CC BY
3
УДК 621.039.4
DOI https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2023.4.19
ORCID: 0000-0002-6304-6925
ORCID: 0009-0004-0563-929X
НОВИЙ СПОС1Б ЗАХИСТУ СТАЛЕВИХ ДЕТАЛЕЙ В1Д Г1ДРОАБРАЗИВНОГО ЗНОСУ ЕКОЛОГ1ЧНО БЕЗПЕЧНИМИ ТЕХНОЛОГ1ЧНИМИ МЕТОДАМИ
Метою дшсног роботи було тдвищення довговiчностi стальних деталей, шляхом розробки технологи форму-вання покриттiв на зношувальних поверхнях, який би тдвищив здатнкть чинити опiр зношуванню, гарантував би надштсть i довговiчнiсть Iхроботи в агресивних середовищах, був би екологiчно безпечним i скоротив витра-ти на Их виготовлення.
В статтi запропонований новий екологiчно безпечний спо^б захисту сталевих деталей вiд гiдроабразивного зносу, який належить до галузi машинобудування i ремонту машин, зокрема до змщнення сталевих деталей, i може бути використаний для Их захисту методом електроiскрового легування вiд гiдроабразивного зносу.
Технологiя використання нового способу полягае в наступному. Спочатку поверхнi стальних деталей шлiфу-ють до Ra=0,5 мкм, тсля чого на шлiфованiй поверхт формують електроккрове покриття (Е1П), здтснюючи цементацт шлiфованоi поверхт деталей методом електроккрового легування (ЦЕ1Л), тсля цього викорис-товують алiтування цементованого шару методом Е1Л алюмiнiевим електродомчнструментом з подальшим нанесенням на нього Е1П електродом з композицшного зносостткого матерiалу, отриманого за допомогою порошковоi металурги (ПМ), складу 90%ВК6+10%1М, де 1М- 70%М+20% Cr+5%B+5%Si. Далi поверхню сфор-мованого комбтованого електроiскрового покриття тддають полiмеризацii металополiмерним матерiалом (МПМ), армованим при полiмеризацii порошком карбiду вольфраму ШС у,або ттриду цирконт ZnN або гх сумiш-шю WC+ZnN. Потiм частину поверхневого шару МПМ видаляють до виступiв шорсткостi покриття з композицшного зносостткого матерiалу 90%ВК6+10%1М.
До практичного використання, з метою захисту стальних деталей вiд гiдроабразивного зносу, пропонують-ся покриття, сформованi в послiдовностi ЦЕ1Л ^ Е1ЛА1 ^ Е1Л (90%ВК6+10%1М) ^ нанесення МПМ, армо-ваного порошком ШС, або ZnN, або гх сумiшшю. Експериментально встановлено, що кращою стшюстю спро-тив гiдроабразивного зношування володiють зразки з корозшносттког нержавiючоi сталi 12Х18Н10Т, знос яких у порiвняннi ¿з зразками зi сталi 45 менший на 37,3 %.
Ключовi слова: електроккрове легування, гiдроабразивний знос, деталь, абразивний знос, цементацiя, алiту-вання, покриття, металополiмерний матерiал.
A NEW PROCESS TO PROTECT STEEL PARTS FROM HYDRO ABRASIVE WEAR USING ENVIRONMENTALLY SAFE TECHNOLOGICAL METHODS
The goal of this work was to achieve improved durability of steel parts by developing a technology for creating coatings on wear surfaces, which would increase the ability to make a stand against wear, guarantee the reliability and durability of their operation in aggressive media, be environmentally safe and reduce the cost of their production.
The paper proposes a new environmentally safe process for protecting steel parts from hydro abrasive wear. The process relates to the field of mechanical engineering and machine repair, in particular to strengthening of steel parts, and it can be used to protect them from hydro abrasive wear using electrospark alloying (ESA) method.
