Тешле каплау технологиясе

PVD урнаштыру технологиясе күп еллар дәвамында яңа өслекне модификацияләү технологиясе буларак кулланыла, аеруча вакуум-ион каплау технологиясе, ул соңгы елларда зур үсеш алды һәм хәзер коралларны, калыпларны, поршень боҗраларын, шестерняларны һәм башка компонентларны эшкәртүдә киң кулланыла. Вакуум-ион каплау технологиясе белән әзерләнгән капланган шестернялар ышкылу коэффициентын сизелерлек киметә, тузуга каршы һәм билгеле бер дәрәҗәдә коррозиягә каршы тора ала, һәм шестерня өслеген ныгыту технологиясе өлкәсендәге тикшеренүләрнең төп һәм кайнар ноктасына әйләнде.

Тешле тәгәрмәчләр өчен кулланыла торган киң таралган материаллар - нигездә, коелган корыч, чуен, төсле булмаган металлар (бакыр, алюминий) һәм пластик. Корыч, нигездә, 45, 35SiMn, 40Cr, 40CrNi, 40MnB, 38CrMoAl. Түбән углеродлы корыч, нигездә, 20Cr, 20CrMnTi, 20MnB, 20CrMnTo кулланыла. Коелган корыч, яхшырак эшләүчәнлеге аркасында, тизлекләрдә киңрәк кулланыла, ә коелган корыч, гадәттә, диаметры > 400 мм һәм катлаулы структуралы тизлекләр җитештерү өчен кулланыла. Чуен тегүчеләр җилемгә һәм чокырларга чыдам, ләкин бәрелүгә һәм тузуга чыдам түгел, нигездә, тотрыклы эшләү өчен, көч түбән тизлектә яки зур күләмдә һәм катлаулы формада түгел, майлау булмаганда эшли ала, ачык трансмиссия өчен яраклы. Төсле металлар арасында калай бронза, алюминий-тимер бронза һәм кою алюминий эретмәсе еш кулланыла, алар турбиналар яки шестернялар җитештерүдә еш кулланыла, ләкин тайпылу һәм ышкылуга каршы үзлекләре начар, бары тик җиңел, уртача йөкләнешле һәм түбән тизлекле шестернялар өчен генә. Металл булмаган материал шестернялар, нигездә, майсыз майлау һәм югары ышанычлылык кебек махсус таләпләр куелган кайбер өлкәләрдә кулланыла. Бу өлкәләр түбән пычрану шартларына, мәсәлән, көнкүреш техникасы, медицина җиһазлары, азык-төлек техникасы һәм текстиль техникасы кебек шартларга бәйле.

Тешле каплау материаллары

Инженерлык керамик материаллары югары ныклыкка һәм катылыкка, аеруча җылылыкка чыдамлыкка, түбән җылылык үткәрүчәнлеккә һәм җылылык киңәюенә, югары тузуга чыдамлыкка һәм оксидлашуга чыдамлыкка ия ​​булган бик өметле материаллар. Күп санлы тикшеренүләр күрсәткәнчә, керамик материаллар җылылыкка чыдам һәм металлларга аз тузучан. Шуңа күрә, тузуга чыдам детальләр өчен металл материаллар урынына керамик материаллар куллану ышкылу подвескасының гомерен яхшырта ала, югары температурага һәм югары тузуга чыдам материалларның кайберләрен канәгатьләндерә ала, күп функцияле һәм башка катгый таләпләргә туры килә ала. Хәзерге вакытта инженерлык керамик материаллары двигатель җылылыкка чыдам детальләр, тузуга чыдам детальләрдә механик трансмиссия, коррозиягә чыдам детальләрдә химик җиһазлар һәм герметик детальләр җитештерүдә кулланыла, бу керамик материалларның киң кулланылышын күрсәтә.

