лабораторного триботехнического оборудования для оценки влияния различных видов поверхностного модифицирования на механизм изнашивания. Приводятся конструктивные особенности, основные технические характеристики оборудования и методические рекомендации исследовательского характера для разнообразных видов изнашивания, таких как контактное трение скольжения, пара трения «кольцо - гильза цилиндра» и сопряжение «вал - подшипник скольжения». Конструкция оборудования предусматривает возможность проведения испытаний при различных уров-

© В. И. Шастин, С. К. Каргапольцев, А. Г. Пермяков, 2018

31

иркутский государственный университет путей сообщения

Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 4 (60) 2018

нях нагрузки в зоне контакта и условиях смазки. Рассматриваются также варианты и возможность проведения ускоренных испытаний, в том числе при использовании фрагментов деталей реальных изделий машиностроения. Для расширения функциональных возможностей оборудования и методик исследования, а также получения достоверных данных при их обработке принят сравнительный метод анализа с учетом привнесенных отличий в результате модифицирования. Предложены и апробированы наиболее приемлемые методы и средства контроля основных трибологических показателей. На основе системного анализа полученных экспериментальных данных становится возможным наглядно и объективно интерпретировать взаимовлияние исследуемых технологических параметров модифицирования и основных характеристик изнашивания. Исследования влияния лазерных методов модифицирования на основные показатели износостойкости позволили получить широкий спектр объективных экспериментальных данных, подтвержденных впоследствии при эксплуатации реальных изделий. Благодаря принятой методологии исследования и использованию предлагаемого оборудования наряду с полученными практически значимыми результатами исследования установлено, что наибольшая износоустойчивость наблюдается в узлах трения при взаимном лазерном модифицировании сопрягаемых поверхностей.

Ключевые слова: объекты машиностроения, трибологические свойства, экспериментальная установка, поверхностный слой, износостойкость, лазерное излучение, сопрягаемая поверхность, лазерное модифицирование, упрочнение, механизм изнашивания, конструкционные материалы._

V. I. Shastin1, S. K. Kargapol'tsev1, A. G. Permyakov2

1 Irkutsk State Transport University, Irkutsk, the Russian Federation

2 Irkutsk relay factory AO, Irkutsk, the Russian Federation Received: September 18, 2018

MODIFICATION OF THE SURFACES OF CONSTRUCTIONAL MATERIALS: EQUIPMENT AND RESEARCH TECHNIQUE OF TRIBOLOGICAL PARAMETERS

Abstract. The article focuses upon the topical issues of the study of tribological indicators of a modified surface layer of machine parts for most types of contacting friction elements used in mechanical engineering. It presents options for laboratory tribotech-nical equipment for assessing the impact of various types of surface modification on the mechanism of wear. The design features, the main technical characteristics of the equipment and research guidelines for various types of wear, such as contact friction-slip, a ring-cylinder liner friction pair and a pair of shaft-plain friction bearing, are provided. The equipment design allows for the possibility of testing at different levels of load in the contact zone and lubrication conditions. The options and possibility of conducting accelerated tests, among other things, when using fragments ofparts of real engineering products, are also considered. To expand the functionality of the equipment and research methods, as well as to obtain reliable data during their processing, a comparative analysis method has been adopted, taking into account the introduced differences as a result of the modification. The most acceptable methods and means of control of the main tribological indicators have been proposed and tested. On the basis of the system analysis of the obtained experimental data, it becomes possible to visually and objectively interpret the interaction of the technological modification parameters under study on the main characteristics of wear. Using the example of studying the effect of laser modifying methods on the main indicators of wear resistance, we obtained a wide range of objective experimental data, confirmed, subsequently, in the operation of real products. Due to the accepted research methodology and the use of the proposed equipment, along with the obtained research results, significant for practical purposes, it has been established that the greatest wear resistance is observed in the friction units with mutual laser modification and mating surfaces.

