Исследовано влияние технологических параметров лазерной обработки на триботехнические характеристики стали 45, позволяющее разработать рекомендации для получения максимальной износостойкости. Проведена оценка влияния режимов лазерной обработки (тока накачки I, длительности импульса τ) на значения энергии в импульсе Е, передаваемой на обрабатываемую поверхность. Изменение силы тока в диапазоне 60—120 А и времени импульса от 5 до 25 мс позволило получать изменение энергии в импульсе в пределах от 0,3 Дж до 4,1 Дж. Установлено, что триботехнические свойства поверхности, обработанной одинаковой энергией, но различными режимами воздействия отличаются. Износостойкость образца оценивали по ширине дорожки трения. Установлено, что влияние длительности импульса на триботехнические характеристики носит экстремальный характер: при токе накачки 60 А минимальный коэффициент трения и максимальная износостойкость были получены при длительности импульса 20 мс. Увеличение длительности импульса более 20 мс приводит к отслаиванию ламеллярных фрагментов на поверхности и ухудшению триботехнических параметров.

Развит экспериментальный метод определения коэффициента трения в процессах обработки металлов давлением, с применением универсальной машины трения. Такой метод позволяет эффективным способом сравнивать смазывающие способности различных эмульсий. Эксперименты проводились на универсальной машине трения MMW-1A. Для исследований отобраны образцы холоднокатаной полосы 0,09 мм (сталь TS-435, аналог 08пс) и образец материала валков стана холодной прокатки особо тонких листов, типа RCM-1250 (сталь 60С2ХФА). Кроме оптимизации методики проведения подобных экспериментов, определялся характер влияния pH СОЖ на коэффициент трения. Условия трения — полужидкостное трение. Подтверждена целесообразность использования кольцевых образцов пары толщиной в S = 4 мм и более. Выяснено, что время проведения эксперимента должно быть соизмеримо с длительностью исследуемого процесса обработки металлов давлением. Для холодной тонколистовой прокатки, наиболее целесообразно проводить ряд 4—5-ти секундных экспериментов. Обработка экспериментальных данных показала, что, повышение значений pH СОЖ приводит к увеличению коэффициента трения. Полученные результаты могут быть полезными при расчёте энергосиловых параметров холодной прокатки полос, при расчёте маршрутов прокатки и оптимизации применяемых СОЖ в процессах холодной деформации металлов.

Проведена оценка триботехнических и термоэлектрических характеристик процесса точения гибридной детали из стали 09Г2С, поверхность которой содержит сварной шов, пластинами твёрдого сплава Т15К6 на различных скоростях резания. В использованной модели передняя поверхность резца, контактирующая на этапе врезания в сварной шов с разнородной по составу стружкой, представлена в качестве двух параллельно функционирующих тяжело нагруженных трибосистем с переменными геометрическим параметрами контакта, который отличаются трибодеформационными показателями и поверхностной температурой. По графической модели снимаемого неоднородного припуска установлен его состав и геометрические характеристики фрагментов для каждого обрабатываемого материала. На основании полученных размеров элементов гибридного припуска произведён расчёт максимальных температур контакта для каждой трибосистемы при различных скоростях резания. Определена скорость резания, обеспечивающая минимальную разницу поверхностных температур на различных участках передней грани пластин. Установлено, что скорость точения, при которой по расчётным данным происходит более равномерный нагрев передней грани, характеризуется снижением флуктуаций возникающих термоЭДС на этапе врезания пластины в сварной шов. Превышение этой скорости приводит к увеличению негативного влияния термоэлектрических эффектов, способствующих интенсификации процесса изнашивания режущих пластин. Представленные результаты исследований в комплексе с прочими технологическими факторами выбора режимов обработки, могут использоваться для назначения допустимых скоростей точения сварных участков на гибридных деталях.

Проведены триботехнические исследования сталей марок 5ХНМ, 11Х4В2МФ3С2 и 95Х6М3Ф3СТ в условиях сухого трения скольжения в парах стальной диск-палец из твёрдого сплава ТТ10К8Б при давлении 40 МПа. Схема испытаний основана на возвратно-поступательном перемещении стального образца относительно твёрдосплавного контртела со скоростью 0,1 м/с. Время испытаний каждого из образцов составляло 10 часов. В качестве критерия стойкости в процессе трения скольжения использовали величину линейного износа элементов пар трения. Минимальный износ в условиях сухого трения скольжения в паре с индентором из твёрдого сплава ТТ10К8Б зафиксирован при испытании образцов из высокоуглеродистой инструментальной стали 11Х4В2МФ3С2 после закалки от 1060 °С и трёхкратного отпуска при 525 °С. Величина суммарного линейного износа в паре трения «сталь 11Х4В2МФ3С2 — твёрдый сплав ТТ10К8Б» в 4 раза меньше по сравнению с парой «сталь 5ХНМ — твёрдый сплав ТТ10К8Б».

