Влияние временной бработки на толщину оксидного покрытия
Влияние продолжительности обработки на толщину оксидной пленки исследовалось при амплитуде А = 2,5 мм и частоте колебаний /= 25 Гц. Общая продолжительность обработки Т=60 мин. Определение толщины покрытия проводили через каждые пять минут обработки.
На рис.4.11 представлена зависимость толщины покрытия от времени обработки в среде фарфоровых и стеклянных шаров.
Рис. 4.11. Изменение толщины цинкового покрытия на стали 3 в зависимости от
продолжительности обработки в различных рабочих средах: 1 - фарфоровые шары диаметром
5-10 мм; 2 - стеклянные шары диаметром 5 мм
Из графика на рис.4.11 видно, что толщина цинкового покрытия увеличивается со временем обработки и достигает максимального значения при 45-60 мин. Завершение роста ВиХМЦП сопровождается снижением активности раствора. Есть все основания полагать, что на этом этапе процесс формирования цинкового покрытия завершается, то есть наступает равновесие.
Влияние продолжительности обработки на толщину покрытия исследовалось при амплитуде 2,5-3 мм и частоте колебаний рабочей камеры 33,3 Гц. Продолжительность обработки 180 мин, причем определение толщины покрытия путем взвешивания в первые 30 мин проводилось через 10 мин обработки, затем этот интервал составлял 30 мин. Зависимость толщины покрытия от времени обработки представлена на рис. 4.12.
172
Рис. 4.12. Зависимость толщины покрытия от времени обработки. Материал детали сталь 45: 1 - отожженная; 2 - закаленная; материал покрытия МоБ2
Как видно из рис.4.12 в течение 30 минут происходит увеличение толщины покрытия. Затем она стабилизируется и остается практически постоянной при дальнейшей обработке. Это доказывается результатами проверки толщины покрытия на приборе «Коломакс», принцип работы которого заключается в том, что шар, вращаясь, протирает покрытие до основного металла.
Схема работы представлена на рис. 4.13.
Расчет производится по формулам: 
173
В результате внедрения круглого индентора диаметром 20 мм в поверхность покрытия образовались два углубления: диаметр максимальный (D1), показывающий границу покрытия, и минимальный (D2), определяющий границу металла. В результате вычисления разницы между двумя диаметрами получено численное значение толщины покрытия, равное 3,54 мкм (рис.4.14, а), равное 4,73 мкм (рис.4.14, б), равное 5,81 мкм (рис.4.14,в), соответственно за 30, 60 и 90 мин.
Рис.4.14. Толщина твердосмазочного покрытия дисульфид молибдена (масштаб 100 мкм): а -30 мин обработки; б - 60 мин обработки; в -90 мин обработки
Исследование образца с покрытием, нанесенным кистью, показало, что его толщина в два раза меньше, чем покрытия, сформировавшегося в условиях виброволнового воздействия, и составляет 2,41 мкм (рис. 4.15).
Рис.4.15. Толщина покрытия дисульфид молибдена, нанесенного кистью. (Масштаб 100 мкм)
Однако определения времени обработки, с точки зрения влияния на толщину покрытия, недостаточно. Необходимо получить покрытие не только максимальной толщины, но и обладающее хорошими эксплуатационными характеристиками (ресурсом, прочностью сцепления и сплошностью). С этой целью проведены исследования для определения плотности и сплошности покрытия микроскопическим методом. Образцы - шлифы покрывались МоБ2 в течение 30, 60 и 90 мин. Затем плоскость, перпендикулярная обрабатываемой поверхности, фотографировалась на металлографическом микроскопе МИМ-8М.
В качестве примера показана пленка МоБ2, нанесенная на поверхность образца из стали 45 в течение 30 мин (рис.4.16). Эти микрофотографии наглядно показывают, что 30 минут обработки недостаточно для образования плотного слоя смазки. Этот факт подтвердился и в процессе производственных испытаний при нанесении МоБ2 на оксидное покрытие.
Рис. 4.16. Микрофотография пленки MoS2 на образце из стали 45через 30 минут обработки, х 2000
Рис. 4.17. Формирование покрытия в процессе вибрационной обработки в зависимости
от времени(х 220)
Проведенные исследования дают основания предположить, что обнаруженная стабилизация веса, а значит толщины и плотности, пленки после 30 мин обработки объясняется тем, что именно в этот промежуток времени в
основном происходит процесс образования покрытия. Оптимальные результаты получены при увеличении времени обработки до 60 мин. Дальнейшее увеличение времени обработки, очевидно, приводит к передеформированию полученного слоя покрытия, благодаря плотному заполнению впадин и формированию поверхностного слоя покрытия за счет сглаживания. Микрофотографирование поверхности образца через 60 минут обработки полностью подтверждает это предположение. Как видно из рис. 4.17, более половины поверхности образца имеет блеск, свидетельствующий о том, что произошла ориентация кристаллитов МоБ2 базовыми плоскостями параллельно плоскости скольжения.
Таким образом, есть все основания полагать, что плотное покрытие с хорошими антифрикционными свойствами достигается механическим воздействием спустя 60 минут после начала вибрационной обработки.
При дальнейшем увеличении времени виброобработки существенного изменения покрытия не наблюдается. Следовательно, увеличение времени обработки свыше 60 минут - не целесообразно.