Многокомпонентные сплавы из нержавеющей стали и меди (НС/Cu) получили с использованием двухпроволочной электронно-лучевой аддитивной технологии. Триботехнические испытания в условиях трения без смазочного материала по схеме «палец—диск» при скорости скольжения 5 м/с и контактном давлении (силе) 0,13 МПа (1,17 Н) проводили с пропусканием и без пропускания электрического тока на образцах, ориентированных нанесёнными слоями параллельно и перпендикулярно поверхностям трения. Получены возрастающие зависимости износа и падающие зависимости коэффициента трения от мощности электрического тока. Установлено, что при низкой электрической мощности до 40 Вт трение аналогично трению в условиях скольжения без смазки, которое характеризуется адгезионным изнашиванием и образованием слоя переноса материала. Пропускание электрического тока при мощности выше 40 Вт приводит к переходу от адгезионного механизма изнашивания с элементами трибоокисления к адгезионному с интенсивным переносом материала и с образованием гладких слоёв переноса, содержащих оксиды (шпинели). Полученные зависимости не имеют различий, связанных с ориентацией выращенных слоёв образца относительно поверхности трения. Сделан вывод, что образование шпинелей связано с механизмом трибохимической адаптации системы НС–Cu к условиям нагрузки. Результаты исследования могут быть использованы при разработке композитов на основе разнородных материалов для энергетического оборудования (подшипники тяжелонагруженных электрических машин) и электроники (теплоотводящие элементы с износостойким покрытием).

Одной из основных задач, которые решаются в процессе разработки специализированных стендов для испытаний на контактную усталость, является выбор достоверного метода идентификации повреждений на поверхности испытываемых образцов. В работе представлены результаты тестирования метода спектрального анализа вибрационных сигналов и огибающей их высокочастотных составляющих на стенде для испытаний тел качения шариковых подшипников. Для определения и выбора достоверных вибродиагностических параметров, соответствующих различной степени развития контактно-усталостного разрушения, проведены испытания калибровочных образцов с искусственно нанесёнными повреждениями различных размеров. В частотном диапазоне 10—10000 Гц определены наиболее чувствительные к разрушению вибродиагностические параметры и установлены их уровни в зависимости от размеров повреждений при использованном расположении вибропреобразователей. Установлены критерии полуавтоматического завершения испытания по достижении критической стадии развития разрушения образцов. Экспериментально обоснована достоверность методики диагностики и мониторинга состояния поверхности образца в процессе работы опытного (нестандартизированного) испытательного стенда. Полученные результаты интегрированы в систему вибромониторинга для испытательных стендов, а также использованы для разработки методик исследовательских, контрольных, сравнительных и других видов лабораторных испытаний на контактную усталость деталей подшипников качения.

Исследована структура, фазовый состав и триботехнические характеристики покрытий Ni–2,8B и Ni–8,8P при трении в биоразлагаемом жидком смазочном материале на основе рапсового масла. Показано, что в исходном состоянии осаждённые покрытия Ni–B и Ni–P имеют структуру внедрено-замещённого твёрдого раствора бора/фосфора в никелевой матричной фазе, содержащей большое количество дефектов кристаллической решётки. Установлено, что отжиг покрытий Ni–2,8B и Ni–8,8P при 280 °C и 420 °C, соответственно, приводит к распаду пересыщенного твёрдого раствора атомов бора и фосфора в матричной никелевой фазе с выделением упрочняющих интерметаллидных соединений Ni₃B и Ni₃P. Выделение упрочняющих фаз при отжиге покрытий Ni–2,8B и Ni–8,8P сопровождается возрастанием их микротвердости до 1020 HV 0,05 и 870 HV 0,05, соответственно. Показано, что отожжённые покрытия никель–бор и никель–фосфор характеризуются высокой износостойкостью и низким коэффициентом трения при фрикционном взаимодействии в среде биоразлагаемого жидкого смазочного материала. Наиболее высокие триботехнические характеристики достигаются в случае использования отожжённого покрытия Ni–2,8B. Установлено, что в процессе трения регистрируется возрастание микротвердости и физического уширения дифракционных линий матричного твёрдого раствора никелевых покрытий, что свидетельствует о генерировании дислокаций в их поверхностных слоях. Интенсивность линейного изнашивания никелевых покрытий соответствует 9 классу износостойкости материалов пар трения. Установлено, что модифицирующая плёнка Au–Co, нанесённая на поверхность никелевых покрытий, не оказывает существенного влияния на износостойкость покрытий при высоких удельных нагрузках триботехнических испытаний.

В настоящее время на металлообрабатывающих предприятиях растут требования к качеству выпускаемой продукции, также к повышению производительности операций финишной обработки. В значительной степени на итоговый результат влияет качество шлифовального инструмента. Цель работы — изучение влияния размера и геометрии абразивных зёрен на повышение прочности абразивного инструмента и эффективности процесса обдирочного шлифования.

