Исследовано влияние обработки импульсным магнитным полем на трибоакустические характеристики полимерных фрикционных композитов, содержащих в своём составе в качестве наполнителя до 20 мас. % дисперсной меди. Показано, что среди различных физико-механических свойств статистически значимый отклик на обработку магнитным полем смеси компонентов демонстрируют динамические механические характеристики композитов. Установлено, что магнитная обработка исходных смесей композитов как в однополярном, так и в двухполярном режиме с напряженностью поля 20 кА/м приводит к снижению разности между коэффициентами статического и динамического трения в 3,0—3,4 раза без статистического значимого изменения скорости изнашивания и потери эффективности торможения. Экспериментально подтверждено снижение уровней звукового давления при трении на 23—24 дБ в диапазоне частот выше 2 кГц.

Представлены результаты исследования влияния введения порошков интерметаллических соеди­нений различного состава, полученных СВС с предварительной механоактивацией, на структуру, механические и триботехнические свойства спеченной бронзы. Установлено, что введение
0,2—0,5 мас. % алюминидов никеля и титана, как однофазных, так и двухфазных, приводит к повы­шению плотности и прочности спеченной бронзы, максимальная прочность достигается при введении 0,2 мас. % алюминидов. Зависимость твердости спеченной бронзы от количества и состава интерме­таллида отличается от зависимости прочности, при введении однофазных интерметаллидов твердость возрастает с увеличением содержания добавки, а двухфазных — снижается. Показано, что введение алюминидов обеспечивает измельчение структуры бронзы при спекании, а при содержании добавки 1 мас. % — и увеличение количества эвтектоида (α+δ). Введение алюминидов положительно влияет и на триботехнические свойства спеченной бронзы. При введении 0,5 мас. % двухфазного алюминида никеля и 0,2 мас. % однофазного алюминида титана предельное давление схватывания и износостой­кость повышается в 2,8 раза и 3,5 раза соответственно. Добавка 0,5 мас. % однофазных алюминидов никеля, титана и железа позволяет снизить коэффициент трения до 0,009—0,011, а двухфазного алюминида железа — до 0,005. Наиболее эффективно повышает триботехнические свойства спеченной бронзы введение алюминидов железа, так предельное давление схватывания повышается до 10 МПа, износостойкость — практически в 10 раз. Алюминиды способствуют уменьшению рельефности поверхности трения при азгезионном износе спеченной бронзы и образованию микролакун, являющихся дополнительными резервуарами для смазки. Наиболее сглаженная поверхность трения и большее содержание микролакун наблюдается в образцах из порошковой бронзы с добавкой однофазного алюминида железа.

Исследована структура, фазовый состав, твердость и триботехнические свойства композиционных газотермических покрытий 50 % Сu – 50 % (Al–Si) в различных условиях трения. Показано, что в процессе высокоскоростной металлизации происходит активное взаимодействие расплавленных алюминиевых и медных частиц, приводящее к образованию твердых растворов и интерметаллидных соединений в напыленных покрытиях. В частности, в покрытиях 50 % Сu – 50 % (Al–Si) помимо матричных фаз Cu и Al, регистрируются интерметаллиды Cu₉Al₄, CuAl₂, Cu₃Al. Твердость и микротвердость композита составляют 180 HV 1 и 180—190 HV 0,025, соответственно. Установлено, что композиционное покрытие из 50 % Сu – 50 % (Al–Si) имеет более высокую износостойкость в различных условиях трения, чем широко используемое покрытие из антифрикционной бронзы БрОФ10-1, полученное центробежной индукционной наплавкой. В частности, в среде смазочного материала И-20А износостойкость композиционного покрытия превышает износостойкость бронзы в ≈ 1,2 раз, в среде пластичного смазочного материала Литол-24 — в ≈ 1,4 раза, а при сухом трении до ≈ 2,8 раз. Показано, что в процессе граничного трения в алюминиевых частицах композита происходит накопление дислокаций, а в медных частицах при повышенных давлениях испытаний протекает преимущественное образование субзеренной структуры. На основании проведенных исследований сделано заключение, что повышенная износостойкость композита обусловлена наличием в нем твердых интерметаллидных соединений, твердорастворным упрочнением, присутствием кремния в алюминиевых прослойках, а также дислокационным упрочнением алюминиевых прослоек и образованием субзеренной структуры в медных прослоек.