Германия, Япония, АКШ, Бөекбритания һәм башка үсеш алган илләр инженерлык керамика материалларын эшләүгә һәм куллануга зур әһәмият бирәләр, инженерлык керамикасын эшкәртү теориясен һәм технологиясен үстерү өчен күп акча һәм эш көче салалар. Германия "SFB442" дип аталган программа башлап җибәрде, аның максаты - PVD технологиясен кулланып, детальләр өслегендә яраклы пленка синтезлау, әйләнә-тирә мохиткә һәм кеше организмына потенциаль зыянлы майлау мохитен алыштыру. Германиядәге PW Gold һәм башкалар SFB442 финанславын кулланып, тәгәрмәч подшипниклары өслегенә юка пленкалар урнаштыру өчен PVD технологиясен кулландылар һәм тәгәрмәч подшипникларының тузуга каршы тору сыйфаты сизелерлек яхшырганын һәм өслеккә урнаштырылган пленкаларның экстремаль басымлы тузуга каршы өстәмәләр функциясен тулысынча алыштыра алуын ачыкладылар. Германиядә Йоахим, Франц һ.б. PVD технологиясен кулланып, WC/C пленкаларын әзерләделәр, алар EP өстәмәләре булган майлагычларга караганда югарырак булган бик яхшы арыганлыкка каршы үзлекләр күрсәттеләр, нәтиҗәдә зарарлы өстәмәләрне каплау белән алыштыру мөмкинлеге туа. Германиянең Аахен Техник Университетының Материаллар фәне институтының Э. Лугшайдер һ.б., DFG (GermanResearch Commission) финанславы белән, PVD технологиясен кулланып, 100Cr6 корычына тиешле пленкалар урнаштырганнан соң, арыганлыкка каршы торучанлыкның сизелерлек артуын күрсәттеләр. Моннан тыш, Америка Кушма Штатлары General Motors компаниясе VolvoS80Turbo тибындагы автомобиль тешле җайланмасы өслегендә ару чокырларына чыдамлыкны арттыру өчен пленка чыгара башлады; мәшһүр Timken компаниясе ES200 дип аталган тешле җайланма өслегендәге пленканы чыгарды; Германиядә теркәлгән MAXIT тешле җайланма каплавы сәүдә маркасы барлыкка килде; Graphit-iC һәм Dymon-iC теркәлгән сәүдә маркалары белән Graphit-iC һәм Dymon-iC теркәлгән тешле җайланма каплавы Бөек Британиядә дә бар.

Механик трансмиссиянең мөһим запас частьләре буларак, шестернялар сәнәгатьтә мөһим роль уйный, шуңа күрә шестерняларда керамик материалларны куллануны өйрәнү бик мөһим гамәли әһәмияткә ия. Хәзерге вакытта шестерняларга кулланыла торган инженерлык керамикасы, нигездә, түбәндәгеләр.