Keywords: engineering objects, tribological properties, experimental facility, surface layer, wear resistance, laser radiation, interfaced surface, laser modification, hardening, wear mechanism, structural materials.

Введение

Исследования трибологических свойств с использованием современных физико-

механических методов - важная научно-практическая задача, имеющая большое значение для разработки новых перспективных материалов, покрытий и методов поверхностного модифицирования. Одним из наиболее часто оцениваемых трибологических свойств является износостойкость - способность оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения как в квазистационарных (близких к стационарным), так и в нестационарных режимах трения. При выполнении трибологических исследований широко используются специализированные стенды, а также универсальные машины трения для испытания материалов и узлов трения, позволяющих выпол-

нять испытания по большинству видов контактирования фрикционных элементов, применяемых в машиностроении [1-4]. Большое значение при оценке качества материалов имеет достоверное измерение износостойкости в различных условиях изнашивания поверхностных слоев с использованием прогрессивных методов модифицирования, таких как лазерное, плазменное, электроннолучевое и др., в таких процессах, как упрочнение, легирование и наплавка. Для расширения функциональных возможностей методик исследования и получения достоверных данных наиболее целесообразно использование сравнительного метода анализа с учетом привнесенных отличий [5-7]. При этом даже в мало оснащенных лабораторных условиях можно получить важные, практически значимые результаты. Такой подход при разработ-

Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, vol. 60, no. 4

ке триботехнического оборудования был принят как основополагающий при изучении и анализе основных параметров износа. С этой целью были разработаны несколько лабораторных испытательных установок для различных видов сопряжений, использование которых позволило установить целый ряд важных трибологических показателей в процессах лазерного модифицирования поверхностей различных конструкционных материалов.

Лабораторная установка для испытания

сопряжения «контактное трение

скольжения»

Имитаторами контактирующих поверхностей данной установки (рис. 1) являются два цилиндрических кольцевой формы образца, оси которых расположены перпендикулярно друг другу. Один из образцов закреплен неподвижно и может дискретно переустанавливаться относительно его оси путем смещения и последующего крепления к платформе (основные технические характеристики приведены в табл. 1). Это позволяет многократно использовать его без замены, для получения достаточно большого количества (более 20) статистических данных, с сохранением условий трения и смазки в контактной зоне. При осевом смещении вращающегося образца относительно неподвижного, с помощью комплекта съемных шайб, количество исследуемых контактных зон может быть увеличено. При этом могут быть исследованы зоны, подвергнутые различным режимам и видам модифицирования. Такая схема установки и предложенная методика проведения эксперимента позволяет получить большой объем статистических данных износостойкости для широкого диапазона режимов и видов воздействия. Практически, для этого можно ограничиться одним неподвижным образцом, без существенной перенастройки оборудования, сохраняя при этом стабильность режимов изнашивания, а следовательно, получить высокую степень воспроизводимости экспериментальных данных, исключив при этом возможные погрешности.

Кинематическая цепь привода установки представляет собой замкнутый силовой контур, состоящий из 2 ветвей. Ветви контура соединены в месте контакта исследуемых пар трения. Платформа, где крепится неподвижный объект исследования, имеет осевые направляющие в виде роликов. Давление в зоне контакта регулируется посредством рычажного механизма, путем установки грузов различной массы. Устройство позволяет проводить испытания как при сухом трении, так и при различных условиях смазки. При добавлении в масляную емкость абразивного порошка можно имитировать абразивный вид износа либо реализовать ускоренный процесс испытания. Привод установки осуществляется от электродвигателя постоянного тока 24 В через угловой редуктор. Число оборотов регулируется изменением напряжения источника питания. Продолжительность испытаний, кроме временного параметра, контролируется фотоэлектронным счетчиком циклов в течение всего периода испытания.

