CC BY
56
Таким образом, установлено, что в области критических концентраций цинка в расплаве не просто уменьшаются значения периодов элементарной ячейки ниобата лития, но и наблюдается аномальный ход зависимостей как длин связей металл — кислород в октаэдрах, так и расстояний между ближайшими соседями в подрешетке металла.
Литература
1. Симонов В. И. Физическими свойствами кристаллов можно управлять // Природа. 2003. № 11. С. 4-10.
2. Атучин В. В. Зависимость показателя преломления ниобата лития от химического состава кристалла // Вестник СибГУТИ. 2009. № 2. С. 39-44.
3. Выращивание сильно легированных кристаллов LiNbO3 <Zn> / М. Н. Палатников и др. // Неорганические материалы. Т. 51, № 4. 2015. С. 428-432.
Сведения об авторах
Алёшина Людмила Александровна
Петрозаводский государственный университет, г. Петрозаводск, Россия [email protected]
Кадетова Александра Владимировна
Петрозаводский государственный университет, г. Петрозаводск, Россия [email protected]
Aleshina Ludmila Aleksandrovna
Petrozavodsk State University, Petrozavodsk, Russia [email protected]
Kadetova Alexandra Vladimirovna
Petrozavodsk State University, Petrozavodsk, Russia [email protected]
DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.507-511 УДК 620.178.16; 621,793
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ОБРАЗЦОВ ИЗ СТАЛИ 65Г И С ПОКРЫТИЕМ СКОРОСТНЫМ ТВЧ-БОРИРОВАНИЕМ
В. Ф. Аулов1, Ю. Н. Рожков1, А. В. Ишков2, Н. Т. Кривочуров2, В. В. Иванайский2, В. С.Новиков3, Л. А. Коневцов4
1 ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ), г. Москва, Россия
2 Алтайский государственный аграрный университет (АГАУ), г. Барнаул, Россия
3 ФГБОУ ВО Российский государственный аграрный университет — МСХА им. К. А. Тимирязева, г. Москва, Россия
4 ФБГУН Институт материаловедения Хабаровского научного центра Дальневосточного отделения РАН (ФГБУН ИМ ХНЦ ДВО РАН), г. Хабаровск, Россия
Аннотация
Авторами проведены испытания на износостойкость образцов из стали 65Г и образцов с покрытием скоростным ТВЧ-борированием. Показано, что упрочненный слой имеет износостойкость в 2,5 выше основного материала. Дана методика проведения эксперимента. Ключевые слова:
бор, борирование, структура, износостойкость.
EXPERIMENTAL STUDY OF WEAR RESISTANCE OF SAMPLES FROM STEEL 65G AND SAMPLES COATED WITH HIGH-SPEED HIGH-FREQUENCY CURRENT BORIDING
V. F. Aulov1, Y. N. Rozhkov1, A. V. Ishkov2, N. T. Krivotulov2, V. V. Iwanaiski2, V. S. Novikov3, L. A. Konevtsov4
1 Federal State Budget Scientific Institution "Federal Scientific Agroengineering Center VIM" (FSBSIFSAC VIM), Moscow, Russia
2 Altai State Agrarian University (ASAU), Barnaul, Russia
3 Russian State Agrarian University — Moscow Timiryazev Agricultural Academy, Moscow, Russia
4 Institute of Materials Science, Khabarovsk Scientific Center, Far-Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences, Khabarovsk, Russia
Abstract
The authors have conducted tests on wear resistance of samples of steel 65G and the samples coated with high speed high-frequency current boriding. It has been shown that the hardened layer has a wear resistance of 2,5 above the base material. The methodology of the experiment is given. Keywords:
bor, boriding, structure, durability.
Введение
Абразивный износ деталей сельскохозяйственной техники и, в частности, рабочих органов почвообрабатывающих орудий и машин, является одной из основных причин преждевременного выхода из строя лемехов-плоскорезов, долотообразных лемехов, стрельчатых лап, дисковых борон, полевых досок, а также высоконагруженных деталей сельскохозяйственных машин. Разработка и применение новых типов и конструкций износостойких наплавляемых покрытий для рабочих органов почвообрабатывающих орудий и машин [1-4] позволит не только обозначить новое направление в агроинженерной науке, но и практически решить актуальную проблему повышения износостойкости высоконагруженных деталей.
Методика эксперимента
Подготовлены образцы из стали 65Г (4 шт.) в виде прямоугольной пластины толщиной 3 мм размером 32 на 46 мм. Термообработка 900 °С и закалка в масло. Из них два образца подверглись скоростному борированию с использованием ТВЧ-установки [5]. После борирования охлаждение до 900 °С и закалка в масло. Травление макрошлифов и выявление структуры осуществлялось 4 %-м раствором азотной кислоты в этиловом спирте. Образцы подготовлены для сравнительных испытаний на износостойкость
Долговечность деталей и рабочих органов машин определяется, прежде всего, износостойкостью материалов, из которых они изготовляются. Под износостойкостью понимается величина, обратная скорости или интенсивности изнашивания этих материалов.