1, TiN каплау катламы
1, TiN

Ион каплавы TiN керамик катламы - югары катылык, югары ябышу ныклыгы, түбән ышкылу коэффициенты, яхшы коррозиягә чыдамлык һ.б. белән иң киң кулланыла торган өслек модификацияләнгән капламаларның берсе. Ул төрле өлкәләрдә, бигрәк тә кораллар һәм калып сәнәгатендә киң кулланыла. Тешле тәгәрмәчләргә керамик каплама куллануга тәэсир итүче төп сәбәп - керамик каплама һәм нигез арасындагы бәйләнеш проблемасы. Тешле тәгәрмәчләрнең эш шартлары һәм йогынты ясаучы факторлары кораллар һәм калыпларныкына караганда күпкә катлаулырак булганлыктан, тешле тәгәрмәч өслеген эшкәртүгә бер TiN каплама куллану бик чикләнгән. Керамик каплама югары катылык, түбән ышкылу коэффициенты һәм коррозиягә чыдамлык кебек өстенлекләргә ия булса да, ул сынучан һәм калынрак каплама алу авыр, шуңа күрә аның үзенчәлекләрен уйнау өчен капламаны тотып тору өчен югары катылык һәм югары ныклыклы нигез кирәк. Шуңа күрә керамик каплама күбесенчә карбид һәм югары тизлекле корыч өслекләр өчен кулланыла. Тешле дөңгәк материалы керамик материалга караганда йомшак, һәм субстрат белән каплауның табигате арасындагы аерма зур, шуңа күрә каплау һәм субстратның комбинациясе начар, һәм каплау каплауны тотып тору өчен җитәрлек түгел, бу каплауны куллану процессында җиңел төшеп кала, керамик каплауның өстенлекләрен генә түгел, ә төшеп киткән керамик каплау кисәкчәләре шестерняда абразив тузуга китерә, шестерняның тузуын тизләтә. Хәзерге чишелеш - керамика һәм субстрат арасындагы бәйләнешне яхшырту өчен композит өслек эшкәртү технологиясен куллану. Композит өслек эшкәртү технологиясе физик пар белән каплау каплавын һәм башка өслек эшкәртү процессларын яки каплауларны берләштерүгә карый, бер өслек эшкәртү процессы белән ирешеп булмый торган композит механик үзлекләргә ирешү өчен субстрат материалы өслеген үзгәртү өчен ике аерым өслек/аскы өслек кулланыла. Ион азотлавы һәм PVD ярдәмендә урнаштырылган TiN композит каплавы иң күп тикшерелгән композит каплауларның берсе. Плазма азотлавы субстраты һәм TiN керамик композит каплавы нык бәйләнешкә ия һәм тузуга чыдамлылыгы сизелерлек яхшыра.

TiN пленка катламының оптималь калынлыгы, аның тузуга чыдамлыгы һәм пленка нигезенә ябышуы бик яхшы, якынча 3~4 мкм. Әгәр пленка катламының калынлыгы 2 мкм дан кимрәк булса, тузуга чыдамлык сизелерлек яхшырмаячак. Әгәр пленка катламының калынлыгы 5 мкм дан артык булса, пленка нигезенә ябышу кимиячәк.

2, күп катламлы, күп компонентлы TiN каплавы

TiN каплауларының әкренләп һәм киң кулланылышы белән, TiN каплауларын ничек яхшыртырга һәм көчәйтергә өйрәнү буенча күбрәк тикшеренүләр бара. Соңгы елларда TiN каплауларына нигезләнгән күп компонентлы һәм күп катламлы каплаулар эшләнде, мәсәлән, Ti-CN, Ti-CNB, Ti-Al-N, Ti-BN, (Tix,Cr1-x)N, TiN/Al2O3 һ.б. TiN каплауларына Al һәм Si кебек элементлар өстәп, каплауларның югары температуралы оксидлашуга чыдамлыгын һәм катылыгын яхшыртырга мөмкин, ә B кебек элементлар өстәп, каплауларның катылыгын һәм ябышуын яхшыртырга мөмкин.

Күп компонентлы составның катлаулылыгы аркасында, бу тикшеренүдә күп бәхәсләр бар. (Tix,Cr1-x)N күп компонентлы каплауларны өйрәнүдә тикшеренү нәтиҗәләрендә зур бәхәс бар. Кайбер кешеләр (Tix,Cr1-x)N каплаулары TiN нигезендә ясалган, һәм Cr TiN нокталы матрицасында алмаштыручы каты эремә рәвешендә генә була ала, ләкин аерым CrN фазасы буларак түгел дип саныйлар. Башка тикшеренүләр күрсәткәнчә, (Tix,Cr1-x)N каплауларында Ti атомнарын турыдан-туры алыштыручы Cr атомнары саны чикләнгән, ә калган Cr синглет хәлендә була яки N белән кушылмалар барлыкка китерә. Эксперименталь нәтиҗәләр күрсәткәнчә, каплауга Cr өстәү өслек кисәкчәләренең зурлыгын киметә һәм катылыкны арттыра, һәм каплауның катылыгы Cr масса проценты 3л% ка җиткәч иң югары кыйммәтенә җитә, ләкин каплауның эчке көчәнеше дә максималь кыйммәтенә җитә.