N. V. TARELNYK
Candidate of Economic Sciences, Associate Professor, Associate Professor at the Department of Technical System Designs Sumy National Agrarian University ORCID: 0000-0002-6304-6925
M. M. MAYFAT
Postgraduate Student at the Department of Technical Service Sumy National Agrarian University ORCID: 0009-0004-0563-929X
The technology based on the new process is as follows. First, the steel part surfaces are ground to Ra = 0.5 p.m, then, while carburizing the ground surfaces of the part with the use of the electrospark alloying (ESA) method, the electrospark coating (ESC) is formed on the ground surface, after that there is performed an aluminizing process of the carburized layer using the ESA method by an aluminum electrode-tool with the subsequent application thereon of the electrospark coating (ESC) by the electrode-tool made of a wear-resistant composite material obtained using the powder metallurgy (PM) composition consisting of 90% VK6 + 10% 1M, where 1Mis 70% Ni + 20% Cr + 5% B + 5% Si. Further, the surface of the formed combined electrospark coating is subjected to polymerization with a metal-polymer material (MPM), which has been being reinforced in the course of the polymerization process with tungsten carbide powder WC and/or zirconium nitride ZnN or their mixture WC+ZnN. Then a part of the surface layer of the MPM is removed until the appearance of the roughness protrusions of the coating made of the hydro resistant composite material of 90% VK6 + 10% 1M.
For practical use, in order to protect steel parts from hydro abrasive wear, there are proposed the coatings formed in the sequence of CESA ^ ESA Al ^ ESA (90% VK6 + 10% 1M) ^ application of MPM reinforced with WC powder, or ZnN, or a mixture thereof. It has been experimentally established that the samples made of the corrosion-resistant stainless steel of the 12Х18Н10Т grade have the best resistance to hydro abrasive wear. As compared to the specimens made of steel 45, their wear is 37.3% less.
Key words: electrospark alloying, hydro abrasive wear, part, abrasive wear, carburizing, aluminizing, coating, metal-polymer material.
Постановка проблеми
У даний час для pi3Hm галузей промисловосп (електроенергетики, паливно! промисловосп, чорно! i кольо-рово! металурги, космiчно! промисловосп, хiмiчно! i нафтохiмiчно! промисловосп, машинобудування i метало-обробки тощо), сшьського та комунального господарства виготовляеться, вщновлюеться i змщнюеться величезна шльшсть деталей. При цьому застосовуються рiзнi технолопчш методи як еколопчно безпечш, так i таш, що негативно впливають на навколишне середовище. Наприклад, при вщновленш дискових робочих оргашв сшь-ськогосподарських машин, виготовлених часто з лиспв сталей 65Г i 70Г з твердютю робочо! зони дисков тсля термiчно! обробки HRC 35-45 при товщиш леза 0,3-0,5 мм, можуть виконувати !х змщнення, використовуючи наплавлення твердими i зносостшкими матерiалами, хiмiко-термiчну обробку (борування), змiцнення методом електроерозшно! обробки, нанесення полiмерних i композицiйних матерiалiв, плакування зносостiйкою с^ч-кою, змiцнення накаткою, тощо [1].
Значна шльшсть технологш нанесення i рiзноманiття областей застосування покриттiв i способiв змiцнення поверхневих шарiв деталей, широкий спектр матерiалiв для цього, роблять непростим вибiр бiльш рацiонального способу пiдвищення параметрiв якостi !х поверхонь, особливо в умовах конкурентного подходу.
Багато рiзних деталей працюе в важких умовах абразивного, пдроабразивного, корозiйного та шших видiв зносу, а методи !х виготовлення i ремонту дуже часто е негативними для людини та е еколопчно небезпечними: зварювання, наплавлення, термiчне напилення, ряд хiмiко-термiчних методiв обробки, тощо.
Роботи направленi на удосконалення iснуючих технологiй i розробка нових методiв вiдновлення i змщнення поверхонь деталей, як працюють в важких умовах i пвдлягають впливу негативних середовищ, екологiчно без-печними методами актуальш i своечаснi.
AH^i3 останшх досл1джень i публiкацiй
Вщомо спосiб електроiскрового легування (Е1Л), металево! поверхнi, тобто, процес перенесення матерiалу на оброблювану поверхню iскровим електричним розрядом [2].
Спосiб Е1Л мае ряд специфiчних особливостей, однiею з яких е те, що процес легування може ввдбуватися без перенесення матерiалу анода на поверхню катода i не створювати приросту матерiалу. Вщбуваеться дифузiйне насичення поверхнi деталi складовими елементами (елементом) анода, наприклад, при Е1Л графiтовим електро-дом. Метод Е1Л графiтовим електродом базуеться на процес дифузи (насиченнi поверхневого шару деталi вугле-цем) i мае певну схожесть з рiзновидом хiмiко-термiчно! обробки (ХТО) - цементащею. У порiвняннi з цементащею традицiйним способом, Е1Л графiтовим електродом (ЦЕ1Л) не тiльки мае ва переваги порiвнюваного методу, тобто забезпечуе змiцнення поверхнi деталi при збереженш властивостей вихiдного матерiалу деталi, але i попереджае l! деформування [3].
