Нанесения отпечатка

Повышение качества модифицированных поверхностных слоев требует создания специальных установок, позволяющих реализовать технологический процесс нанесения многослойных ионно-вакуумных покрытий в едином вакуумном цикле [169]. В этом случае модификация материалов путем нанесения многослойных покрытий с регулируемой адгезией осуществляется методами конденсации ионной бомбардировкой, магнетронного распыления и ионной имплантации. На основе метода ионной имплантации получили развитие способы многоэлементной импульсно-периодической имплантации, высококонцентрационной имплантации и ионно-лучевого перемешивания [167].

1. Технологии нанесения многослойных покрытий;

Реализация технологий нанесения многослойных покрытий возможна на оборудовании, предусматривающем использование двух катодов и более, расположенных в рабочей камере. Процесс напыления осуществляется в едином вакуумном цикле поочередным включением катодов. При этом формирование поверхностных слоев происходит в газовой среде, состав которой определяется технологическими задачами.

Рис. 8.15. Схема установки для нанесения многослойных покрытий тремя дуговыми источниками

Один из типов устройства для нанесения многослойных покрытий и покрытий сложного состава приведен на рис. 8.15.

Типовой технологический процесс нанесения многослойных покрытий, осуществляемый на серийно выпускаемых установках типа ННВ-6, включает следующие операции.

Рис. 8.16. Схема технологического процесса нанесения многослойных покрытий [169]

Важный резерв эффективного использования металлических покрытий — улучшение их антикоррозионных и специальных свойств при одновременном снижении толщины наносимого слоя. Это может достигаться за счет улучшения технологии процесса нанесения, последующей обработки покрытий в различных составах, нанесения многослойных покрытий, увеличения прочности сцепления с защищаемым металлом, снижения внутренних напряжений растяжения, степени наводороживания основы и покрытия в процессе их осаждения и др.

Разработан новый способ нанесения многослойных покрытий с заданным составом и свойствами, которые формируются за счет последовательного нанесения различных покрытий со специфическими свойствами и собственным целевым назначением. При этом представляется возможным получить комплекс свойств у покрытий, сочетающих высокую износостойкость и антифрикционные свойства. Основным видом многослойного покрытия является карбидное покрытие с последующим электролитическим осаждением на нем чистых] металлов и нанесением антифрикционных пленок. При температурах 700—800° С мягкие легкоплавкие металлы, находясь в контакте с твердыми покрытиями, размягчаются и даже плавятся, образуя жидкий слой, который быстро заполняет все поры твердого слоя покрытия, частично диффундируя в поверхностный слой металла (подложки). Так например, коэффициент трения покрытия из карбида вольфрама с последующим нанесением на него покрытия серебра с дисульфидом молибдена при длительной работе в реальной конструкции не превышал 0,18. Результаты лабораторных и производственных испытаний показали, что износостойкость и антифрикционные свойства покрытия сложного состава выше на 20—25%, чем обычных составов.

Приведен обзор выполненных автором исследований по трению и износу высокопрочных сталей и титановых сплавов, многофазных легированных никелевых сплавов, сплавов на основе молибдена и кобальта, металлокерамических сплавов. Значительное внимание уделено методам нанесения покрытий термическим напылением в вакууме и электроискровым легированием рабочих поверхностей. Разработан способ нанесения многослойных покрытий с комплексом необходимых свойств.

Повышение качества модифицированных поверхностных слоев требует создания специальных установок, позволяющих реализовать технологический процесс нанесения многослойных ионно-вакуумных покрытий в едином вакуумном цикле [169]. В этом случае модификация материалов путем нанесения многослойных покрытий с регулируемой адгезией осуществляется методами конденсации ионной бомбардировкой, магнетронного распыления и ионной имплантации. На основе метода ионной имплантации получили развитие способы многоэлементной импульсно-периодической имплантации, высококонцентрационной имплантации и ионно-лучевого перемешивания [167].

Этот метод неудобен также и тем, что размеры отпечатка малы и для нанесения отпечатка требуются большие усилия.

При использовании прибора ПМТ-3 для нанесения отпечатка точность измерения износа составляет доли микрометра («0,3 мкм), Вдавливание пирамиды на твердомерах сопровождается вспучиванием металла на краях отпечатка, что снижает точность метода. Кроме того, мелкие отпечатки довольно трудно обнаружить после интенсивного изнашивания. При нанесении отпечатка на очень твердое покрытие вследствие «упругого восстановления» после снятия нагрузки размеры отпечатка могут заметно уменьшиться. При исследовании пластичных покрытий, работающих при высоких контактных нагрузках, может наблюдаться «заплывание» отпечатка, потеря его отчетливой формы.

Система тарировки нагрузочного устройства позволяет устанавливать и проверять с большой точностью любую нагрузку в пределах 2—100 Н, которая прикладывается к образцу для нанесения отпечатка. При этом учитываются все потери на трение в направляющих и в сильфонном уплотнении и их изменение при нагреве камеры.