Для оценки износостойкости наплавленных электродуговых покрытий использовали установку «ИМ-01». Схема и внешний вид прибора представлены на рис. 1.
Рис. 1. Установка «ИМ-01»: а — внешний вид; б — схема устройства: 1 — барабан с абразивом; 2 — желоб;
3 — винт; 4 — испытуемый образец; 5 — эластичный ролик; 6 — груз; 7 — держатель
Образцы материалов для испытаний на износостойкость представляют собой плоские пластины размером 35x25 мм и толщиной 3-5 мм. Согласно ГОСТ 6996-66 на образцы наплавляется не менее 5-6 слоев исследуемого покрытия любым из выбранных способов.
Испытуемый образец (4) зажимается винтом (3) в держателе (7). Абразивные частицы из вращающегося барабана (1 ) через систему дозаторов желобов (2) попадают на образец. Частицы, внедряясь в эластичный материал вращающегося ролика (5), протаскиваются им через область контакта, в результате чего происходит износ материала.
Выбраны следующие режимы испытания: среднее контактное давление в зоне трения — 0,33 МПа; расход абразивного материала — 7,0 г/мин; длительность испытания — 15 мин, что при скорости вращения ролика 115 мин-1 и его диаметре 50 мм соответствует пути трения 270 м. В качестве абразивного материала использовали частицы кварца размером 0,16-0,32 мм. Повторность испытания одного образца двукратная. Каждый образец перед и после испытания взвешивали на аналитических весах с точностью 0,1 Мг.
Разность в показаниях веса образца использовали для определения относительной износостойкости по
формуле:
А,
m =
V
(1)
где Aqn — величина износа ненаплавленного образца, г; Aqi — величина износа наплавленного образца, г. Взвешивание проводили на аналитических весах.
Статистическая обработка экспериментальных данных выполнялась с помощью компьютерных программ Microsoft Office Excel 2003 и Statistica v6.0.437.0. Для оценки значений, полученных при измерениях, использовали математическое ожидание m:
т = - хг
п г=1
где хг — результат г-го измерения из п результатов.
В качестве характеристики разброса значений использовали среднеквадратическое отклонение:
О ^Jn^^ ■
Для получения представления о существенности разброса определяли коэффициент вариации:
V = —. 100%. т
Для исключения из экспериментальных данных грубых ошибок использовали критерий Стьюдента:
t = ■
x - m
О
(2)
(3)
(4)
(5)
где Хг — значение предполагаемого промаха.
Если экспериментальное значение критерия /оп больше табличного значения /0>05 при уровне значимости 0,05, то это значение считается грубой ошибкой и устраняется из выборки. Образцы, прошедшие испытания, представлены на рис. 2.
а б
Рис. 2. Изображение образцов стали 65Г после испытаний на износ: а — образцы без покрытия, контрольные; б — образцы с ТВЧ-борированием
Рис. 3. Микроструктуры образца с борированием. Увеличение в 100 раз
Из рисунка 3 видно, что минимальная толщина покрытия превышает значение 0,15 мм, что достаточно для проведения эксперимента.
Результаты испытаний
Результаты испытаний по сравнительной оценке износостойкости материала стали 65Г и покрытия высокоскоростным ТВЧ-борированием представлены в таблицах 1-3.
Таблица 1
Результаты испытаний после борирования
№ эксперимента Твердость основы, тс Среднее значение, тс Отклонение, тс Среднее квадратичное отклонение Вес до испытаний, г Вес после испытаний, г Износ, г Среднее значение, г Отклонение, г Среднее квадратичное отклонение
Образец № 1 без борирования
1 53,0 52,5 -0,5 0,5 40,9056 40,8956 0,0100 0,0125 -0,0025 0,0025
2 52,0 52,5 0,5 0,5 40,8956 40,8806 0,0150 0,0125 0,0025 0,0025
Образец № 2 без борирования
3 59,0 59,0 0 0 42,5226 42,5075 0,0151 0,0183 -0,0032 0,0032
4 59,0 59,0 0 0 42,5075 42,4860 0,0215 0,0183 0,0032 0,0032
Среднее значение (математическое ожидание) 0,0154 0,0040
Таблица 2
Сравнение образцов № 3 и 4
Образец № 3
1 50,0 49,5 -0,5 0,5 40,9174 40,9091 0,0083 0,0059 0,0035 0,0059
2 49,0 49,5 0,5 0,5 40,9091 40,9056 0,0035 0,0059 -0,0083 0,0059
Образец № 4
3 54,0 52,0 -2,0 2,0 42,5354 42,5290 0,0064 0,0064 0 0
4 50,0 52,0 2,0 2,0 42,5290 42,5226 0,0064 0,0064 0 0
Среднее значение (математическое ожидание) 0,00615 0,0017
Примечание. Шапка как в таблице 1.