Однак, одшею з характерних особливостей методу Е1Л е обмеження по товщиш формованого поверхневого шару. Недостатньо ведомостей про технологи, яш вирiшують проблему ввдновлення робочих поверхонь деталей зi зносом в1д 0,2 мм i вище. Крiм того, незважаючи на те, що Е1Л позитивно впливае на зносостiйкiсть поверхневого шару, його застосування часто асоцшеться зi збiльшенням шорсткостi поверхнi виробiв пiсля Е1Л, нерiвно-мiрнiстю поверхневого змщнення, негативним впливом електроюкрового розряду на утомнi властивостi виробiв тощо.
Вщомо спосiб в1дновлення поверхонь металевих деталей, що включае нанесення на зношену поверхню деталi покриття електроiскровим легуванням металевим електродом, при якому покриття Е1Л наносять у режимах, що забезпечують задану шорсткiсть поверхнi покриття, на отриману поверхню наносять принаймш один шар
металополiмерного матерiалу (МПМ), забезпечують полiмеризацiю нанесеного шару МПМ, тсля чого його тд-дають фiнiшнiй обробцi [4, 5].
Недолшами даного способу е:
- низька твердiсть металополiмерних матерiалiв;
- основне застосування способу, це ввдновлення деталей в нероз'емних з'еднаннях (посадочних мюць шд тд-шипники, твмуфти та iн.);
- металополiмернi матерiали добре працюють на стиск i значно прше на зрушення, що негативно впливае на ïx застосування для ввдновлення у деталей поверхонь тертя;
- змша властивостей тд час пiдвищення температури на поверхнях тертя i iн.
Вiдомо споаб пiдвищення зносостiйкостi сталевих деталей шляхом поетапного змiцнення методом Е1Л ïx поверхневого шару, який включае ЦЕ1Л, алiтування методом Е1Л алюмiнiевим електродом i нанесення методом Е1Л зносостшкого покриття електродом-iнструментом, виготовленим з матерiалу, вибраного з групи тугоплавких металiв Ti, V, W i ïx карбiдiв [6].
У даному способi при енергiï розряду 3,4 Дж для нержавiючоï сталi 12Х18Н10Т товщина шару пiдвищеноï твердостi становить 320-360 мм, а мжротвердють змiцненого шару - 10000 МПа.
Недолшами даного способу е:
- недостатня товщина шару пiдвищеноï твердостi;
- невелика товщина покриття (до 0,2 мм);
- висока шорстшсть покриття ^а=7,5 мкм).
Зазначенi недол1ки знижують здатшсть деталей чинити опiр зношуванню, надшнють i довговiчнiсть ïx роботи в агресивних середовищах.
Найближчим аналогом е споаб формування покриття на зношувальних поверхнях деталей, який включае подготовку поверxнi деталi, нанесення на не1 комбiнованого електроiскрового покриття, поверхнево-пластичну деформащю (ППД) отриманого покриття i нанесення на нього металополiмерного матерiалу (МПМ). Перед нане-сенням комбiнованого електроюкрового покриття поверхню деталi шлiфують до Ra=0,5 мкм. При формуваннi комбшованого електроiскрового покриття спочатку проводять ЦЕ1Л шлiфованоï поверxнi деталi. Пiсля викону-ють алiтування цементованого шару алюмшевим електродом з подальшим нанесенням на нього електроюкрового покриття електродом з твердого сплаву Т15К6. Далi поверхню сформованого комбшованого електроюкрового покриття тддають поверхнево-пластичнш деформацiï методом обкатки кулькою (ОК). Пiсля полiмеризацiï металополiмерним матерiалом, армованим при полiмеризацiï порошком твердосплавноï сумiшi ВК6, частину шару металополiмерного матерiалу видаляють до вистутв шорсткостi покриття з твердого сплаву Т15К6 [7].
Недолшами даного способу е:
- дуже складна технолопя формування покриття;
- висока варпсть використання теxнологiï;
- споаб придатний тiльки для деталей тш обертання;
- недостатнiй захист сталевих поверхонь ввд гiдроабразивного зношування.
Вщомо зносостiйке спечене покриття, в якому наповнювачем служить твердосплавна сумiш ВК-6, а легкоплавким зв'язком - твердий розчин системи Ni-Cr-Si-B. Покриття наносять на поверхш деталей шлшерним методом з наступним вщпалом у вакуумi.