Т а б л и ц а 1

Номинальная мощность привода, Вт 600

Напряжение питания, В 24

Число оборотов (регулируемое), об/мин. 20...100

Нагрузка в сопрягаемых парах трения, кг 5...50

Смазывающая среда Масло МК-8

Рис. 1. Лабораторная установка контактного трения скольжения

При замене исследуемых образцов необходимо соблюдать полную идентичность качества их поверхности, условия монтажа и контактирования в сопряжении. Испытания проводятся при одинаковых условиях внешней среды. Контроль параметров износа осуществляется путем замера глубины износа, формы контактного пятна и его площади, а также рельефа поверхности для неподвижного образца. Для подвижного основными показателями износа являются весовые, объемные и рельефно-поверхностные параметры.

В качестве инструментария для оценки этих параметров используются инструментальные и оптические измерительные приборы, аналитические весы, а также анализаторы шероховатости поверхности, например профилограф-

профилометр.

Испытательное устройство сопряжения «вал - подшипник скольжения» В узлах и агрегатах изделий широко используются сопряжения типа «вал - подшипник скольжения», которые, исходя из анализа и опыта эксплуатации, наиболее часто изнашиваются и

иркутский государственный университет путей сообщения

Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 4 (60) 2018

отбраковываются либо подлежат восстановлению. В этой связи изучение данного вида износа и оценка возможности использования лазерных и иных методов модифицирования контактирующих поверхностей является актуальной задачей исследования [6, 7]. Важность проведения этих исследований дополнительно обуславливается необходимостью установления взаимовлияния, при условии обоюдного модифицирования сопрягаемых поверхностей, для различных видов обработки.

Номенклатура исследуемых материалов подбиралась, исходя из реально применяемых пар трения в узлах авиационной и технике общего машиностроения. Установка была разработана на базе усталостной машины МУИ-6000. Принципиальная схема машины показана на рис. 2.

Модернизация состояла в разработке и добавлении в кинематическую схему машины узла

крепления образцов, имитирующих подшипник скольжения. Данный узел крепился к станине установки и был выполнен по аналогии с конструкцией люнета, используемого для токарной обработки длинномерных цилиндрических деталей.

Устройство позволяет проводить испытание одновременно трех образцов подшипника. С помощью микрометрических винтов с достаточно высокой точностью обеспечивалась возможность регулировки контактного усилия образцов к поверхности вала. Самоориентация контактной поверхности износа образца «подшипника скольжения» к валу осуществлялась за счет направляющего стержня образца, выполненного по посадке.

м * & го 2\п гъ гч г& г? гв зо ¿9 м Ь5~

г г 1 у г &

Рис. 2. Принципиальная схема машины МУИ-6000:

1 - шарнирная плита; 2 - электродвигатель; 3 - клиноременная передача; 4 - сменные грузы; 5 - подвеска; 6 - микровыключатель; 7, 52 - упор; 8 - счетчик циклов; 9 - ручка сброса; 10 - редуктор; 11 - электропривод; 12 - датчик импульсов; 13 - червячное колесо; 14, 22, 23 и 37 - шарикоподшипники; 15 - червяк; 16, 25 - пробка; 17 - гибкий валик; 18 - вал; 19, 35 - зажим; 20, 34 - шпиндель; 21 - шпиндельная левая бабка; 24, 39 - стойка;

26 - цанга; 27 - цапфа; 28, 36 - серьга; 29 - образец; 30 - индикатор; 31 - зажимной винт; 32 - кронштейн индикатора; 33 - шпиндельная правая бабка; 38 - штуцер; 40 - табличка; 41 - указатель; 42 - червячная пара (к шкале нагрузок); 43 - шкала нагрузок; 44 - подшипник скольжения; 45, 49 - винт; 46, 51 - маховик; 47 - рычаг механизма нагружения; 48 - противовес; 50 - червячная пара; 53 - подвижной груз; 54 - амортизатор;