3, башка каплау катламы

Еш кулланыла торган TiN каплауларыннан тыш, тешле дөңгәл өслеген ныгыту өчен күп төрле инженерлык керамикасы кулланыла.

(1) Япониядән Й. Тераучи һ.б. пар белән каплау ысулы белән капланган титан карбиды яки титан нитриды керамик тешле тәгәрмәчләрнең ышкылу тузуына каршы торучанлыгын өйрәнделәр. Каплау алдыннан тешле тәгәрмәчләр карбюризацияләнде һәм якынча HV720 өслек катылыгына һәм 2,4 мкм өслек тупаслыгына ирешү өчен ялтыратылды, ә керамик каплаулар титан карбиды өчен химик пар белән каплау (CVD) һәм титан нитриды өчен физик пар белән каплау (PVD) ярдәмендә әзерләнде, керамик пленка калынлыгы якынча 2 мкм иде. Ышкылу тузу үзенчәлекләре май һәм коры ышкылу булганда тикшерелде. Керамика белән каплаганнан соң, тешле тәгәрмәчнең ышкылуга һәм тырналуга каршы торучанлыгы сизелерлек артуы ачыкланды.

(2) Химик юл белән капланган Ni-P һәм TiN композит каплавы Ni-Pны күчеш катламы буларак алдан каплап, аннары TiNны урнаштыру юлы белән әзерләнде. Тикшеренү күрсәткәнчә, бу композит каплауның өслек катылыгы билгеле бер дәрәҗәдә яхшырган, һәм каплау нигез белән яхшырак бәйләнгән һәм яхшырак тузуга чыдам.

(3) WC/C, B4C юка пленкасы
Япония технология институтының механика инженериясе кафедрасы М. Муракава һ.б., тешле тәгәрмәчләр өслегенә WC/C юка пленкасын урнаштыру өчен PVD технологиясен кулланганнар, һәм аның хезмәт итү вакыты майсыз майлау шартларында гадәти сүндерелгән һәм җирләнгән тешле тәгәрмәчләрнекеннән өч тапкыр озынрак булган. Франц Дж. һ.б. FEZ-A һәм FEZ-C тешле тәгәрмәчләр өслегенә WC/C һәм B4C юка пленкасын урнаштыру өчен PVD технологиясен кулланганнар, һәм эксперимент PVD каплавы тешле тәгәрмәчнең ышкылуын сизелерлек киметкәнен, тешле тәгәрмәчнең кайнар җилемләүгә яки җилемләүгә бирешмәвен киметкәнен һәм тешле тәгәрмәчнең йөк күтәрү сәләтен яхшыртканын күрсәткән.

(4) CrN пленкалары
CrN пленкалары TiN пленкаларына охшаш, чөнки аларның катылыгы югарырак, һәм CrN пленкалары TiNга караганда югары температуралы оксидлашуга чыдамрак, коррозиягә чыдамлыгы яхшырак, TiN пленкаларына караганда эчке көчәнеш түбәнрәк һәм чагыштырмача яхшырак ныклыкка ия. Чен Лин һ.б. HSS өслегендә пленка нигезендәге бик яхшы бәйләнешле тузуга чыдам TiAlCrN/CrN композит пленка әзерләделәр, шулай ук ​​күп катламлы пленканың дислокация катламы теориясен тәкъдим иттеләр, әгәр ике катлам арасындагы дислокация энергиясе аермасы зур булса, бер катламда барлыкка килгән дислокация аның чикләреннән икенче катламга күчүе авыр булачак, шулай итеп чикләрдә дислокация катламы барлыкка киләчәк һәм материалны ныгыту ролен уйный. Чжун Бин һ.б. азот күләменең CrNx пленкаларының фаза структурасына һәм ышкылу тузу үзлекләренә йогынтысын өйрәнде, һәм тикшеренү пленкалардагы Cr2N (211) дифракция пигы әкренләп сүнүен һәм CrN (220) пигы N2 күләме арткан саен әкренләп көчәюен күрсәтте, пленка өслегендәге зур кисәкчәләр әкренләп кими һәм өслек яссы булырга омтыла. N2 аэрациясе 25 мл/мин булганда (максатлы чыганак дуга тогы 75 А иде), N2 аэрациясе 25 мл/мин булганда (максатлы чыганак дуга тогы 75 А, тискәре басым 100 В), урнаштырылган CrN пленкасы яхшы өслек сыйфатына, яхшы катылыкка һәм бик яхшы тузуга чыдамлыкка ия.