З метою застосування як електродiв при Е1Л нових композицшних зносостiйкиx матерiалiв, отриманих за допомогою порошково1' металургiï, дослвджували матерiали, що складаються з тонкодисперсно1' сумiшi 1М (70% Ni, 20% Cr, 5% Si, 5% B) та ВК6. Найбшьш перспективним е легування електродом з матерiалу складу 90% ВК6 + 10% 1М, що дозволяе формувати поверхневий шар з мшротвердютю до 14200 МПа. При застосуванш електродiв з тонкодисперсно1' сумiшi 1М мiкротвердiсть досягае 11500 МПа. Шдшар з iндiю, знижуючи шорстк1сть покриття (з Rа = 3,5...4,2 мкм до Rа = 0,6...0,9 мкм), незначно знижуе його мшротвердють, але при цьому вона залишаеться на досить високому рiвнi, вiдповiдно 13250 i 12250 МПа [8].
Таким чином, митою роботи е тдвищення довговiчностi стальних деталей, шляхом розробки теxнологiï формування покритлв на зношувальних поверхнях, який би тдвищив здатнiсть чинити отр зношуванню, гаранту-вав би надшшсть i довговiчнiсть ïx роботи в агресивних середовищах, був би еколопчно безпечним i скоротив витрати на ïx виготовлення.
Методика дослщжень
Обтрунтування вибору матергалу зразтв для досл1джень на сттюсть проти ггдроабразивного зносу.
Вщповвдно до [9], залежно ввд навколишнього середовища застосовують так1 матерiали ротора та кожуха центрифуг для очищення стiчниx вод, яш в процесi роботи пiдлягають дуже великому гвдроабразивному зношуваннi:
1) нелеговаш чорнi метали: допускаеться обробка при температурi до 450С суспензiй, що мютять ней-тральнi та лужш солi, такi як нiтрати натрш, кадмiю, барiю; анiлiновi барвники, солi кремнiевоï, миш'яково1' та миш'яковистш кислот; сульфати та пдросульфати натрш, кальцш, магнiю, цинку, барш, кальцш, кадмш;
2) корозшностшка сталь 12Х18Н10Т (ГОСТ 5632-72), ^м суспензш, перерахованих вище, допускаеться обробка при температурi не вище 700С також суспензiй, що мiстять: гвдросульфат натрш, калiю, кальцiю; бро-мвди та йодиди натрш та калш (до 300С i до 10% мас.); солi мiдi всiх кислот, ^м соляно!; салiцилову кислоту (до 300С); сульфiди металiв; розчини сульфапв залiза та мiдi, що мютять до 10% арчано! кислоти; ацетати алюмшш, мiдi, свинцю; фосфати натрш, калiю, кальцiю, барiю, стронцiю, магнш, цинку (до 300С).
Таким чином, для дослщжень були обранi сталь 45 i корозiйно-стiйка нержавшча сталь 12Х18Н10Т з яких виготовляли зразки розмiром 15х15х8 мм, як1 пвдлягали ЦЕ1Л i наступному алiтуванню методом Е1Л алюмiнiевим електродом-iнструментом i наступним легуванням електродом-iнструментом з композицiйного зносостшкого матерiалу 90%ВК6+10%1М на установцi моделi «Елирон-52А» (табл. 1).
Таблиця 1
Зразки сталi 45 i сталi 12Х18Н10Т для порiвняльних випробувань проти пдроабразивного зношування
№ зразка
Вид змiцнення
Зображення
Сталь 45
Сталь 12Х18Н10Т
Без покриття
ЦЕ1Л — Е1ЛА1 — Е1ЛТ15К6 — обкатка кулькою(ОК) — МПМ (армований В%6).
ЦЕ1Л -— Е1ЛА1 — Е1Л (90%ВК6+ 10%1М).
ЦЕ1Л -1 Е[ЛА1 — Е1Л (90%ВК6+ 10°/о1М) — МПМ, армованийпорошком
80%%РС
ЦЕ1Л -1 Е1ЛА1-
■ Е1Л (90//oВК6+ 10<°°)1]V[) — МПМ, армований поро шком
ЦЕ1Л — Е[ЛА1 — Е1Л (90%ВК6+ 10°/(1М) [ 40%%РС+ .
■ МПМ,армований порошком
□
ш □
□ п
Пiсля цього на сформоване покриття наносили металополiмерний матерiал, попередньо армований порошком у виглядi карбиду вольфраму РС або нiтриду цирконiю або !х сумiшi РС+2гМ i пiсля полiмеризацil частину шару металополiмерного матерiалу видаляли шлiфуванням до вистутв шорсткостi покриття з композицiйного зносостшкого матерiалу 90%ВК6+10%1М.
