CC BY
32
Markova Galina Victorovna, doctor of technical sciences, professor, head of the chair, galv. markarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Kluyeva Ekaterina Sergeevna, candidate of technical sciences, engineer, klu-eva. ekaterina@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Grinberg Evgeniy Markusovich, doctor of technical sciences, professor, klu-eva. ekaterina@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Goncharov Sergey Stephanovich, candidate of technical sciences, docent, klu-eva. ekaterina@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 669.131
ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ НАПЛАВЛЕННОГО ПОКРЫТИЯ
Н.В. Мельниченко, Г. Д. Петрушин
Приводятся особенности структурообразования в наплавленном слое.
Ключевые слова: трение скольжения, структура наплавленного покрытия, твёрдость, скорость изнашивания.
Рабочие поверхности деталей, эксплуатируемые в условиях ударных нагрузок и абразивного износа, наплавляют износостойкими покрытиями типа ПЛ-АН 179. На сопротивление ударным нагрузкам и абразивному изнашиванию наплавленного покрытия на основе белого чугуна большое влияние оказывают износостойкость, механические свойства образующихся структур, их количественное соотношение и характер распределения.
В процессе наплавки износостойкого покрытия карбидные частицы могут формироваться мелкодисперсными, крупноигольчатыми и округлыми. Дисперсность и конфигурация карбидных частиц в основном зависят от состава наплавочной ленты и режимов наплавки [1].
В качестве основных легирующих элементов применяют хром, марганец. В незначительных количествах в состав вводят: молибден, титан, ванадий, вольфрам, никель, бор, медь, цирконий.
В данной работе рассматриваются структурообразование в наплавленном покрытии и его износостойкость.
174
Целью исследований являются:
1) оценка структуры, сформированной в наплавленном покрытии;
2) измерение износостойкости покрытия при абразивном изнашивании.
Эксперименты проводились на установке трения по схеме штифт-абразивная поверхность. Коэффициент перекрытия 0,05, режимы изнашивания: скорость трения-скольжения 1 м/с, контактное давление 2 МПа.
Условие трения скольжения: изнашивание без смазочного материала.
Материал для исследования: наплавленное покрытие (НП), полученное при наплавлении лентой ПЛ-АН 179, ГОСТ 26467-85, ТУ 14-127321-2003.
Наплавка проводилась плазмотроном в защитной среде в 2 слоя на плиты толщиной 40 мм из низкоуглеродистой стали. Общая толщина НП 9...12 мм. Толщина верхнего слоя 7...8 мм.
Металлографический анализ осуществлялся при увеличении от 3 до 1000 крат. Количественные измерения параметров и характеристик структурных зон проводились при увеличении 100 и 500 крат.
Дюрометрический анализ осуществлялся на твердомере ТК-2М. Износостойкость наплавленного слоя оценивалась по результатам изнашивания образца (штифта) об абразивную поверхность при комнатной температуре.
Результаты исследований
В наплавленном покрытии наблюдаются неметаллические включения высокой плотности (рис.1) и трещины термической природы. Неметаллические включения достаточно равномерно распределены по объёму наплавленного слоя. Их высокая плотность отрицательно сказывается на механических свойствах покрытия. В зависимости от их состава они могут также значительно снижать коэффициент трения скольжения.
Карбиды в структуре имеют как округлую, так и игольчатую форму. Минимальные размеры игл наблюдаются в зоне сплавления слоев (рис. 2, 3).
Мелкодисперсная структура образуется при определённом химическом составе шихты в наплавочной ленте и зависит от скорости охлаждения шва при наплавке. В верхней части слоя длина игл цементита имеет размеры 0,02.0,12 мм, диаметр округлых включений и игл составляет около 5 мкм. В нижней части слоя длина игл ~ 0,02 мм, а диаметр округлых включений и игл около 3 мкм. Нижний слой имеет преимущественно дендритную структуру. Зоны сплавления слоёв, а также нижнего слоя с матричным материалом имеют четко выраженные границы.