55 - ускоритель; 56 - шкив

Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, vol. 60, no. 4

Усилие, действующее на образец, передается через пружину, которая одновременно является демпфером для гашения колебаний. Образец «вала» крепился в цанговых зажимах установки. Изгибающая нагрузка на вал, предусмотренная конструкцией установки, в процессе испытания устанавливалась на минимальную величину с помощью механизма нагружения, исключая при этом возможность появления вибраций, за счет успокоителя. Смазка контактной поверхности осуществлялась капельным способом с помощью химической воронки. Для имитации абразивного вида изнашивания и в режиме ускоренных испытаний в масло добавлялся абразив в определенном соотношении. При этом перемешивание и равномерность консистенции подаваемого субстрата в зону контакта при использовании масла МС-20 обеспечивались за счет естественной вибрации усталостной машины при ее работе.

Осевое перемещение узла крепления образцов подшипника осуществлялось по направляющим, относительно станины усталостной машины. Это позволяет проводить испытания в пределах длины образца, без его переустановки и дополнительной настройки. За счет сжатия пружины загрузочного механизма образцы подшипника могут легко подвергаться замене без демонтажа самого узла крепления, что обеспечивает стабильность испытаний, вызванных перенастройкой оборудования. Учитывая высокую скорость вращения машины, зачастую превосходящую режимы работы реальных сопряжений подобного типа, данная методика вполне оправдана с позиции проведения ускоренных испытаний. Если испытания такого типа сопряжений проводить в реальных скоростных режимах, машинное время может составить весьма продолжительный срок. Методика сравнительного анализа экспериментальных данных при обеспечении стабильности режимов износа компенсировала этот недостаток.

Анализ и контроль параметров износа осуществлялся путем замера геометрических характеристик поверхности износа и определением массы образца подшипника до и после испытания. Для анализа износа вала целесообразно использовать анализатор шероховатости поверхности (профилограф-профилометр).

Испытательная установка пары трения

«кольцо - гильза цилиндра»

Наиболее ответственными деталями двигателя внутреннего сгорания (ДВС), определяющими работоспособность, надежность и тяговые характеристики агрегата, являются детали цилиндро-поршневой группы (ЦПГ). Одновременно с этим они наиболее нагружены и подвержены износу трения в экстремальных условиях. Основными деталями контактирующих поверхностей, соответственно подверженными максимальному износу, являются кольцо и внутренняя поверхность гильзы цилиндра. Несмотря на достаточную изученность этого сопряжения, в том числе по отношению к воздействию различных методов упрочнения, особенно для ДВС автомобильного транспорта, эта проблематика остается актуальной [2, 8]. Детали данного сопряжения ДВС авиационной техники имеют свою специфику. Имеются в виду используемые материалы, их покрытия, различные виды термической и химико-термической обработки, а также специфика технологии их обработки. С точки зрения лазерного упрочнения их изученность ограничена и имеет важное научно-практическое значение [3, 8]. Это вытекает из принципа преемственности и выявления общих закономерностей трибомеханических процессов, происходящих в гетерогенных системах поверхностного слоя. Также имеется в виду кинетика износа, например при лазерной обработке как одной из сопрягаемых поверхностей, так и при взаимном модифицировании поверхностей сопряжения.

При разработке установки принцип максимального приближения к реальным условиям работы сопряжения, по известным соображениям, является технически труднореализуемым. Однако принятая методика сравнительного анализа полученных данных и доступная идентификация механизма износа могут обеспечить получение вполне достоверных и сопоставимых данных эксперимента. Кроме этого, предлагаемая методика испытания и оборудование предусматривают использование в качестве образцов фрагментов реальных деталей ДВС. При разработке испытательной машины учитывался принцип моделирования при обеспечении устойчивых режимов и процессов изнашивания, имеющих место при работе исследуемых деталей ЦПГ.