Выполнены испытания на трение диска из маслобензостойкой резины при возвратно-поступательном скольжении по шлифованной стальной поверхности со смазкой. Испытания проводились при комнатной температуре для значений шероховатости 0,63 и 1,27 мкм, смазки водой, маслом МДПН-С и касторовым маслом и диапазона изменения давления 0,5—20 МПа. Рассматривались циклические программы со ступенчато изменяющимися постоянными уровнями давления и изменением давления, пропорциональным смещению в паре трения. Зависимость коэффициента трения от давления в диапазоне 0,5-20 МПа для обоих масел хорошо аппроксимируется обратным степенным законом, различаясь в этом диапазоне в 10—20 раз. Коэффициент трения при смазке касторовым маслом оказывается ниже в 2—5 раза (в зависимости от давления) в сравнении с его значением при смазке маслом МДПН-С, а последний — ниже в 1,5—8 раз при смазке водой. В испытании с постоянным уровнем давления не достигается стабилизации коэффициента трения, а его значение повышается с шероховатостью для касторового масла и масла МДПН-С (при низких давлениях), понижается для воды и масла МДПН-С (при высоких давлениях), демонстрируя зависимость от смачиваемости резины смазкой и дренажных свойств поверхности контртела. В испытании с пропорциональным изменением давления достигается значение коэффициента трения стабилизируется и растет с шероховатостью. Выполнена аппроксимация данных испытаний для использования в численных расчетах при проектировании узлов трения.

Работа посвящена изучению трибологических свойств композитных материалов, полученных фрикционной перемешивающей обработкой (ФПО) на основе алюминиево-магниевого сплава АА5056 с добавление железа в процессе сухого трения скольжения. Для испытания были получены образцы методом ФПО, c содержанием порошка железа 0, 5, 10 и 15 об. %. Для каждого типа композита было проведено 4 прохода ФПО, для достижения однородного распределения частиц порошка железа по всему объёму зоны перемешивания. Трибологические испытания проводились по схеме палец–диск в паре с контртелом из нержавеющей жаропрочной стали с содержанием хрома 12—14 % (AISI 420). Повышение содержания Fe в сплаве приводит к уменьшению значений среднего коэффициента трения на ~ 10—15 %, а также и к снижению износа на ~ 20 %. Исследование изношенных поверхностей трения показало, что с ростом количества добавленного при ФПО железного порошка механизм изнашивания меняется от адгезионного к абразивному. Показано, что однородное распределение частиц интерметаллидных соединений (ИМС) типа Al₆Fe и Al₁₃Fe₄, in-situ синтезированных в процессе ФПО, позволило повысить износостойкость композитов по сравнению с базовым сплавом без добавок железа. Механически перемешанный слой, состоящий из деформированной матрицы с включениями фрагментированных и окисленных ИМС, образовывался на изношенных поверхностях всех изученных композитов, защищая их от адгезионного износа и выполняя функцию износостойкого антифрикционного покрытия.

Проведены испытания на кавитационное изнашивание шести полимеров, принадлежащих к разным классам: политетрафторэтилена, полиэтилена низкого давления; полиметилметакрилата, полиамида блочного (капролона), полиуретана и эпоксидного компаунда К-153. Опыты проводили на ультразвуковом магнитострикционном вибраторе в мягкой пресной воде при температуре 20 ± 3 ℃. Частота и амплитуда колебаний торца концентратора вибратора равнялись соответственно 22 кГц и 28 мкм. Образцы имели цилиндрическую форму, торцевые поверхности которых, подлежащие испытанию, шлифовали и полировали по одинаковой технологии для всех полимеров. Перед испытаниями измеряли плотность, скорость звука в полимерах и твёрдость по Шору (тип D). В процессе испытаний измеряли потери массы образцов и шероховатость поверхности, и строили зависимость потерь массы и среднего арифметического отклонения профиля поверхности от продолжительности кавитационного воздействия. Изнашивание всех полимеров проходило с инкубационным периодом. На зависимостях продолжительности инкубационного периода и скорости изнашивания от твёрдости по Шору наблюдался вязко-хрупкий переход, при этом в области вязкого разрушения влияние твёрдости полимеров на их кавитационную износостойкость противоположно таковому в области хрупкого разрушения. Установлено, что как в области вязкого, так и хрупкого разрушения кавитационная износостойкость полимера снижается с увеличением акустического сопротивления. Сделан вывод, что для обеспечения наибольшей кавитационной износостойкости необходимо выбирать полимеры с таким значением твёрдости, которое бы обеспечивало вязко-хрупкое разрушение полимера при твёрдости по Шору в диапазоне 65—70.