175
*500
Рис. 1. Неметаллические включения в НП
*500
Рис. 2. Структура верхней части поверхностного слоя
х 20
Рис. 3. Структура наплавленного покрытия
В верхней части НП твердость составляет: 57.59 ИЯСэ, в средней около 60 ИЯСэ, в нижней менее 54 ИЯСэ (рис. 4). Низкая твёрдость нижнего слоя объясняется уменьшением в нём легирующих элементов за счёт перемешивания расплавленного металла основы и наплавочной ленты.
176
Пониженная твёрдость в верхней части НП связана с повышенной дефектностью структуры (поры, неметаллические включения), которые значительно снижают износостойкость (рис. 4). В средней части НП износостойкость значительно выше, чем в нижней его части (на глубине около 6 мм). Высокая износостойкость обеспечивается более мелкодисперсной структурой (рис. 3).
Глубина НП, мм
Рис. 4. Твердость и износостойкость НП
Таким образом, проведенные исследования позволяют сделать вывод, что высокая износостойкость наплавленного покрытия зависит от дисперсности карбидной фазы и дефектности структуры.
Список литературы
1. Структура и свойства высоколегированного наплавочного материала, работающего в условиях термоциклировагия / Д.М. Левин, В.С. Кулбасов, Л.Б. Гутковский, В.М. Власов, И. А. Гончаренко, Н.В. Мельниченко // Известия ТулГУ. Сер. Физика. Вып.4. 2004. С. 71-81.
Мельниченко Николай Васильевич, канд. техн. наук, доц., fmm@,tsu. tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный уиверситет,
Петрушин Геннадий Дмитриевич, канд. техн. наук, доц., fmm@,tsu. tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE WEAR RESISTANCE OF THE DEPOSITED COATING N. V. Melnichenko, G.D. Petrushin
The working surfaces of details operating under shock loads and abrasive wear, are deposited the PL-AN 179 wear-resistant coatings. Large influence is rendered wear resistance, mechanical properties of the resulting structures of the proportion and distribution in the impact resistance and abrasion wear deposited on the white cast iron.
Key words: the sliding friction, deposited wear structure, hardness, wear rate.
177
Melnichenko Nikolaj Vasilevich, candidate of technical sciences, docent, fmm@,tsu. tula. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Petrushin Gennadij Dmitrievich, candidate of technical sciences, docent, fmm@,tsu. tula. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 539.3
ПРОНИКАНИЕ УПРУГОГО СТУПЕНЧАТОГО СТЕРЖНЯ В ГРУНТ
В.В. Аверин, В.И. Желтков
Рассматривается задача о проникании в грунт упруго-деформируемого ин-дентора, имеющего п однородных участков. Сила сопротивления прониканию задается квадратичной зависимостью от скорости проникания. В предположении об однородности деформированного состояния в пределах каждого участка индентора с помощью уравнений Лагранжа второго рода сформирована система уравнений относительно глубины проникания и деформаций на каждом его участке. Система решается численным методом. Результаты расчетов наибольших глубин проникания на примере двухступенчатого индентора хорошо согласуются с результатами экспериментальных исследований.
Ключевые слова: проникание, грунт, индентор, упругие деформации.
Вопросам исследования процессов соударения и проникания ин-денторов различного типа посвящено большое число работ как теоретического, так и экспериментального характера. Достаточно полный обзор научной литературы по этой проблеме приведён в монографиях [1,6]. При этом, как правило, рассматривается индентор, выполненный из одного материала и имеющий форму цилиндрического кругового стержня постоянного поперечного сечения с плоским торцом или с оголовком полусферической или конической формы [3, 4, 5]. Предполагается, что при проникании индентора вся кинетическая энергия удара расходуется на преодоление сил сцепления среды и их инерции, то есть энергия на собственно деформацию самого индентора не расходуется. Так, например, в работе [2] было показано, что максимальное значение контактных сил в случае удара о грунт жёсткого и деформируемого индентора отличается не более, чем на 5 %. Тем не менее, информация об интенсивности упругих деформаций, возникающих в отдельных отсеках сложной стержневой конструкции в процессе проникания, будет полезна для её оптимальной компоновки.
178