Для увеличения точности прицельного нанесения отпечатка в прибор введен механизм юстировки. Он позволяет совмещать вершину индентора с оптической осью оптико-механической системы измерения микротвердости. Для этого держатель 25, в котором укреплен механизм внедрения, перемещают относительно стакана 27 с помощью микрометрических винтов 28 и подпружиненных упоров 29. Юстировка считается оконченной, если отпечаток, нанесенный вершиной индентора, находится в поле зрения, а его центр совмещается с пересечением визирных линий окуляра.

Прибор для исследования микротвердости материалов показан на рис. 2. Он собран на охлаждаемой крышке 1, которая вместе с обечайкой 2 и охлаждаемым основанием 3 образует рабочую камеру. На основании 3 расположены устройства 4 и 5 соответственно для растяжения и нагрева образца 6. В прибор входят также микроскоп 7, привод 8, механизм поворота 9, узел подвески инден-тора 10 и механизм юстировки 11, позволяющий увеличить точность прицельного нанесения отпечатка. При нанесении отпечатков вершину индентора устанавливают над выбранной точкой

Координатными перемещениями стола с помощью штурвалов выбирают место для нанесения отпечатка индентора, которое совпадает с перекрестием визирных линий окуляра 47. Затем поворотом рукоятки 46 до упора и связанного с ней сектора 31 над выбранным местом рабочей части образца уста-наливают индентор. При нажатии на кнопку «Накол», как было описано выше, начинает вращаться кулачковый валик 43, индентор опускается, вдавливается в образец, выдерживается в течение заданного времени на образце под нагрузкой и поднимается в исходное положение.

барабана микрометрического перемещения 2 мкм. Предметному столику можно сообщить два независимых перемещения: взаимно перпендикулярное — при помощи микровинтов и для выбора места накола; вращательное — при помощи рукоятки от упора до упора для подвода образца под микроскоп после нанесения отпечатка.

Рис. 103. Накатные ролики для нанесения отпечатка орнамента на стержни гильз с косым и прямым орнаментами.

ки твердости: Н0,г, НВ, Ныакс (см. п. 8.10.3), а также строить диаграммы вдавливания. Эти приборы состоят из двух основных узлов: испытательной головки и съемного стола для крепления к детали. Испытательная головка, в которую входят нагружающий и силоиз-мерительный механизмы, микроскоп МПВ-1 для измерения отпечатков и батарейный источник питания с электролампочкой микроскопа, вращается вокруг вертикальной оси. В головке закреплена державка с двумя-тремя сферическими инденторами диаметром 2,5; 5 и 10 мм. Нужный индентор устанавливают в рабочее положение вращением державки вокруг своей оси. После нанесения отпечатка испытательную головку отводят в сторону до упора. В этом положении ось микроскопа совпадает с центром отпечатка. Приборы позволяют выполнять несколько испытаний в разных точках детали при однократном креплении; для этого головка прибора перемещается в пазах опорного стола. Приборы обеспечивают плавное приложение нагрузки на индентор (погрешность испытательной нагрузки не превышает ±1 %), прицельное нанесение отпечатков в выбранную точку на поверхности испытуемого материала. Точность совпадения центра отпечатка с центром перекрытия окулярного микрометра ±10 мкм. Габариты прибора МЭИТ-7 250X Х200Х180 мм, масса испытательной головки с креплением 11 кг.

Прибор МЭИ-Т7 (рис. 8.9) состоит из двух основных узлов: испытательной головки и съемного стола для крепления к детали. Испытательная головка, в которую входят нагружающий и силоизме-рительный механизмы, микроскоп для измерения отпечатков и контроля микроструктуры, источник питания (батарея) с электролампочкой для микроскопа, вращается вокруг вертикальной оси. В головке закреплена державка с двумя-тремя сферическими инденторами диаметром 2,5; 5 и 10 мм. Нужный индентор устанавливается в рабочее положение вращением державки вокруг оси. После нанесения отпечатка испытательную головку отводят в сторону до упора. В этом положении ось микроскопа совпадает с центром отпечатка. Прибор позволяет выполнять несколько испытаний в разных

барабана микрометрического перемещения 2 мкм. Предметному столику можно сообщить два независимых перемещения: взаимно перпендикулярное — при помощи микровинтов' и для выбора места накола; вращательное — при помощи рукоятки от упора до упора для подвода образца под микроскоп после нанесения отпечатка.

В приборах конструкции МЭИ усилие, приложенное к рукоятке, передается к головке прибора и от индентора, представляющего собой шар диаметром 10 или 2,5 мм, через шток передается на си-лоизмерительную пластинку, прогиб которой измеряется индикатором. После нанесения отпечатка головка отводится в сторону до упора. При этом оптическая ось микроскопа совпадает с центром отпечатка. Диаметр отпечатка измеряется с точностью до 0,0025 мм. Приборы типа МЭИ-Т1, МЭИ-ТЗ и МЭИ-Т7 отличаются в основном конструктивным исполнением крепления к испытуемым узлам и деталям. Максимальная нагрузка, которую обеспечивают приборы этого типа, составляет 2500 Н в приборе МЭИ-Т7. Серия приборов МЭИ-Т6(А), МЭИ-Т9 и МЭИ-Т-ЮА предназначена для построения диаграмм твердости в упругой области и в области малых пластических деформаций. Эти приборы применяются в основном в исследовательских целях и не позволяют получить характеристики, являющиеся контрольными для котельных материалов.