иркутским государственный университет путей сообщения

Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 4 (60) 2018

Рис. 3. Лабораторная испытательная установка пары трения «кольцо - гильза цилиндра»

Конструктивно машина (рис. 3) представляет собой кривошипно-шатунный механизм 1, обеспечивающий возвратно-поступательное движение образца «гильзы цилиндра», который крепится на подвижной платформе, перемещаемой по направляющей с помощью электродвигателя. Опорная поверхность платформы 2, куда устанавливается фрагмент гильзы цилиндра, имеет проточку, соответствующую радиусу наружной поверхности образца. Это обеспечивает жесткую ориентацию изнашиваемой поверхности относительно неподвижного образца (фрагмента поршневого кольца). Он устанавливается в проточке штока 3, обеспечивающей его самоориентацию по поверхности сопряжения. Уровень давления на фрагмент кольца регулируется вращением регулировочного болта и контролируется с помощью пружинного динамометра 4, который дополнительно выполняет функцию демпфера вынужденных колебаний.Жесткая кинематическая связь элементов трения обеспечивается двумя шпильками 5 и перемычками 6 между ними. Перемычки одновременно являются направляющими штока нагружения и элементами для регулировки и контроля уровня нагрузки. Основные технические характеристики установки приведены в табл. 2.

Т а б л и ц а 2

Испытания могут осуществляться как при сухом трении, так и в условиях смазки капельным способом. При подаче масляно-абразивной смеси в зону контакта можно осуществлять ускоренный режим испытания и имитировать абразивный вид изнашивания. Поверхность скольжения платформы и направляющей смазываются консистентной смазкой при каждой замене испытываемых образцов.

Контроль параметров износа осуществлялся весовым методом для фрагмента поршневого кольца, с использованием аналитических весов; для поверхности гильзы цилиндра - путем записи и анализа профилограмм, а также инструментальными замерами контролируемой зоны до и после испытания.

Заключение

Как показал опыт использования лабораторного триботехнического оборудования и принятых методологических положений, на основе сравнительного анализа можно получить объективную оценку износостойкости поверхностного слоя, подвергнутого разнообразным видам модифицирования и упрочнения [9-11]. Сопоставляя полученные при испытании трибологические показатели стойкости, становится возможным наглядно и объективно интерпретировать взаимовлияние исследуемых технологических параметров обработки и основных характеристик изнашивания. Так, полученные экспериментальные данные, на примере исследования лазерных методов модифицирования (упрочнение, легирование и наплавка), позволили во многом объяснить механизм и основные факто-

Основные технические характеристики установки

Номинальная мощность привода, Вт 500

Напряжение питания, В 220

Число циклов в минуту 100

Нагрузка в сопряжении (регулируемая), кг 5...50

Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, vol. 60, no. 4

ры, определяющие повышение их трибологиче-ских параметров. Основываясь на этих положениях, стало возможным сформулировать ряд практи-

чески важных конструктивно-технологических рекомендаций для узлов трения.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

1. ГОСТ 30480-97 «Обеспечение износостойкости изделий. Методы испытаний на износостойкость. Общие требования».

2. Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. М. Машиностроение, 2000. 320 с.

3. М.М. Хрущов, М.А. Бабичев Абразивное изнашивание. М.: Наука, 1970. 251 с.

4. Тарасов В.В. Новые способы определения износостойкости покрытий // Трение и износ. 1993. Т. 14, № 6, с. 1087-1091.

5. Шастин В.И., Елисеев С.В. Концепция интегрированного многопрофильного использования лазерных технологий на промышленных предприятиях // Системы. Методы. Технологии. 2015. № 2 (26). С. 13-17.

6. Шастин В.И., Каргапольцев С.К. Концепция микроуровневого анализа физико-механических свойств модифицированных поверхностей // Системы. Методы. Технологии. 2015. № 2 (26). С. 13-17.