В работе выполнен анализ исследований, связанных с методами измерения коэффициента трения при продольной прокатке. Разработана методика проведения эксперимента определения величины коэффициента трения, между материалом валков реверсивного стана RCM-1250 (сталь рабочих валков — аналог стали 60С2ХФА) и образцом отожжённой полосы, толщиной 0,224 мм, из марки стали TS-435 (аналог стали 08пс, ГОСТ 1050). Выбранные условия трения — полужидкостное трение. В опыте использовалась в эмульсия, на основе смазывающе-охлаждающей жидкости, типа Quaker 2185, используемая на реверсивном стане RCM-125. В эксперименте использовались два типа кольцевидных образцов, изготовленных из материала валков: с толщиной стенки S = 4 мм и S = 2 мм. Результаты экспериментов показали, что применение кольцевого образца с S = 4 мм — более целесообразно с точки зрения стабильности создаваемых условий трения. Определено рекомендуемую среднюю величину коэффициента трения между вышеуказанными материалами валков и полосы: f_ср = 0,038. Входе эксперимента значения коэффициента трения колебались в границах: от минимальной в f_min = 0,012, до максимальной в f_max = 0,048. В целом, данные результатов экспериментов коррелируются со справочными данными о величине коэффициента трения для такого вида прокатки и результатами других описанных в литературе экспериментов, проведенных в схожих условиях трения. Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что при оценке смазывающей способности различных смазывающе-охлаждающих жидкостей, применение универсальных машин трения, описанной в работе конструкции — является целесообразным.

Проведены исследования износостойкости и коэффициентов трения фрикционной композиции из порошков ПХ30, Al₂O₃, SiO₂, TiO₂, Cr₂O₃ и добавки, содержащей углеродное волокно в сочетании с графитом ГЭ-1, на связующем фенольном порошкообразном материале СФП-012А. Исследование триботехнических свойств осуществлялось на инерционном стенде типа ИМ-58. С применением стереоскопического микроскопа и сканирующего электронного микроскопа с микрорентгеноспектральной приставкой проанализирована морфология поверхностей трения экспериментальных образцов, при этом получена информация об элементах, формирующих поверхность трения. Установлено, что перспективными добавками фрикционной композиции являются 5—6 % крупнодисперсных порошков Al₂O₃ и SiO₂. Они способствуют увеличению коэффициента трения фрикционного материала до рекомендуемого минимального значения 0,3. К перспективным добавкам также относится углеродное волокно в количестве 25—50 %, которое позволяет сохранить интенсивность изнашивания композиции на уровне, не превышающем 30 мкм/км. При увеличении содержания углеродного волокна до 50 % получено минимальное значение коэффициента трения в начальный момент контакта поверхностей трибосопряжения. При этом экспериментальная кривая изменения коэффициента трения характеризуется плавным переходом в область буксования.

При эксплуатации пружин, особенно, циклических буферных и высокоскоростных, неизбежно относительное перемещение их поверхностей, трение, соударение витков, большое количество энергии за счёт трения преобразуется в тепловую энергию, это ведёт к износу пружин в местах контакта витков и к перегреву узлов и механизмов. Известные методы повышения ресурса пружин не рассматривают вопрос трения и износа контактных поверхностей пружин. В работе представлены новые технологии повышения износостойкости пружин сжатия с использованием контактного заневоливания. При этом к сжатой до соприкосновения витков пружине прикладывается дополнительная осевая нагрузка, превышающая нагрузку на пружину в изделии не менее чем на 5 % и определяемая теоретически на стадии разработки технологического процесса. Время выдержки под осевой нагрузкой 1—1,5 секунды. Изготовлены серийные и по новым технологиям — две партии опытных пружин. Рассеивание силовых параметров пружин опытной партии № 1 по сравнению с серийными пружинами уменьшено на 14,3 %, а опытной партии пружин № 2 — на 42,9 %. Снижение рабочей нагрузки после циклических испытаний у серийных пружин в среднем составило 1,17 %; у пружин опытной партии № 1 — 0,23 %; у пружин опытной партии № 2 — 0,45 %. Контактное заневоливание способствует не только возникновению полезных остаточных напряжений и повышению несущей способности пружин. Образуется полоска упрочнённого материала, которая повышает износостойкость контактирующих поверхностей витков, снижает трение вследствие параллельного наслоения. В местах контакта витков пружины снижается удельное давление и повышается деформационная износостойкость пружин. Поэтому контактное заневоливание следует рассматривать и как финишную операцию для снижения трения в местах контакта витков пружин и повышения их износостойкости.

