Повышение надежности и долговечности машин и механизмов 1 федеральное государственное бюджетное

Повышение надежности и долговечности деталей, механизмов, агрегатов, машин 
________________________________________________________________________________ 
19 
На данный момент существует большое количество способов увеличения прочно-
сти поверхностей, такие как: анодирование, азотирование, алмазное выглаживание, 
магнито-импульсная обработка (МИО), электрохимикомеханическая обработка (ЭХ-
МО) и другие. Однако на выбор того или иного метода упрочнения металлических 
изделий влияет множество причин: физико-химические характеристики; 
взаимо-
действие с агрессивными средами; трудоемкость; экологические аспекты; экономиче-
ские параметры.
Рассмотрим некоторые методы увеличения прочности поверхности. Алмазное вы-
глаживание применяют для обработки стали, цветных металлов и других сплавов. 
Принимая во внимание повышенную хрупкость алмаза, не следует обрабатывать вы-
глаживанием дискретные поверхности. Из-за неустойчивости качества, выглажива-
нию не подвергают изделия с существенными отклонениями формы в поперечном се-
чении или неравномерной твердостью поверхности. Магнито-импульсной обработке 
зачастую подвергают лезвийный режущий инструмент и подверженные динамиче-
ской нагрузке детали машин для повышения их стойкости и надежности работы. 
ЭМХО обрабатывают детали сложной формы из труднодеформируемых, прочных и 
твердых металлов и сплавов. При проведении объемной закалки нагревание в печи 
без защитной среды обуславливает образование оксидной пленки и последующую 
необходимость ее удаления из-за плохих эксплуатационных характеристик при рабо-
те текстильных машин. Индукционная и лазерная закалка нуждаются в применении 
дорогого оборудования и при обработке мелких и средних партий деталей убыточны. 
Азотированием обрабатывают легированную, конструкционную, инструментальную 
стали, и там, где нужно особое качество деталей, а также требует вакуумной каме-
ры.[2]
Этот процесс, как и лазерный нагрев, является дорогостоящим.
Одним из передовых и более соответствующий на сегодняшний день способов 
увеличения прочности поверхности нитепроводящих деталей является микродуговое 
оксидирование (МДО).
Микродуговое оксидирование (МДО) – сравнительно новый вид обработки и 
упрочнения поверхностей, главным образом, металлических материалов (стали, алю-
миниевые сплавы), возникший от традиционного анодирования, и соответственно 
классифицируется как электрохимический процесс. Микродуговое оксидирование да-
ет возможность производить многофункциональные керамикоподобные покрытия с 
исключительным комплексом свойств, в том числе износостойкие, коррозионностой-
кие, теплостойкие, электроизоляционные и декоративные покрытия. Характерной 
чертой микродугового оксидирования оказывается участие в процессе образования 
покрытия поверхностных микроразрядов, весьма значительно и специфически воз-
действуя на формирующееся покрытие, в результате которого состав и структура по-
лучаемых оксидных слоев существенно отличны, а свойства в большей степени уве-
личиваются по отношению к обычным анодированным покрытиям. При использова-
нии МДО не меняются габаритные размеры вследствие небольшой толщины слоя, а 
физико-механические свойства в разы возрастают.
Иными вескими специфическими особенностями обработки МДО являются ее 
экологичность, а также отсутствие необходимости тщательной предварительной под-
готовки поверхности в начале технологического процесса и применения холодильно-
го оснащения для получения относительно толстых пленок. По отношению к более 
чем дорогостоящим и не позволяющим значительно увеличить их эксплуатационные 

---

НАДЕЖНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ 
________________________________________________________________________________ 
20 
показатели в условиях производства методам микродуговое оксидирование является 
весьма экономически выгодным.
Свойства МДО-покрытий обусловлены их составом и структурой, которые также 
находятся в зависимости от материала основы, состава электролита и режима процес-
са. МДО-покрытия, получаемые на алюминиевых сплавах, имеют следующие харак-
теристики [3]: толщина до 400 мкм; микротвердость до 2500 кг/мм
2
; пробойное 
напряжение до 6000 В; теплостойкость – выдерживает тепловой удар до 25000 ºС; 
коррозионная стойкость – 1-й балл по десятибалльной шкале; износостойкость на 
уровне твердых сплавов; пористость от 2 до 50 % (регулируемая). 
Слабым звеном обработки МДО является весьма непростой процесс, состоящий из 
нескольких периодов, происходящих последовательно или параллельно: 1 – химиче-
ская реакция материала основы и образующегося покрытия с электролитом; 2 – элек-
трохимические процессы, возникающие до зажигания электрического разряда и в ме-
стах, где электрического разряда в данный момент нет (анодирование в водных рас-
творах электролитов, электролиз); 3 – непосредственно микродуговое оксидирование, 
включающее в себя короткие начальные этапы люминесценции и искрения; главный 
этап горения микродуговых разрядов и, наконец, после формирования покрытия 
определенной толщины, переход микродугового разряда в дуговой.
Резюмируя вышеизложенное, можно сказать, что главной особенностью процес-
са микродугового оксидирования, в отличие от давшего ему начало традиционного 
анодирования, является применение энергии электрических разрядов, перемещаю-
щийся по обрабатываемой поверхности, погруженной в электролит, которая своеоб-
разно термически, плазмохимически и гидродинамически воздействует на материал 
основы, само покрытие и электролит. В итоге этого воздействия образуются керами-
коподобные пленки с регулируемыми в значительном спектре элементным и фазовым 
составом, структурой и свойствами. Иным технологическим признакам соответствует 
то, что процесс проводится при рабочих напряжениях на один-два порядка выше – до 
1000 В, причем чаще используется не постоянный, а переменный и импульсный токи, 
а электролиты применяются не кислотные, а, в основном, слабощелочные. К харак-
терным чертам операции МДО можно также отнести высокие температуры в разряд-
ных каналах и, как следствие, образование высокотемпературных фаз в покрытиях; 
распад воды с образованием атомарного и ионизированного кислорода; местное по-
вышение концентрации электролита и своеобразные плазмохимические реакции в 
зоне разряда; локальную последовательную переработку в разряде оксидов, форми-
рующихся электрохимическим путем. Главными достоинствами операции МДО яв-
ляются: необязательность применения специальной предварительной подготовки об-
рабатываемой поверхности; отсутствие агрессивности и экологичность электролитов; 
возможность получения толстых (до 300-400 мкм) покрытий без применения сложно-
го и экологически опасного холодильного оборудования и достижение исключитель-
но высокой твердости (до 2000-2500 кг/мм
2
) и износостойкости МДО-покрытий.