7. Шастин В.И. Пути повышения эффективности лазерного термоупрочнения железоуглеродистых сплавов // Вестник Алтайского ГАУ. 2015. № 11 (133). С. 117-121.

8. Шастин В.И., Каргапольцев С.К. Лазерное термоупрочнение пары трения ДВС «кольцо-гильза цилиндра» // Известия Транссиба. 2016. № 2 (26). С. 61-70.

9. Шастин В.И., Каргапольцев С.К. Лазерное модифицирование сопрягаемых поверхностей трения // Вестник СамГУПС. 2016. № 3 (33). С. 27-33.

10. Шастин В.И., Каргапольцев С.К. Лазерная модификация поверхностей трибологических сопряжений // Вестник машиностроения. 2017. № 6. С. 50-53.

11. Shastin V.I., Kargapоltsev S.K., Sitov I.S. Lazer termo-strengthening friction surface // Journal of Advanced Research in Technical Scienec. North Charleston, USA: SRC MS, CreateSpace. 2016. Issue 1. 96 p.

12. Shastin V.I., Kargapoltcev S.K., Gozbenko V.E., Livshits A.V. Filippenko N.G. Results of the Complex Studies of Microstructural, Physical and Mechanical Properties of Engineering Materials Using Inno-vative Methods // International Journal of Applied Engineering Research (2017) Т. 12. № 24, pp. 15269-15272.

13. Shastin V.I., Kargapоltsev S.K., Gozbenko V.E., Livshits .A.V., and Filippenko N.G. Lazer Alloying of Wear Surfaces with Metal Components // International Journal of Applied Engineering Research ISSN 0973-4562. Volume 12, No. 17 (2017). pp. 6499-6503.

14. Шастин В.И., Коновалов Н.П. Технологическое обеспечение процессов лазерного модифицирования поверхностей конструкционных сплавов: монография. - Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2016. 164 с.

15. Шастин В.И., Каргапольцев С.К. Об интеграции технологий лазерного модифицирования на предприятиях ОАО «РЖД» // Вестник Всероссийского научн. Исслед. и проектно-констр. института электровозостроения. 2016. № 3 (73). С. 53-60.

REFERENCES

1. GOST 30480-97 «Obespechenie iznosostoikosti izdelii. Metody ispytanii na iznosostoikost'. Obshchie trebovaniya» [GOST 30480-97 "Ensuring the durability of products. Test methods for wear resistance. General requirements"].

2. Suslov A.G. Kachestvo poverkhnostnogo sloya detalei mashin [The quality of the surface layer of machine parts]. Moscow: Mashinostroenie Publ., 2000, 320 p.

3. Khrushchov M.M., Babichev M.A. Abrazivnoe iznashivanie [Abrasive wear]. Moscow: Nauka Publ., 1970, 251 p.

4. Tarasov V.V. Novye sposoby opredeleniya iznosostoikosti pokrytii [New methods for determining the wear resistance of coatings]. Trenie i iznos [Friction and wear], 1993, Vol. 14, No. 6, pp. 1087 - 1091.

5. Shastin V.I., Eliseev S.V. Kontseptsiya integrirovannogo mnogoprofil'nogo ispol'zovaniya lazernykh tekhnologii na promysh-lennykh predpriyatiyakh [The concept of microlevel analysis of the physicomechanical properties of modified surfaces]. Sistemy. Metody. Tekhnologii [Systems. Methods. Technologies], 2015, No. 2 (26), pp. 13-17.

6. Shastin V.I., Kargapol'tsev S.K. Kontseptsiya mikrourovnevogo analiza fiziko-mekhanicheskikh svoistv modifitsirovannykh poverkhnostei [Ways to improve the efficiency of laser thermal strengthening of iron-carbon alloys]. Sistemy. Metody. Tekhnologii [Systems. Methods. Technologies], 2015, No. 2 (26), pp. 13-17.

