Аннотация
Михайлова Е.А., Михайлов В.А., Гришин Г.А. — Общая классификация вакуумных ионно–плазменных покрытий внутренних цилиндрических поверхностей изделий. In work are considered particularities of the evaporation physical vapor deposition on internal surfaces product. The Broughted categorization physical vapor deposition the internal surfaces product machine building. The Presented matrix possible variant special covering the internal surfaces product. The Designed way and device for performing covering the internal surfaces product. Happen to the results of the experimental studies on evaporation covering on internal surfaces product.
С развитием научно–технического прогресса непрерывно повышаются требования к изделиям машиностроения. Это связано с тем, что эксплуатационные параметры современных машин и механизмов постоянно возрастают, увеличиваются их технические и технологические возможности, а также расширяется функциональная структура оборудования. При этом наблюдается тенденция уменьшения габаритных размеров элементов машин и их подсистем, непрерывно возрастает их структурная и функциональная компактность при одновременном стремлении создания машин с качественно новой совокупностью свойств и мерой полезности. Для достижения этого в настоящее время широко используются современные технологии изготовления машин, их механизмов и элементов. К подобным технологиям относятся процессы нанесения вакуумных ионно–плазменных покрытий на изделия машиностроения, которые способствуют существенному повышению технико–экономических параметров машин при эксплуатации [1,2].
В работе выполнена разработка общей классификации вакуумных ионно–плазменных покрытий внутренних цилиндрических поверхностей изделий, которая представлена на рис.1. Классификация выполнена в виде трех особых групп покрытий внутренних цилиндрических поверхностей изделий, а именно: традиционные покрытия, функционально–ориентированные покрытия и комбинированные покрытия. При этом каждая из этих групп может выполняться посредством однослойных или многослойных покрытий.
Классификация традиционных вакуумных ионно–плазменных покрытий внутренних цилиндрических поверхностей изделий представлена на рис.2. Эта группа покрытий характеризуется многими параметрами, и выполняется в виде однослойных или многослойных покрытий. Анализ этой группы покрытий внутренних цилиндрических поверхностей изделий показывает, что это многовариантное множество различных по характеристикам покрытий. Эти покрытия широко могут использоваться для покрытий внутренних цилиндрических поверхностей изделий в зависимости от функциональных особенностей эксплуатации узла в машине.
Функционально–ориентированные покрытия изделий машиностроения это специальные покрытия его поверхностей и/или отдельных их зон — одним или множеством различных покрытий варьируемых по виду, типу, варианту, качеству и технологии нанесения, которые функционально соответствуют условиям их эксплуатации в каждой отдельной зоне изделия [3,4,5]. При этом их вид, тип, вариант, качество и технологии нанесения целенаправленно определяются, а также топологически, функционально и количественно ориентируется при нанесении на каждые отдельные зоны изделия в зависимости от заданных функциональных особенностей их эксплуатации [5]. Применение функционально–ориентированных покрытий для внутренних цилиндрических поверхностей изделий машиностроения позволяет максимально повысить их общие эксплуатационные параметры за счет местного увеличения технических возможностей и свойств отдельных элементов и/или внутренних поверхностей изделия в зависимости от его зональных функциональных особенностей эксплуатации элементов. При этом изделия машиностроения максимально адаптируются по своим свойствам к особенностям их эксплуатации. Здесь на отдельные зоны внутренних поверхностей наносятся различные по своим свойствам покрытия. К ним относятся покрытия различных видов, типов, вариантов, которые реализуются по различным технологиям. Функционально–ориентированные покрытия внутренних цилиндрических поверхностей обеспечивают качественно новую совокупность свойств и меру полезности изделий машиностроения. Это дает возможность существенно повысить технико–экономические показатели создаваемых машин и систем.