(5) Суперкаты пленка
Суперкаты пленка - 40 ГПа дан артык катылыклы, бик яхшы тузуга чыдам, югары температурага чыдам һәм түбән ышкылу коэффициенты һәм түбән җылылык киңәю коэффициенты булган каты пленка, нигездә аморф алмаз пленкасы һәм CN пленкасы. Аморф алмаз пленкалары аморф үзлекләргә ия, озын диапазонлы тәртипкә китерелгән структурасы юк һәм күп санлы CC тетраэдр бәйләнешләрен үз эченә ала, шуңа күрә аларны тетраэдр аморф углерод пленкалары дип тә атыйлар. Аморф углерод пленкасының бер төре буларак, алмазсыман каплау (DLC) алмазга охшаш күп кенә искиткеч үзлекләргә ия, мәсәлән, югары җылылык үткәрүчәнлеге, югары катылык, югары эластиклык модуле, түбән җылылык киңәю коэффициенты, яхшы химик тотрыклылык, яхшы тузуга чыдамлык һәм түбән ышкылу коэффициенты. Тешле өслекләргә алмазсыман пленкалар каплау хезмәт итү вакытын 6 тапкырга озайта һәм арыганлыкка чыдамлыкны сизелерлек яхшырта ала икәне күрсәтелгән. CN пленкалары, шулай ук ​​аморф углерод-азот пленкалары буларак та билгеле, β-Si3N4 ковалент кушылмаларына охшаш кристалл структурага ия һәм β-C3N4 буларак та билгеле. Liu һәм Cohen һ.б. беренче табигать принцибыннан псевдопотенциаль зона исәпләүләрен кулланып катгый теоретик исәпләүләр үткәрелде, β-C3N4 зур бәйләнеш энергиясенә, тотрыклы механик структурага ия булуын, кимендә бер субстабиль халәттә була алуын, һәм аның эластик модуле алмаз белән чагыштырырлык булуын, яхшы үзлекләргә ия булуын, бу материалның өслек катылыгын һәм тузуга чыдамлыгын нәтиҗәле рәвештә яхшырта һәм ышкылу коэффициентын киметә алуын раслады.

(6) Башка эретмә тузуга чыдам каплау катламы
Кайбер эретмә тузуга чыдам капламалар шулай ук ​​шестерняларга кулланылырга тырышылды, мәсәлән, 45# корыч шестерняларның теш өслегенә Ni-P-Co эретмәсе катламын урнаштыру - ультра нечкә бөртекле оештыру алу өчен эретмә катламы, бу исә хезмәт итү вакытын 1,144 ~ 1,533 тапкырга кадәр озайтырга мөмкинлек бирә. Шулай ук, Cu-Cr-P эретмәсеннән ясалган чуен шестерняларның теш өслегенә Cu металл катламы һәм Ni-W эретмәсе капламы кулланылуы өйрәнелде, бу аның ныклыгын яхшырту өчен; капланмаган шестернялар белән чагыштырганда тузуга чыдамлыкны 4 ~ 6 тапкыр арттыру өчен HT250 чуен шестерняларының теш өслегенә Ni-W һәм Ni-Co эретмәсе капламалары кулланылды.