7. Shastin V.I. Puti povysheniya effektivnosti lazernogo termouprochneniya zhelezouglerodistykh splavov [Ways to improve the efficiency of laser thermal strengthening of iron-carbon alloys]. VestnikAltaiskogo GAU [Bulletin of the Altai State Agrarian University], 2015, No. 11 (133), pp. 117-121.

8. Shastin V.I., Kargapol'tsev S.K. Lazernoe termouprochnenie pary treniya DVS «kol'tso-gil'za tsilindra» [Laser thermal strengthening of a friction pair of an internal combustion engine "ring-cylinder sleeve"]. Izvestiya Transsiba [Journal of Transsib Railway Studies], 2016, No. 2 (26), pp. 61-70.

9. Shastin V.I., Kargapol'tsev S.K. Lazernoe modifitsirovanie sopryagaemykh poverkhnostei treniya [Laser modification of mating friction surfaces]. VestnikSamGUPS, 2016, No. 3 (33), pp. 27-33.

10. Shastin V.I., Kargapol'tsev S.K. Lazernaya modifikatsiya poverkhnostei tribologicheskikh sopryazhenii [Laser modification of the surfaces of tribological interfaces]. Vestnik mashinostroeniya [Russian Engineering Research]. 2017, No. 6, pp. 50-54.

11. Shastin V.I., Kargapoltsev S.K., Sitov I.S. Lazer termo-strengthening friction surface. Journal of Advanced Research in Technical Science. North Charleston, USA:SRC MS, CreateSpace, 2016, Issue 1, 96 p.

12. Shastin V.I., Kargapoltcev S.K., Gozbenko V.E., Livshits A.V. Filippenko N.G. Results of the Complex Studies of Microstructural, Physical and Mechanical Properties of Engineering Materials Using Innovative Methods. International Journal of Applied Engineering Research (2017), Vol. 12, No. 24, pp. 15269-15272.

13. Shastin V.I., Kargapoltsev S.K., Gozbenko V.E., Livshits A.V., and Filippenko N.G. Lazer Alloying of Wear Surfaces with Metal Components. International Journal of Applied Engineering Research ISSN 0973-4562, Volume 12, Number 17 (2017), pp. 64996503.

иркутским государственный университет путей сообщения

Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 4 (60) 2018

14. Shastin V.I., Konovalov N.P. Tekhnologicheskoe obespechenie protsessov lazernogo modifitsirovaniya poverkhnostei kon-struktsionnykh splavov: monografiya [Technological support of the processes of laser modification of the surfaces of structural alloys: a monograph]. Irkutsk: INRTU Publ., 2016,164 p.

15. Shastin V.I., Kargapol'tsev S.K. Ob integratsii tekhnologii lazernogo modifitsirovaniya na predpriyatiyakh OAO «RZhD» [On the integration of laser modification technologies at the enterprises of Russian Railways]. Vestnik Vserossiiskogo nauchn. Issled. i proektno-konstr. instituta elektrovozostroeniya [Bulletin of the All-Russian Scientific Research and Design Institute of Electric Locomotives], 2016, No.3 (73), pp. 53-60.

Информация об авторах

Authors

Шастин Владимир Иванович - преподаватель кафедры «Автоматизация производственных процессов», Иркутский государственный университет путей сообщения, г. Иркутск, e-mail: kafedra-td@mail.ru

Каргапольцев Сергей Константинович. - д. т. н., профессор, кафедра «Автоматизация производственных процессов», Иркутский государственный университет путей сообщения, г. Иркутск, e-mail: kck@irgups.ru

Пермяков Александр Геннадьевич - главный технолог АО «Иркутский релейный завод», г. Иркутск, e-mail: permyakov_ag@irzirk.ru

Shastin Vladimir Ivanovich - Member of the Subdepartment of Automation of Production Processes, Irkutsk State Transport University, Irkutsk, e-mail: kafedra-td@mail.ru