Електроди з композицшного зносостiйкого матерiалу 90%ВК6+10%1М, отриманi за допомогою порошково! металургп i складаються з 10% тонкодисперсно! сумiшi 1М - 70% №, 20% Сг, 5% Si, 5% В та 90% сум^ ВК6.
Порошки РС, та !х сумiшi додають в двокомпонентну епоксидну систему, наповнену феросилiконом марки Loctite 3478 в рiзних спiввiдношеннях (табл. 1):
- варiант 1: концентрацiя армувально! речовини РС становить ~ 80%;
- варiант 2: концентращя армувально! речовини становить ~ 80%;
- варiант 3: концентрацiя армувально! речовини сум^ порошкiв WC + ZrN, становить 40% WC+40% ZrN.
Апробацiю способу формування комбiнованих електроерозiйних покриттiв виконували на зразках з вугле-
цево! конструкцшно! яшсно! сталi 45 ферито-перлггаого класу та жаромщно!, корозшностшко! конструкцшно! з аустенiтною кристалiчною структурою сталi 12Х18Н10Т.
Для проведення порiвняльних дослщжень проти гщроабразивного зносу виготовляли сталевi зразки, розмiром 15х15х8мм, на яш наносили покриття електродами-iнструментами на установщ «Елпрон-52А» згщно з № 3-6 (табл. 1).
Для порiвняння стшкосл зразк1в проти гiдроабразивного зносу використовували зразки з стал1 45 i стал1 12Х18Н10Т з покриттям, сформованим, згiдно з прототипом № 2 (табл. 1). При цьому електроюкрове легування шлiфовано! поверхнi виконували на установщ «Елирон-52А» графiтовим електродом МПГ-7 при енерги розряду Wр=3,4 Дж. Далi на цiй же установщ проводили алпування цементованого шару алюмшевим електродом (три проходи при Wр=3,4 Дж) i нанесення покриття електродом з твердого сплаву Т15К6, виконуючи два проходи при Wр=0,9 Дж i два проходи при Wр=3,4 Дж.
Поверхнево-пластичну деформацiю виконували за три проходи методом обкатки кулькою з питомим зусиллям вигладжування Р=2500 МПа. На покриття з твердого сплаву Т15К6, ретельно втираючи, наносили МПМ, попере-дньо армований порошком у виглядi твердосплавно! сумiшi ВК6, додано! в двокомпонентну епоксидну систему, наповнену ферросилiконом марки Loctite 3478 при концентраци армуючо! речовини ~ 60%. Пiсля полiмеризацi! шар МПМ шлiфували до виступiв шорсткостi покриття з твердого сплаву Т15К6.
Нанесення електроюкрового покриття на зразки № 3-6 (табл. 1) тсля ЦЕ1Л i алiтування методом Е1Л виконували електродом-шструментом з композицiйного зносостшкого матерiалу 90%ВК6+10%1М на установцi «Елирон-52А» при Wр=3,4 Дж. На покриття з композицшного зносостiйкого матерiалу 90%ВК6+10%1М, ретельно втираючи, наносили МПМ, попередньо армований порошком у виглядi карбщу вольфраму № 4, нiтриду цирконш № 5 i !х сумiшi № 6, (табл. 1), доданих в двокомпонентну епоксидну систему, наповнену ферросилшэ-ном марки Loctite 3478 при концентраци армуючо! речовини, вщповщно ~ 80% WC; 80% ZrN i 40% WC+40% ZrN. Частину шару металополiмерного матерiалу видаляли шлiфуванням до виступiв шорсткостi покриття з композицшного зносостшкого матерiалу 90%ВК6+10%1М.
Слщ вiдмiтити, що композицiйний зносостшкий матерiал 90%ВК6+10%1М можна наносити при енерги розряду, Wр=0,13-3,4 Дж. Зменшення енергiй розряду нижче Wр=0,13 Дж недоцiльно в зв'язку з низькою продуктив-нiстю. Збiльшення енергш розряду вище нiж Wр=3,4 Дж призводить до рiзкого зниження суцшьносп покриття.
Для проведення випробувань зразшв на зносостiйкiсть проти гiдроабразивного зношування було розроблено конструкцiю та виготовлено дослщну установку. Як абразивний матерiал використовували водну сумiш пiску з розмiром частинок 0,1-0,5 мм i концентрацieю 100 г/л. Досл1дження проводили протягом 24 годин.