В НТЦ «ВНИИАШ» ВПИ (филиал) ВолгГТУ разработан метод вибродинамической классификации абразивных материалов, создан программный модуль для определения необходимых размеров частиц абразивных материалов. Таким образом, в рамках киберфизической системы проектирования абразивных структур стал возможен высокопроизводительный отбор абразивных зёрен по размеру и по форме. Возможно также составление рецептур абразивных смесей для производства высокоэффективного абразивного инструмента. В ходе выполнения работы проведены сравнительные испытания образцов абразивных инструментов на прочность и экспериментальная проверка эффективности и качества шлифования опытными инструментами. Установлено, что опытные шлифкруги обладают более высокой эффективностью и качеством шлифования. Наилучшие результаты получены при шлифовании экспериментальным кругом, изготовленным из смеси зёрен разной зернистости, превышающие результаты серийного круга по стали ШХ15 примерно в 1,4 раза, а по стали Р18 — в 1,2 раза.

Такой абразивный инструмент обладает повышенной механической прочностью, свойством самозатачиваться и регенерировать рабочую поверхность, образуя дополнительные поверхностные поры, обеспечивает высокую производительность абразивной обработки.

Разработка надёжных и экологичных подшипников, не требующие внешней смазки, наиболее важна для энергетической отрасли, где повышение эффективности работы гидротурбин напрямую влияет на выработку электроэнергии и экономические показатели. Цель работы — оценка влияния различных антифрикционных добавок на триботехнические характеристики шарнирных подшипников скольжения из стеклоэпоксидного композиционного материала в условиях, приближенных к эксплуатационным. Трибологические испытания проводили на машине трения шарнирного типа «ИМАШ-ШАРНИР» по схеме «вал—втулка» при возвратно-вращательном движении с углом поворота 52° и частотой до 0,5 Гц в воздушной и водной средах при удельных давлениях 2,7—8,3 МПа. Результаты испытаний показали, что добавка в стеклокомпозит ПТФЭ в виде измельчённого порошка Фторопласт-4 в объёме 30 г смеси благоприятно сказывается на коэффициенте трения шарнирного подшипника скольжения при работе на воздухе в диапазоне нагрузок 2,7—8,3 МПа и частоте колебаний 0,25 Гц. Использование добавки в виде порошка Фторопласт-4 по ГОСТ 10007–72 приводит к снижению коэффициента трения и повышению износостойкости при длительных испытаниях в воде. Коэффициент трения указанного материала при испытаниях в воде при р = 8,3 МПа не превышает значения 0,24 после 4 ч работы. Минимальное значение скорости изнашивания шарнирного сопряжения в воде наблюдалось у образца добавки в виде порошка Фторопласт-4 по ГОСТ 10007–72 и составляло 3,34×10^–6 мм/цикл. В результате исследований выявлено влияние добавок ПТФЭ и графита в исследуемых объёмах на кинетику коэффициента трения шарнирного подшипника при длительных испытаниях. Полученные результаты позволяют рекомендовать оптимальную рецептуру для изготовления подшипников из стеклоэпоксидного композиционного материала для работы в гидротурбинных узлах.

В работе представлены экспериментальные результаты исследования влияния материала связки абразивного инструмента (АИ) на качество и производительность процесса шлифования аустенитной нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т. В работе сравниваются круги из карбида кремния с тремя типами связок: бакелитовой, керамической и вулканитовой.

Цель работы — экспериментальное установление влияния материала связки абразивного инструмента (бакелитовой, керамической и вулканитовой) на качество (шероховатость и наличие прижогов) и производительность (удельная производительность, силы резания, виброустойчивость) процесса шлифования аустенитной нержавеющей стали 12Х18Н10Т для обоснованного выбора оптимального типа связки с целью снижения прижогов.

По результатам исследований установлено, что наиболее предпочтительной является бакелитовая связка, которые демонстрируют высокую удельную производительность, стабильность сил резания, низкую склонность к возникновению вибраций и прижогов. Круги с керамической связкой показали повышенный износ и склонность к прижогам после многочисленных циклов врезания, а инструмент с вулканитовой связкой приводил к появлению прижогов с первых же проходов.

Таким образом, для обеспечения при шлифовании аустенитной нержавеющей стали целесообразно использование АИ с бакелитовой связкой, что позволит на 80 % минимизировать прижогообразование.

Цель работы — исследование влияния термической обработки на триботехнические характеристики латуни Л63 со структурой, сформированной после равноканального углового прессования (РКУП).

Объектом исследования является латунь марки Л63 в различных структурных состояниях и с отличающимися механическими характеристиками. Структура и свойства формировались путём интенсивной пластической деформации методом РКУП и низкотемпературного отжига. Методом просвечивающей электронной микроскопии исследовали структуру образцов. Механические свойства оценивали при растяжении, определяли твёрдость образцов. Трение скольжения реализовывали на трибометре по схеме шарик–диск без применения смазочных материалов. Регистрировали коэффициент трения, амплитуду вибрации и акустическую эмиссию в трибоконтакте. Металлографию использовали для изучения состояния приповерхностного слоя материала после трения. Поверхность трения и износ латуни изучали методом конфокальной лазерной сканирующей микроскопии.

