Ремонт без прекращения эксплуатации
Общеизвестно, что львиная доля связанных с техникой затрат приходится на ее обслуживание и ремонт, а капитальный ремонт по затратам часто сравним со стоимостью нового механизма. Существенной статьей расходов при капитальном ремонте является простой механизма. Таким образом, сокращение сроков капитального ремонта даст значительный экономический эффект.
Как правило, основной причиной, вызывающей необходимость ремонта, является износ поверхностей соприкасающихся деталей. И это, несмотря на то, что большая часть технического обслуживания механизмов направлена на предотвращение износа (смена смазки, регулировка зазоров и пр.). Изучению износа посвящено множество исследований, однако, очень упростив подход, одной из основных причин износа узлов трения большинства механизмов можно считать различие свойств, прежде всего, твердости соприкасающихся поверхностей.
Очевидно, что обеспечить при изготовлении точное совпадение твердости поверхностей хотя бы двух деталей практически невозможно, поэтому обычно одну из деталей изготавливают заведомо менее износостойкой, обеспечив, по возможности, простоту ее замены. Таким образом, неизбежность ремонта заложена в большинство механизмов конструктивно.
Однако возможен принципиально иной метод, позволяющий не только предотвратить износ, но и восстановить функциональное состояние изношенных поверхностей, причем без прекращения эксплуатации механизма. В основе метода лежит процесс направленной ионной диффузии. В следствии создан Триботехнический Состав НИОД (ТС НИОД). Это - твердое вещество, параметры кристаллической решетки которого очень близки к аналогичным параметрам одной из фазовых составляющих стали, что позволяет ему, при определенных условиях, диффундировать в глубину поверхностного слоя, вызывая упрочняющие его дислокации.
Рассмотрим подробнее этот процесс на примере обработки зубчатой передачи ТС НИОД-ом. В микрообъеме пятна контакта зубчатой пары возникает давление до 100 Мпа. Попадая в зону контакта, внесенные в смазку мелкодисперсные частицы ТС НИОД воспринимают энергию этого давления, активируются и начинают диффундировать в кристаллическую решетку стали. Одновременно происходит процесс микрошлифования поверхностей соприкасающихся зубьев кристаллами ТС НИОД, приводящий к существенному уменьшению шероховатости их поверхности. Так, очень упрощенно, протекает первая фаза процесса, продолжающаяся до насыщения поверхностного слоя. По ее завершении остаток ТС НИОД удаляют из механизма, и начинается вторая фаза процесса. Внедрившийся в поверхность стали ТС НИОД под воздействием контактных нагрузок диффундирует вглубь кристаллической решетки стали. Происходящие при этом изменения приводят к значительному увеличению линейных размеров. В отдельных случаях прирост толщины зуба составил 0.6 мм на сторону (см.Табл.1), при этом достигалась твердость НКС 56-58 и шероховатость поверхности Rа=0.16 мкм.
Характерной особенностью процесса является его способность к саморегуляции, обусловленная тем, что он происходит одновременно в обеих контактирующих поверхностях под воздействием одной и той же нагрузки. При этом диффузия ТС НИОД в более твердую поверхность происходит медленнее, что приводит в итоге к полному выравниванию микротвердости поверхностных микрослоев контактирующих поверхностей. Одинаковая микротвердость в сочетании с низкой шероховатостью поверхностей приводит к возникновению уникального антифрикционного эффекта.