Результати дослщжень
Нижче представленi результати проведення дослщжень зразк1в зi сталi 45 i сталi 12Х18Н10Т на гщроабразив-ний знос.
Оц1нка г1дроабразивно1 зносост1йкост1 .зразюв 1з стал! 45
В результат проведених дослщжень встановлено, що нашнтенсившше зношуються зразки без покриття (рис. 1, табл. 2).
Рис. 1. Результати гщроабразивного зношування зразк1в з1 стал1 45 з р1зними покриттями: № 1-6, зг1дно таблиц! 2
Зразки № 6 з покриттям, сформованим в послщовносл: ЦЕ1Л ^ Е1ЛА1 ^ Е1Л (90%ВК6+10%1М) ^ МПМ (80% ZrN), знос яких на 76,7% менше зразк1в без покриття, на 39,5% менше в порiвняннi з прототипом (№ 2) i, ввдповщно, на 9,3 (№ 5) i на 16,3 (№ 4) %, менше сформованих в послщовносп ЦЕ1Л ^ Е1ЛА1 ^ Е1Л (90%ВК6+10%1М) ^ МПМ (40%WC+40%ZrN) i ЦЕ1Л ^ Е1ЛА1 ^ Е1Л (90%ВК6+10%1М) ^ МПМ (80% WC).
Таблиця 2
Результати дослщжень гiдроабразивного зношування зразк1в 3i стал1 45 з р1зними покриттями
№ зразка Вид покриття Величина зносу, Am, мг
8 год 16 год 24 год
1 Без покриття 25 51 76
2 ЦЕ1Л ^ Е1ЛА1 ^ Е1ЛТ15К6 ^ обкатка кулькою (ОК) ^ МПМ (ВК6) ^ (ПД) 17 38 60
3 ЦЕ1Л ^ Е1ЛА1 ^ Е1Л (90%ВК6+ 10%1М) 15 36 55
4 ЦЕ1Л^Е1ЛА1^Е1Л (90%ВК6+ 10%1М)^МПМ (80% WC) 13 31 50
5 ЦЕ1Л^Е1ЛА1^Е1Л (90%ВК6+ 10%1М)^ МПМ (40%WC+ 40%ZrN) 11 28 47
6 ЦЕ1Л^Е1ЛА1^Е1Л (90%ВК6+10%1М)^МПМ (80% ZrN) 10 25 43
Оц1нка г1дроабразивно1 зносост1йкост1 .зразюв 1з стал! 12Х18Н10Т
При проведенш порiвняльних дослщжень зразшв iз сталi 12Х18Н10Т на гiдроабразивний знос протягом 24 годин характер розпод^ 1х за ранжиром, згiдно з стiйкiстю проти гiдроабразивного зносу сшвпадае зi зносом зразкiв зi сталi 45. Тут також найiнтенсивнiше зношуються зразки без покриття (рис. 2, табл. 3).
Рис. 2. Результати пдроабразивного зношування зразшв зi стал 12Х18Н10Т з рiзними покриттями: № 1-6, згщно таблицi 3
Таблиця 3
Результати дослщжень пдроабразивного зношування зразшв зi cталi 12Х18Н10Т з рiзними покриттями
№ зразка Вид покриття Величина зносу, Am, мг
8 год 16 год 24 год
1 Без покриття 19 40 61
2 ЦЕ1Л ^ Е1ЛА1 ^ Е1ЛТ15К6 ^ обкатка кулькою (ОК) ^ МПМ (ВК6) ^ пластичне деформування (ПД) 17 35 43
3 ЦЕ1Л ^ Е1ЛА1 ^ Е1Л (90%ВК6+ 10%1М) 12 25 39
4 ЦЕ1Л^Е1ЛА1^Е1Л (90%ВК6+ 10%1М)^МПМ (80% WC) 11 23 34
5 ЦЕ1Л^Е1ЛА1^Е1Л (90%ВК6+10%1М)^ МПМ (40%WC+ 40%ZrN) 10 21 33
6 ЦЕ1Л^Е1ЛА1^Е1Л (90%ВК6+10%1М)^МПМ (80% ZrN) 9 19 31
Для сталi 12Х18Н10Т найкращi результати з пдроабразивноГ зносостiйкостi показали зразки з покриттям, сформованим в послщовностг ЦЕ1Л ^ Е1ЛА1 ^ Е1Л (90%ВК6+ 10%1М) ^ МПМ (80% ZrN), знос яких на 96,7% менше зразшв без покриття, на 38,7% менше в порiвняннi з аналогом i, вщповщно, на 6,5 i на 9,7%, менше сформованих в послщовносп ЦЕ1Л ^ Е1ЛА1 ^ Е1Л (90%ВК6+10%1М) ^ МПМ (40%WC+40%ZrN) i сформованим в послщовносп ЦЕ1Л ^ Е1ЛА1 ^ Е1Л (90%ВК6+10%1М) ^ МПМ (80% WC).