Таблица 3
Относительная износостойкость (Е) стали 65Г
Материал Е
Сталь 65Г
без борирования (эталон) 1,0000
с борированием 2,5040
Вывод
Проведены сравнительные испытания стойкости металла к абразивному износу стали 65Г без
борирования и с борированием. На основании результатов расчета по приведенным выше формулам для
определения относительной износостойкости (табл. 3) получено, что относительная износостойкость (Е) стали
65Г, выбранной в качестве эталона, меньше стали 65Г с борированием (Е = 2,5040).
Литература
1. Лялякин В. П., Соловьев С. А., Аулов В. Ф. Состояние и перспектива упрочнения и восстановления деталей почвообрабатывающих машин сварочно-наплавочными методами // Труды ГОСНИТИ. 2014. Т. 115. С. 96-104.
2. Получение износостойких композиционных боридных покрытий на стали 65Г при ТВЧ-нагреве / В. Ф. Аулов и др. // Технология машиностроения. 2015. № 2. С. 30-34.
3. Комбинированные функциональные покрытия для деталей сельхозмашин сложной формы: конструкция и технология получения / А. В. Ишков и др. // Аграрная наука — сельскому хозяйству: сб. ст. В 3 кн. 2015. С. 59-60.
4. Верхотуров А. Д., Иванов В. И., Коневцов Л. А. Оценка эффективности формирования легированного слоя при ЭИЛ карбидами вольфрамосодержащих твердых сплавов // Труды ГОСНИТИ. 2017. Т. 127. С. 190-201.
5. Влияние природы борирующего агента, флюсов и активаторов на характеристики покрытий, полученных при скоростном борировании легированных сталей / А. В. Ишков и др. // Ползуновский вестник. 2010. № 3. С. 142-146.
Сведения об авторах
Аулов Вячеслав Федорович
кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ»
(ФГБНУ ФНАЦ ВИМ), г. Москва, Россия
Рожков Юрий Николаевич
инженер, ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ), г. Москва, Россия [email protected]
Ишков Алексей Владимирович
кандидат химических наук, доктор технических наук, профессор, Алтайский государственный аграрный университет
(АГАУ), г. Барнаул, Россия
Кривочуров Николай Тихонович
кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой, Алтайский государственный аграрный университет (АГАУ), г. Барнаул, Россия [email protected] Иванайский Виктор Васильевич
доктор технических наук, профессор, Алтайский государственный аграрный университет (АГАУ), г. Барнаул, Россия
Новиков Владимир Савельевич
доктор технических наук, профессор , ФГБОУ ВО Российский государственный аграрный университет —
МСХА им. К. А. Тимирязева, г. Москва, Россия
Коневцов Леонид Алексеевич
кандидат технических наук, научный сотрудник, ФБГУН Институт материаловедения Хабаровского научного центра
Дальневосточного отделения РАН (ФГБУН ИМ ХНЦ ДВО РАН), г. Хабаровск, Россия
Aulov Vyacheslav Fedorovich
PhD (Engineering), Leading Researcher, Federal State Budget Scientific Institution "Federal Scientific Agroengineering Center VIM"
(FSBSIFSAC VIM), Moscow, Russia
Rozhkov Yuri Nikolaevich
Engineer, Federal State Budget Scientific Institution "Federal Scientific Agroengineering Center VIM" (FSBSI FSAC VIM), Moscow, Russia
Ishkov Aleksey Vladimirovich
PhD (Chemistry), Dr. Sc. (Engineering), Professor, Altai State Agrarian University (ASAU), Barnaul, Russia
Krivochurov Nikolay Tikhonovich
PhD (Engineering), Associate Professor, Head of Department, Altai State Agrarian University (ASAU), Barnaul, Russia
Ivanaysky Vikror Vasil'evich
Dr. Sc. (Engineering), Professor, Altai State Agrarian University (ASAU), Barnaul, Russia
Novikov Vladimir Savel'evich
Dr. Sc. (Engineering), Professor, Russian State Agrarian University — Moscow Timiryazev Agricultural Academy, Moscow, Russia
Konevtsov Leonid Alekseevich
PhD (Engineering), Researcher, Institute of Materials Science, Khabarovsk Scientific Center, Far-Eastern Branch of the Russian
Academy of Sciences, Khabarovsk, Russia
DOI: 10.25702/^^2307-5252.2018.9.1.511-514 УДК 538.9
ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТНЫЕ ПЛЕНКИ С СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ НАПОЛНИТЕЛЕМ Е. В. Барабанова, О. В. Малышкина, П. С. Самсонова, Я. В. Воробьева
Тверской государственный университет, г. Тверь, Россия Аннотация
Рассматривается получение композитных пленок на основе полистирола с сегнетоэлектрическим наполнителем. Представлены результаты исследования комплексной диэлектрической проницаемости данных композитов. Ключевые слова:
полимерные композиты, тонкие пленки, диэлектрическая проницаемость.