Предложен комплексный подход оценки функциональных характеристик СОЖ для шлифования труднообрабатываемых материалов, реализуемый путём экспериментального моделирования повреждения обрабатываемого материала и единичной неровности шлифовального круга при имитации резания со схватываем. Выбор смазочной среды для абразивной обработки осуществляется на основании установления критических процессов в зоне резания с помощью триботехнических параметров и сопутствующих сигналов акустической эмиссии (АЭ), полученных в результате испытаний по возвратно-поступательной схеме ASTM G133 двух пар трения: «абразивный материал—металл» и «металл—металл». Исследование проводили для экологических смазочных сред на основе рапсового масла: в исходном состоянии; смеси с наночастицами Al₂O₃; эмульсии (20 % рапсовое масло + 80 % вода). Установлено, что в условиях контакта «абразивный материал—металл» применение эмульсии обеспечивает снижение адгезионного схватывания контактируемых поверхностей, минимальный коэффициент трения в испытаниях, и самый низкий уровень износа контактируемой пары. Рассматривая контактное взаимодействие «металл—металл», использование композиции рапсового масла с наночастицами Al₂O₃ здесь будет наиболее эффективным, благодаря высокой износостойкости и низкой пластической деформации в контакте. При триботехнических испытаниях исследуемых пар трения, установлено, что максимальное влияние на величину сигнала АЭ оказывает уровень адгезионных процессов при контактном взаимодействие «абразив—металл». Динамика и характер изнашивания пары трения «металл—металл» имеет свои особенности, что отражается на поведение сопутствующего сигнала АЭ, тем что величина значений интегральной оценки АЭ напрямую не коррелирует с результатами износа контактной пары и сильно зависит от состава смазочной среды.

Исследовано влияние борирования на структуру и триботехнические характеристики сталей ВКС-5, Х12МФ, 40Х. Образцы обрабатывали в расплаве на основе тетрабората натрия и карбида бора с добавками оксидов лантана, иттрия и скандия в количестве 5 %. Показано, что этот вид ХТО является эффективным средством повышения триботехнической эффективности стальных сопряжений для условий эксплуатации без смазочного материала. Износ стали ВКС-5 падает в ≈ 6,7 раз после обработки в стандартном расплаве, в 5,0 4,2 и 3,6 раз соответственно в расплаве с добавками La₂O₃, Sc₂O₃ и Y₂O₃. Борирование стали Х12МФ в стандартном расплаве снижает коэффициент трения в 1,7 раза, износ — в 1,8 раза по сравнению со сталью без ХТО. Среднее значение коэффициента трения снижается в 2,9, 2,7 и 2 раза в расплавах с добавками La₂O₃, Y₂O₃ и Sc₂O₃ соответственно; интенсивность изнашивания в расплаве с La₂O₃ не существенно повышается, с Y₂O₃ — понижается в 1,6 раза, с добавкой Sc₂O₃ понижается в 1,3 раза. Борирование формирует износостойкие диффузионные слои на поверхности стали 40Х. Лучшие результаты по сочетанию двух триботехнических характеристик для пары трения сталь 40Х — сталь SS440 получены в условиях, когда сталь борировали в расплаве стандартного состава.

Исследовано влияние соосажденного модифицированного группой COOH графена (GrO) на триботехнические характеристики электролитических никель-молибденовых покрытий. Покрытия формировались на поверхности шлифованной высокоуглеродистой стали методом электроосаждения из водного электролита на основе сульфата никеля (NiSO₄) и молибдата натрия (Na₂MoO₄) с дисперсным GrO. Покрытия получали при плотности тока 2,5 А/дм² и концентрациях GrO от 0,05 до 0,2 г/л. Триботехнические испытания показали, что введение GrO в концентрации 0,1 г/л способствует формированию покрытия с равномерной структурой, обеспечивающей минимальный коэффициент трения (0,38—0,45) и ширину дорожки трения (25—110 мкм) при нагрузке 0,25—1,0 Н. Выявлена зависимость триботехнических характеристик от концентрации частиц графена в рабочем растворе: при 0,1 г/л достигается равномерное распределение частиц GrO, что приводит к снижению коэффициента трения на 30–40 % и уменьшению ширины дорожки трения на 40—55 % по сравнению с базовым Ni–Mo покрытием. При увеличении концентрации частиц выше 0,1 г/л наблюдается рост шероховатости покрытий, что очевидно вызвано агломерацией и избыточным включением частиц наполнителя в структуру покрытия, что в совокупности приводит к формированию более грубой и неоднородной поверхности и ухудшающий его триботехнические свойства. Полученные результаты подтверждают перспективность использования GrO в составе электролитических Ni–Mo покрытий для снижения трения и увеличения износостойкости.