Висновки
1. Для захисту стальних деталей вщ пдроабразивного зносу можна рекомендувати покриття, нанесет в послщовносп ЦЕ1Л ^ Е1ЛА1 ^ Е1Л (90%ВК6+10%1М) ^ МПМ, армоваш порошком карбиду вольфраму, або нггриду циркошю, або !х сумшшю. Запропонована технология забезпечуе пщвищення здатносл деталей чинити отр зношуванню, гарантуе надшшсть i довгов1чн1сть !х роботи в агресивних середовищах, еколопчну безпеку i скорочення витрат на !х виготовлення.
2. Кращою стшшстю проти пдроабразивного зношування мають зразки з корозшностшко! нержавшчо! сталi 12Х18Н10Т, з покриттями сформованим в посладовностг ЦЕ1Л ^ Е1ЛА1 ^ Е1Л (90%ВК6+ 10%1М) ^ МПМ (80% ZrN), знос яких на 96,7% менше зразк1в без покриття, на 38,7% менше в порiвняннi з аналогом i, вiдповiдно, на 6,5 i на 9,7%, менше покритпв, металополiмернi матерiали яких, армованi сумшшю (40%WC+40%ZrN) i 80% WC).
3. Кращий спротив гiдроабразивному зношуванню мають зразки з корозшностшко! нержавшчо! сталi 12Х18Н10Т, знос яких у порiвняннi iз зразками зi сталi 45 менший на 37,3%.
Список використаноТ лiтератури
1. Тарельник В.Б., Саржанов Б.О., Гапон О.О. Новий споаб вiдновлення i змiцнення деталей з листово! сталi, що пiддаються в процеа експлуатацп абразивному зносу. BicHUK Сумського нацюнального аграрного yHieepcu-тету. Серiя «Мехашзащя та автоматизацiя виробничих процеав». 2019. Вип. 1-2 (35-36). С. 18-24.
2. Tarelnik V.B., Gaponova O.P., Konoplyantschenko E.V., Yevtushenko N.S., Gerasimenko V.A., The Analysis of a Structural State of Surface Layer after Electroerosive Alloying. II. Features of Formation of Electroerosive Coatings on Special Steels and Alloys by Hard Wear-Resistant and Soft Antifriction Materials. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, 2018, 40, No.6, 795.
3. Cementation of steel details by electrospark alloying Tarelnyk, V.B., Gaponova, O.P., Kirik, G.V., ...Tarelnyk, N.V., Mikulina, M.O. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, 2020, 42(5), С. 655-667.
4. Пат. 104664 UA, МПК В23Н 5/00, В2ЗН 9/00, C23C 28/00 (2014.01) Споаб вщновлення зношених повер-хонь металевих деталей / Марцинковський В. С., Тарельник В. Б., Павлов О. Г., 1щенко А. О. ; заявл. 14.08.2012 ; опубл. 25.02.2014, Бюл. № 4, 2014.
5. Tarelnyk VB., Konoplianchenko I.V., Gaponova O.P., Sarzhanov O.A., Antoszewski B. Effect of Laser Processing on the Qualitative Parameters of Protective Abrasion-Resistant Coatings. Powder Metallurgy and Metal Ceramics. 2020, 58(11-12), С. 703-713.
6. Пат. на корисну модель 136895 UA, МПК B23H 9/00, С23С 8/60 (2006.01), С23С 10/48 (2006.01) Споаб тдвищення зносостшкосп сталевих деталей / Тарельник В. Б., Марцинковський В. С., Гапонова О. П., Коно-плянченко £. В., Тарельник Н. В., Саржанов О. А., Саржанов Б. О., Антошевський Б. ; заявл. 02.04.2019 ; опубл. 10.09.2019, Бюл. № 17, 2019.
