Научные основы упрочнения и повышения эксплуатационных свойств поверхностей сталей и сплавов интенсивной пластической деформацией и легированием частицами твердого сплава в условиях многопереходной обработки на станках с ЧПУ

Объектом исследования являются физико-механические процессы поверхностного упрочнения стальных деталей интенсивной пластической деформацией скользящим алмазным и вращающимся твердосплавным инструментами. Цель работы – состоит в научном обосновании и практической реализации высокоэффективных и экологически чистых физико-механических процессов упрочнения поверхностного слоя сталей за счет формирования наноструктурного состояния и легирования частицами инструментального материала. При выполнении НИР применялись стандартные и специально разработанные методы экспериментальных исследований, конечно-элементное моделирование и расчетный метод электротепловых аналогий. В ходе выполнения НИР получены следующие научные результаты: 1) Теоретически обосновано влияние адгезионного трения на динамическую стабильность процесса наноструктурирующего выглаживания и установлена взаимосвязь скорости скольжения и количества проходов скользящего индентора с параметрами пластической деформации, контактным давлением и температурой. 2) Предложен метод расчета контактной температуры и параметров теплоотводящей системы инструмента для решения задачи повышения скорости скольжения индентора. 3) Выполнен комплекс исследований свойств поверхностного слоя методами микродюрометрии, сканирующей и просвечивающей микроскопии, рентгено-структурного анализа и трибометрии. 4) Установлены оптимальные величины скорости скольжения и количества проходов инструмента по критериям размеров формируемых нанокристаллитов, микротвердости, шероховатости и износостойкости поверхностного слоя стали AISI 304. 5) Разработана многопереходная технология формирования износостойких поверхностей со смазочными микровпадинами при многоцелевой обработке деталей. Создан, запатентован и прошел испытания инденторный формирователь смазочных микровпадин. 6) Определено влияние трибомеханических параметров обработки трением с перемешиванием на легирование и упрочнение поверхностного слоя стали 20Х13 твердосплавным инструментом WC-Co. Область применения результатов – финишная отделочно-упрочняющая обработка поверхностей деталей для повышения долговечности по износу и обеспечению контролируемого коэффициента трения в трибосопряжениях, работающих в экстремальных условиях.. Степень внедрения – созданы опытные технологии и инструменты. Прогнозные предположения о развитии объекта исследования: в 2025-2026 гг. будут продолжены теоретические и экспериментальные исследования процессов в части создания инструментального и специального станочного оборудования для широкого внедрения новых процессов упрочнения поверхностей различных конструкционных материалов.