может быть следующим:
H ----> max ; H - величина микротвердости
DH = < const1; DH - величина однородности по микротвердости
DHV =< const2; DHV - величина однородности по твердости
const1,const2 - устанавливаются в результате исследований .
По значениям данных параметров можно оценить вероятность локальной коррозии металлических поверхностей при прочих равных условиях.
Закономерно, что установление порядка в структурно-фазовом состоянии поверхностного слоя металла вместо хаотического расположения его компонентов обеспечивает возрастание сопротивления поверхности детали к воздействию внешних влияний.
Преимуществом технологии ППД по сравнению с технологиями, основанными на резании или травлении металла, является наличие 6--8 технологических факторов, изменяя которые можно создавать поверхностные слои с различными характеристиками как по микрогеометрии (регулярные микрорельефы) так и по физико-химическому состоянию (активные и пассивные поверхности).
Решение задачи оптимизации эксплуатационных свойств достигается при использовании компьютерных программ для обработки экспериментальных данных, полученных в процессе варьирования технологических факторов ППД.
Одним из наиболее значимых технологических факторов, влияющих на эксплуатационные характеристики поверхностного слоя , является усилие деформирования. В частности, на рис.3 представлена зависимость критерия сопротивления поверхностного слоя локальной коррозии (Е) от усилия деформирования. Оптимальное усилие деформирования (Р opt) можно установить экспериментально для различных сталей. Однако следует отметить, что прочие технологические факторы (подача инструмента, скорость обработки, диаметр деформирующего элемента и др.) также оказывают при определенных условиях существенное влияние на достигаемые эксплуатационные характеристики.
Преимуществом данной отделочной технологии является простота, экологическая чистота, низкие затраты на инструмент, стабильность качества получаемой поверхности,
высокая производительность обработки (в 5-10 раз выше, чем при шлифовании). Обработка ППД хорошо встраивается в общий технологический процесс изготовления детали на универсальном оборудовании. Существенным достоинством является отсутствие необходимости контролировать качество поверхности деталей с помощью приборов, достаточно лишь установить правильный режим работы оборудования и стабильность качества будет обеспечена.
Несмотря на бесспорные достоинства обработки ППД , информация о научно-технических разработках в данной области является доступной лишь узкому кругу специалистов, и в настоящее время большинство разработчиков различных технических изделий и технологов не имеют какого-либо представления о технологии ППД.
Некоторые технические проблемы в применение метода ППД возникают при обработке мелких отверстий и крупногабаритных деталей аппаратов и установок.
В первом случае инструмент должен состоять из деталей небольшого размера для работы внутри канала, например диаметром 4 мм. Во втором случае возникает проблема высоких скоростей обработки для ведения процесса с приемлемой производительностью, а также необходимость стабилизации усилия деформирования из-за отклонения формы деталей от правильной геометрической формы. Для решения этих вопросов разработана схема инструмента, когда деформирующий элемент (оправка с шаром) свободно перемещается в потоке смазочно-охлаждающей жидкости. Инструмент обладает универсальностью и большими возможностями, что снимает большую часть вопросов по широкому применению обработки ППД на производстве. Данный инструмент достаточно прост для реализации в условиях любой ремонтной мастерской.
Применение такого инструмента создает реальную возможность управления качеством поверхностного слоя деталей аппаратов и установок, предназначенных для современных технологий, применяемых в энергетике, космосе, биотехнологии. Возможность использования технологии ППД для обработки всех поверхностей изделия была доказана при серийном производстве биотехнологического оборудования . В данном случае было реализовано управление физико-химическим состоянием и микрогеометрией поверхностного слоя деталей. В частности в 1990--1992 г.г. серийно выпускалась установка стерилизующей фильтрации, опытный образец которой показал более высокую коррозионную стойкость, удобство санитарной обработки и лучший внешний вид по сравнению с аналогичной установкой, поверхности которой подвергали шлифованию (рис.4). Опытный образец установки был разработан специально созданным для данной цели творческим коллективом, состоящим из конструкторов и технологов, что позволило в полной мере использовать возможности технологии ППД.
Результаты исследований направленного формирования поверхностного слоя наряду с последними изобретениями устройств для высокоскоростной обработки ППД позволяют расширить применение этой отделочной операции при производстве различных технических изделий и таким образом повысить их конкурентноспособность.
Весьма многообещающими для получения полезных эффектов в поверхностных слоях являются дальнейшие исследования в области ППД. В настоящее время установлен целый ряд физико-химических состояний поверхностного слоя, возникающих при различных условиях ППД. Так, например, возможно выпадение значительного количества мелкодисперсных карбидов в поверхностном слое толщиной 40-120 мкм, что приводит во время взаимодействия с агрессивной средой к возникновению на поверхности защитной фазовой пленки, тормозящей процесс растворения металла. Данное состояние обеспечивает также снижение вероятности возникновения локальной коррозии. Можно создать состояние, когда поверхностный слой обеднен дислокациями и карбидами, и тогда он имеет повышенное сопротивление травлению.
Дальнейшее улучшение качества поверхностного слоя необходимо вести в направлении создания сверхмелкозернистых структур и структур с высокой дисперсностью упрочняющих фаз. Как известно такие структуры уже получены с помощью лазерной обработки металлической поверхности (лазерное глазурирование). На поверхности в условиях быстрых нагрева и охлаждения создается аморфный (стеклообразный слой), обладающий высокой твердостью и повышенными эксплуатационными свойствами. Скорость охлаждения поверхностного слоя при этом превышает 100000 град/сек.
По некоторым данным скорости охлаждения при обработки ППД могут быть близки также к 100000 град/сек, что указывает на потенциальные возможности ППД для получения сверхмелкозернистых структур в поверхностном слое.
Температура нагрева поверхностного слоя может достигаться с помощью увеличения скорости обработки и усилия деформирования.
Таким образом, можно предположить возможность дальнейшего измельчения зерна металла и повышение дисперсности фаз внедрения, что обеспечит повышение эксплутационных свойств.
Технология ППД, имея в основе простой принцип, содержит широкие возможности влияния на эксплуатационные свойства деталей, которые будут реализованы в полной мере только в следующем столетии. Потребность в применении этой технологии, прежде всего, будет основана на возрастающих требованиях к внешнему виду, экономичности производства и эксплуатации изделий, экологии.