7. Tarelnyk V, Konoplianchenko I., Gaponova O., Sarzhanov B. Assessment of Hydroabrasive Wear Resistance of Construction Materials with Functional Coatings, which are Formed by Resource-Saving and Environmentally Friendly Technologies. Key Engineering Materials. 2020. vol 864, p. 265-277. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ kem.864.265
8. Tarel'nik, VB., Paustovskii, A.V., Tkachenko, Y.G. et al. Electric-spark coatings on a steel base and contact surface for optimizing the working characteristics of babbitt friction bearings. Surf. Engin. Appl. Electrochem. 2017. 53, С. 285-294. https://doi.org/10.3103/S1068375517030140
9. Саржанов Б.О. Розробка еколопчно безпечних метсдав вщновлення шнешв машин технолопчного циклу утилiзацii гною. - Дисерта^ на здобуття наукового ступеня доктора фшософп з галузi знань 13 - Мехашчна шженергя за спещальшстю 133 - Галузеве машинобудування. - Сумський нацюнальний аграрний ушверситет, Суми, 2021.
References
1. Tarelnyk VB., Sarzhanov B.O., Hapon O.O. (2019) Novyi sposib vidnovlennia i zmitsnennia detalei z lystovoi stali, shcho piddaiutsia v protsesi ekspluatatsii abrazyvnomu znosu. Visnyk Sumskoho natsionalnoho ahrarnoho universytetu, vol. 1-2 (35-36), pp. 18-24.
2. Tarelnik V.B., Gaponova O.P., Konoplyantschenko E.V, Yevtushenko N.S., Gerasimenko VA. (2018) The Analysis of a Structural State of Surface Layer after Electroerosive Alloying. II. Features of Formation of Electroerosive Coatings on Special Steels and Alloys by Hard Wear-Resistant and Soft Antifriction Materials. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, vol. 40, no. 6, p. 795.
3. Tarelnyk, VB., Gaponova, O.P., Kirik, G.V., Tarelnyk, N.V, Mikulina, M.O. (2020) Cementation of steel details by electrospark alloying Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, vol. 42(5), pp. 655-667.
4. Martsynkovskyi V. S., Tarelnyk V. B., Pavlov O. H., Ishchenko A. O. (2014). Sposib vidnovlennia znoshenykh poverkhon metalevykh detalei (Patent Ukrainy№ 104664). Derzhavna sluzhba intelektualnoi vlasnosti Ukrainy. https:// base.uipv.org/searchINV/search.php?action=viewdetails&IdQaim=274106
5. Tarelnyk V.B., Konoplianchenko I.V., Gaponova O.P., Sarzhanov O.A., Antoszewski B. (2020) Effect of Laser Processing on the Qualitative Parameters of Protective Abrasion-Resistant Coatings. Powder Metallurgy and Metal Ceramics., vol. 58(11-12), pp. 703-713.
6. Tarelnyk V. B., Martsynkovskyi V. S., Haponova O. P., Konoplianchenko Ye. V., Tarelnyk N. V., Sarzhanov O. A., Sarzhanov B. O., Antoshevskyi B. (2019). Sposib pidvyshchennia znosostiikosti stalevykh detalei. (Patent Ukrainy№ 136895). Derzhavna sluzhba intelektualnoi vlasnosti Ukrainy. https://base.uipv.org/searchINV/search.php?ac tion=viewdetails&IdClaim=261777
7. Tarelnyk V., Konoplianchenko I., Gaponova O., Sarzhanov B. (2020) Assessment of Hydroabrasive Wear Resistance of Construction Materials with Functional Coatings, which are Formed by Resource-Saving and Environmentally Friendly Technologies. Key Engineering Materials. vol 864, pp. 265-277. Retrieved from: https://doi.org/10.4028/www.scientific. net/kem.864.265
8. Tarel'nik, V.B., Paustovskii, A.V., Tkachenko, Y.G. et al. (2017) Electric-spark coatings on a steel base and contact surface for optimizing the working characteristics of babbitt friction bearings. Surf. Engin. Appl. Electrochem. vol 53, pp. 285-294. https://doi.org/10.3103/S1068375517030140
9. Sarzhanov B.O. (2021). Rozrobka ekolohichno bezpechnykh metodiv vidnovlennia shnekiv mashyn tekhnolohichnoho tsyklu utylizatsii hnoiu. - Dysertatsiia na zdobuttia naukovoho stupenia doktora filosofii z haluzi znan 13 - Mekhanichna inzheneriia za spetsialnistiu 133 - Haluzeve mashynobuduvannia. - Sumskyi natsionalnyi ahrarnyi universytet, Sumy [in Ukrainian].