Kargapol'tsev Sergei Konstantinovich - Doctor of Engineering Science, Full Prof., Subdepartment of Automation of Production Processes, Irkutsk State Transport University, Irkutsk, e-mail: kck@irgups.ru

Permyakov Aleksandr Gennad'evich - Chief Technologist of the Irkutsk relay factory, Irkutsk, e-mail: permyakov_ag@irzirk.ru

Для цитирования

Шастин В. И. Модифицирование поверхностей конструкционных материалов: оборудование и методика исследования трибологических параметров / В. И. Шастин, С. К. Каргапольцев, А. Г. Пермяков // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2018. - Т. 60, № 4. - С. 31-38. - БО!: 10.26731/1813-9108.2018.4(60).31-38

УДК 004.896

А. В. Милов, В. С. Тынченко, А. В. Мурыгин

For citation

Shastin V. I., Kargapol'tsev S. K., Permyakov A. G. Modifitsiro-vanie poverkhnostei konstruktsionnykh materialov: oborudovanie i metodika issledovaniya tribologicheskikh parametrov [Modification of the surfaces of constructional materials: equipment and research technique of tribological parameters]. Sovremennye tekhnologii. Si-stemnyi analiz. Modelirovanie [Modern Technologies. System Analysis. Modeling], 2018, Vol. 60, No. 4, pp. 31-38. DOI:

10.26731/1813-9108.2018.4(60).31-38_

DOI: 10.26731/1813-9108.2018.4(60).38-46

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева, г. Красноярск, Российская Федерация

Дата поступления: 3 октября 2018 г.

ВЛИЯНИЕ ФЛЮСА НА ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ

В ПРОЦЕССЕ ИНДУКЦИОННОЙ ПАЙКИ АЛЮМИНИЕВЫХ ВОЛНОВОДНЫХ ТРАКТОВ

Аннотация. Технологический процесс индукционной пайки тонкостенных алюминиевых волноводных трактов предполагает использование бесконтактных датчиков измерения температуры. Обусловлено это тем, что использование контактных методов соединения требует проведения дополнительных технологических операций по зачистке и выравниванию поверхностей соединяемых деталей. Однако данные, получаемые с использованием бесконтактных измерительных датчиков, могут иметь существенные погрешности, вызванные как физическими особенностями данного способа измерения, так и самим процессом индукционной пайки. Перед разработкой методов коррекции погрешностей измерения необходимо провести экспериментальное исследование по определению степени влияния флюса на показания средств измерения параметров технологического процесса индукционной пайки. В рамках представляемого исследования проведено изучение текущего состояния исследо-ванности темы в виде литературного обзора. Приведено описание лабораторной установки, на которой проводились эксперименты по оценке влияния флюса на процесс индукционной пайки тонкостенных алюминиевых волноводных трактов. Также в статье представлено описание методики и проведения серий экспериментов по оценке влияния флюса на процесс индукционной пайки волноводных трактов. В статье представлены результаты экспериментальной проверки гипотезы о влиянии флюса на процесс индукционной пайки алюминиевых волноводных трактов. Приведены результаты серии экспериментов, представлены выкладки по статистической обработке экспериментальных данных. В рамках данной работы были проведены 4 серии экспериментов по 10 экспериментов в каждой серии. Результаты экспериментов достаточно хорошо согласуются между собой, а также указывают на статистическую значимость гипотезы о влиянии флюса на процесс индукционной пайки тонкостенных алюминиевых волноводных трактов. На основе результатов статистической обработки экспериментальных данных предложены методы коррекции ненормативных погрешностей средств измерительной техники. Также предложены дальнейшие направления развития исследований в данной тематике.

Ключевые слова: индукционная пайка, волноводные тракты, эксперименты, статистическая обработка результатов, флюс, оценка погрешностей измерения, коррекция погрешностей измерения._

38

© А. В. Милов, В. С. Тынченко, А. В. Мурыгин, 2018