На рис.3 представлена классификация функционально–ориентированных вакуумных ионно–плазменных покрытий внутренних цилиндрических поверхностей изделий. Данная группа покрытий внутренних цилиндрических поверхностей изделий имеет основные признаки, которые характеризуются следующими параметрами: качественно новой совокупностью свойств, качественно новой мерой полезности, обеспечением максимального эксплуатационного потенциала, …, полной адаптацией изделий к условиям эксплуатации. Основные типы функционально–ориентированных покрытий определяются варьируемыми параметрами покрытий внутренних цилиндрических поверхностей изделий. При этом в зависимости от варьируемых параметров может быть множество различных типов этих покрытий, а именно: традиционные, пятнистые, зональные, модульные, градиентные, плавно–зависимые и другие типы. Эти типы покрытий определяются следующими параметрами: количеством слоев, толщиной каждого слоя, толщиной пятен или зон в каждом слое, видом материала покрытия каждого слоя и другими параметрами.
Комбинированные покрытия внутренних цилиндрических поверхностей изделий (рис.1) представляют собой комбинацию традиционных (рис.2) и функционально–ориентированных покрытий (рис.3). Это могут быть как однослойные, так и многослойные покрытия внутренних цилиндрических поверхностей различных изделий.
Можно отметить, что одним из интересных для практики типов функционально–ориентированных покрытий внутренних цилиндрических поверхностей является пятнистые покрытия. Этот тип покрытий имеет множество различных геометрических вариантов по особенностям пятен и зон (рис.4).
Это множество представлено на рис.4 с помощью матрицы возможных вариантов пятнистых или зональных вакуумных ионно–плазменных покрытий внутренних поверхностей изделий. Они могут характеризоваться геометрией пятен или зон покрытия, их пространственным расположением относительно друг друга, плотностью пятен или зон на единице площади поверхности, материалом пятен или зон покрытий, толщиной слоя пятен или зон покрытия и другими параметрами.
Таким образом, в данной работе на основании системного подхода разработана общая классификация вакуумных ионно–плазменных покрытий внутренних цилиндрических поверхностей изделий машиностроения. Она дает возможность вести направленный поиск и выбор рациональных вариантов покрытий для каждого конкретного практического случая эксплуатации изделия. А также в работе выполнен анализ основных особенностей напыления покрытий на внутренние цилиндрические поверхности изделий. В целом выполненная работа дает возможность решать вопросы, связанные с повышением качества изготовления изделий в машиностроении.
Список использованной литературы
- Машиностроение. Энциклопедия. / Ред. совет: К.В.Фролов (пред.) и др. — М.: Машиностроение. Технологии, оборудование и системы управления в электронном машиностроении. Т. III — 8 / Ю.В. Панфилов, Л.К. Ковалев, В.А. Блохин и др.; Под общ. ред. Ю.В. Панфилова. 2000. — 744 с.
- Нанесение износостойких покрытий на быстрорежущий инструмент / Ю.Н. Внуков, А.А. Марков, Л.В. Лаврова, Н.Ю. Бердышев. — К.: Тэхника, 1992. — 143 с.
- Михайлов А.Н., Михайлов В.А., Михайлова Е.А. Методика и основные принципы синтеза функционально–ориентированных вакуумных ионно–плазменных покрытий изделий машиностроения. // Упрочняющие технологии и покрытия. — М.: Машиностроение. №7. 2005. С. 3–9.
- Mikhaylov A., Mikhaylov V., Mikhaylova E. Bases of synthesis of special functionally — oriented vacuum covers of workpieces of mechanical engineering. // Jhe 31 Internationaly Attendeol Scientitic Conference of the Military Technical Academy “Modern Technologits in the 21 th Century”. — Bucharest: MTA, 2005. P.127–131.
- Михайлов А.Н., Михайлов В.А., Михайлова Е.А. Основы синтеза нового класса вакуумных ионно–плазменных покрытий изделий машиностроения // Conferinta Stiintifica Internationala Iasi–Chisinau: Tehnologii Moderne. Calitate. Restructurari. TMCR 2005. Chisinau, 2005. Vol. 2. P. 327–331.