Дослідження підвищення зносостійкості деталей машин і інструменту поверхневим легуванням
DOI:
https://doi.org/10.31891/2079-1372-2023-109-3-32-40Ключові слова:
wear resistance, diffusion saturation, durability, surface hardening, diffusion coating, alloyingАнотація
У роботі науково обґрунтовано застосування ефективної технології підвищення зносостійкості деталей машин і інструменту за рахунок комплексного дифузійного насичення поверхневого шару деталей із залізовуглецевих сплавів в процесі литва по газифікованих моделях на основі оптимізації складу сумішей, що насичують, і встановлення закономірностей структуроутворення.
Встановлена можливість зміцнення поверхні відливок з чавуну СЧ20 і сталей різного складу (25Л, 30Л, 35Л, 45Л, 25ГЛ, 110Г13Л), отриманих методами литва у відкриту форму і по газифікованих моделях. Показано, що дифузійний боридний шар на сталі 35Л, отриманий при литті, має на порядок велику товщину (до 5 мм) в порівнянні з дифузійними шарами, отриманими методами хіміко-термічної обробки (до 0,25 мм). Встановлені аналітичні залежності, що зв'язують компоненти складу суміші (борид хрому (СгВ2), карбід бору (В4С), графіт, бентоніт, фтористий натрій (NaF)), що насичує, зі зносостійкістю і завтовшки дифузійного шару після зміцнення в процесі отримання відливання методом лиття по газифікованих моделях.
Розроблений новий склад середовища, що насичує, для поверхневого зміцнення при отриманні литих деталей з сірого чавуну, вуглецевих і легованих сталей одночасним насиченням бором і хромом, борид хрому, що містить, карбід бору, графіт, бентоніт, фтористий натрій (50-60 мас. % В4С + 20-25 мас. % СгВ2 + 2-3 мас. % + 5-15 мас. % дрібнодисперсного графіту + 5-7 мас. % бентоніту). Застосування розробленої технології зміцнення дозволяє поліпшити експлуатаційні властивості, зокрема, зносостійкість деталей машин і інструменту до 25 разів (порівняно з раніше використовуваними способами), а також зменшити трудомісткість процесу зміцнення до 3,5 разів.
Випробування філь’єр для пресування деревних відходів в брикети із сталі 45Л, зміцнених за допомогою розробленої технології, показали, що їх стійкість підвищується більш ніж в 4,5 рази в порівнянні з раніше вживаними із сталі ХВГ зміцнені карбоазотуванням, а використання розробленої технології зміцнення дозволяє зменшити витрати на виготовлення цієї деталі в 1,5 рази.
Посилання
Light Metals 2016, The Minerals, Metals & Materials Society, 2016, 1053 p. https://doi.org/10.1002/9781119274780.
Kumar K., Davim J.P. Composites and Advanced Materials for Industrial Applications. Hershey, USA: IGI Global, 2018, 423 p.
Kala H., Mer K.K.S., Kumar S. A Review on Mechanical and Tribological Behaviors of Stir Cast Aluminum Matrix Composites. Procedia Materials Science, 2014, Vol. 6, pp. 1951-1960. https://doi.org/10.1016/j.mspro.2014.07.229.
Adebisi A.A., Maleque M.A., Rahman Md.M. Metal matrix composite brake rotor: historical development and product life cycle analysis. International Journal of Automotive and Mechanical Engineering, 2011, Vol. 4, pp. 471-480. https://doi.org/10.15282/ijame.4.2011.8.0038.
Bhushan B. Modern Tribology Handbook, Two Volume Set. USA, CRC Press Inc., 2000, 1760 p.
Chao S, Liu N, Yuan Y. P, Han C. L, Xu Y. D, Shi M, Feng J. P. Microstructure and mechanical properties of ultrafine Ti (C, N)-based cermets fabricated from nano/submicro starting powders. Ceram Int 2005, 31, pp. 851–886. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2004.09.013
O. Lymar, D. Marchenko, “Prospects for the Application of Restoring Electric Arc Coatings in the Repair of Machines and Mechanisms”, Proceedings of the 2022 IEEE 4th International Conference on Modern Electrical and Energy System, MEES 2022. https://doi.org/10.1109/MEES58014.2022.10005709.
Jung J., Kang S. Effect of ultra-fine powders on the microstructure of Ti(C, N)-xWC-Ni cermets. URL: www.actamat-journals.com. Acta Materiala. 2004. No. 52. P. 1379. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2003.11.021.
Marchenko, D., & Matvyeyeva, K. (2022). Increasing warning resistance of engine valves by gas nitrogenization method. Problems of Tribology, 27(2/104), 20–27. https://doi.org/10.31891/2079-1372-2022-104-2-20-27.
W. A. R. Dhafer, V. O. Kostyk, K. O. Kostyk, A. Glotka, M. Chechel. The choice of the optimal temperature and time parameters of gas nitriding of steel. East European Journal of Advanced Technologies, 3 (5) (2016), 44-50. doi: 10.15587/1729-4061.2016.69809.
Marchenko, D., & Matvyeyeva, K. (2022). Study of the Stress-Strain State of the Surface Layer During the Strengthening Treatment of Parts. Problems of Tribology, 27(3/105), 82–88. https://doi.org/10.31891/2079-1372-2022-105-3-82-88.
V. O. Kostyk, K. O. Kostyk, A. S. Dolzhenko, S. V. Nikiforova. High-speed method of nitrocementation of alloy steel. Bulletin of the National Technical University Kharkiv Polytechnic Institute. Series: New Solutions in Modern Technologies, 14 (2015), 35-41..
Dykha A.V., Marchenko D.D. Prediction the wear of sliding bearings. International Journal of Engineering and Technology (UAE). India: “Sciencepubco–logo” Science Publishing Corporation. Publisher of International Academic Journals. 2018. Vol. 7, No 2.23 (2018). pp. 4–8. DOI: https://doi.org/10.14419/ijet.v7i2.23.11872.
Marchenko, D., & Matvyeyeva, K. (2023). Increasing the Wear Resistance of Restored Car Parts by Using Electrospark Coatings. Problems of Tribology, 28(1/107), 65–72. https://doi.org/10.31891/2079-1372-2023-107-1-65-72.
Хмельницький нацiональний унiверситет