Представлен один из вариантов решения научно-прикладной задачи повышения эффективности доводки кварцевых кристаллических элементов путём управления структурно-механическими и реологическими характеристиками абразивных суспензий. В качестве финишной технологии изготовления ККЭ применяется плоская доводка на станках с использованием абразивной суспензии из мелкодисперсных частиц Al₂O₃. Дисперсионная среда в абразивной суспензии при доводке ККЭ обеспечивает равномерное распределение зёрен абразива по притиру, минимизирует слипание частиц отделяющего кварца, облегчает его диспергирование. Управление структурно-механическими характеристиками абразивной суспензии достигается введением в дисперсионную среду (воду) стабилизаторов типа защитных коллоидов, предотвращающих сближение частиц абразива и разрушения кварца. Такая задача при доводке ККЭ решена нами впервые.

Исследовались комбинированные антифрикционные покрытия, полученные электроискровой обработкой металлической подложки электродом из сплава Х20Н80 с последующим заполнением несплошностей, впадин и пор медным порошком. Медный порошок наносился с помощью сверхзвукового газодинамического напыления. Исследуемые комбинированные покрытия имели толщину 60—350 мкм. Получены зависимости коэффициентов трения для покрытий с различной поверхностной площадью электроискровой и медной составляющих. Величина коэффициента трения зависит от прикладываемой нагрузки. Установлено, что минимальный коэффициент трения для покрытий находился в пределах 0,077—0,142. Значения давлений появления пластического контакта для различных видов экспериментальных покрытий находится в интервале 178—241,5 МПа. Покрытия с большим процентным содержанием меди на поверхности, при прочих равных условиях, имеют меньшую температуру в зоне трения. Снижение площади электроискровой компоненты с 78 % до 4 % позволяет снизить температуру в зоне трения в 2,5 раза. При относительной скорости скольжения 55 м/мин наблюдается эффект самомосмазывания — медь фрагментарно переносится во впадины шероховатостей электроискровой компоненты. В результате проведенных исследований, установлено что комбинированные антифрикционные покрытия с поверхностной площадью электроискровой компоненты менее 50 % рекомендуются к применению в узлах трения с контактным давлением до 240 МПа, в парах терния с контактным давлением ниже 170 МПа применимы покрытия с площадью электроискровой компоненты 4—30 %, имеющие низкий коэффициент трения.

В работе рассмотрены условия трибологических испытаний стальных образцов с нитридными ионно-плазменными покрытиями. Предложена расчётно-аналитическая модель для количественной оценки параметров контакта и изнашивания при испытаниях на трение скольжения: размера контактной площадки, глубины контактного сближения, глубины пластической зоны, напряжений в покрытии, предела усталости, критической толщины покрытия, исключающей его прогиб. Показано, что покрытия, с толщиной выше критической, реализуют свой потенциал физико-механических и трибологических свойств независимо от подложки. При недостаточной толщине покрытия результат трибологических испытаний определяется поведением системы «покрытие—подложка» — высокотвёрдое нитридное покрытие на пластичной стальной подложке испытывает прогиб и преждевременное хрупкое разрушение. Для оценки износа покрытий в этом случае рекомендовано использование моделей усталостного разрушения с построением кривой усталости Велера и определением предела усталости на основе теории Муроками-Эндо. Реализация рекомендованного подхода выполнена для исследованных нитридных покрытий с использованием базы собственных экспериментальных данных.