Установлено, что РКУП при комнатной температуре повышает прочность латуни Л63 в 2,1—6 раз и нанотвёрдость на 53—78 % относительно горячекатаного прутка. Последующий отжиг снижает эти показатели. Коэффициент трения в паре сталь—латунь после РКУП уменьшается на 7—11 %, после отжига — возрастает на 12—28 %, но остаётся на 3—13 % ниже, чем у исходного крупнозернистого материала. Износостойкость после 1—2 проходов РКУП повышается на ~ 40,0—47,5 %, после 3 проходов — снижается на ~ 10 %. Наибольший эффект даёт отжиг при 200 °C (рост износостойкости на 74—86 %), отжиг при 300 °C — на 36—68 % выше исходного уровня. Виброметрия позволила выявить корреляцию амплитуды виброускорения с износом и коэффициентом трения, что связано с процессами формирования частиц износа и адгезионного схватывания. Установлено, что доминирующими механизмами изнашивания являются: адгезионное схватывание и усталостное разрушение, затрагивающее слой механически перемешанного материала.

В настоящей статье представлен обзор исследований влияния мелкодисперсных присадок на триботехнические характеристики пластичных смазочных материалов (ПСМ). Проанализированы некоторые антифрикционные и противоизносные свойства ПСМ с добавлением частиц различных размеров и различной природы: дисульфид молибдена, наноуглеродные присадки, присадки на основе меди, сверхтвёрдые материалы. Представлены статистические данные по публикационной активности для каждого вида присадок с глубиной поиска 20 лет. Несмотря на различную природу рассматриваемых материалов выявлены общие тенденции проводимых исследований. Во всех случаях отмечено, что наночастицы более эффективны, чем микрочастицы. Для некоторых материалов выявлены значения оптимального размера и концентрации присадки. В качестве основных перспективных направлений исследований выделено изучение нанокомпозитов и применение нескольких наноприсадок для достижения синергического эффекта. Отмечена сложность и многофакторность процессов в зоне трения, которая затрудняет более точную и подробную оценку влияния присадок на триботехнические характеристики ПСМ. В качестве потенциального решения данной проблемы предложено использование искусственного интеллекта для обработки и анализа больших объёмов трибологических данных.

Цель работы — синтез алмазоподобных углеродных плёнок (АПУП) методом физического осаждения из паровой фазы, определение их фазового sp²/sp³ состава и исследование триботехнических характеристик системы из алмазоподобных углеродных слоёв и адгезионных подслоев на основе титана и нитрида титана к подложке из стали 45.

С помощью установки BRV600 с магнетронным распылением были получены две алмазоподобные углеродные плёнки: в водородной среде и без добавления в объём рабочей камеры водорода. Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) в АПУП, синтезированных без добавления и с добавлением водорода в паровую фазу, определено отношение долей sp²/sp³ фаз, равное 0,02 и 0,20 соответственно. Обнаружено, что триботехнические характеристики АПУП зависят от соотношения в ней sp²/sp³ гибридизированных связей, а также состава газовой среды, используемой при синтезе плёнок. В частности показано, что взаимодействие тестового шара с исходной поверхностью плёнки, сформированной в паровой среде без атомов водорода, начинается с коэффициента трения около 0,45, а с поверхностью алмазоподобной плёнки, сформированной в среде водорода — 0,35. Обнаружено также, что начиная с 1000 циклов скольжения для обеих алмазоподобных плёнок в поверхностных слоях следов трения происходит графитизация поверхности, сопровождаемая трансформацией sp³ в sp² связи, что приводит к увеличению отношения долей sp²/sp³ фаз в следах трения обеих плёнок которое после 6×10³ циклов скольжения оказалось одинаковым для обеих плёнок, равным 2,0. При этом значении sp²/sp³ отношения коэффициент трения падает до значения 0,1.

Цель работы — установить закономерности изменения толщины масляной плёнки в цилиндрических зубчатых передачах в зависимости от динамической вязкости масла; суммарной скорости качения, скорости скольжения зубьев, контактного давления в зубчатых передачах при трении.

Исследовали цилиндрические зубчатые передачи закрытого типа, работающие в трансмиссионном масле при контактных напряжениях, не превышающих 2500 МПа и при температуре масла в объёме не выше 150 °С.

Предложена методика расчёта толщины масляной плёнки, учитывающая скорость скольжения между контактирующими поверхностями зубчатых колёс; а также последовательность расчёта величины общей толщины масляной плёнки, учитывающей контактные деформации, значение которых зависит от изменения гидродинамических свойств масла в процессе трении.

Получены результаты исследования факторов, влияющих на толщину масляной плёнки между поверхностями трения зубьев при суммарной скорости качения 6,12 м/с. Диапазон скорости скольжения составляет 1,0—3,0 м/с, контактное давление — 186,9—457,9 МПа, динамическая вязкость трансмиссионного масла 17,44—24,24 мПа×с. Расчётные значения толщины масляной плёнки изменяются в ши-роких пределах от 0,97×10^–6 м до 2,06×10^–6 м, Получены закономерности изменения толщины масляной плёнки от: динамической вязкости масла при постоянном значении суммарной скорости качения и контактного давления; скорости качения при наличии проскальзывания между зубчатыми колёсами.