Научная статья на тему 'ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЛЕГКОПЛАВКИХ МАТЕРИАЛОВ ПУТЕМ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ ЧУГУНА'

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЛЕГКОПЛАВКИХ МАТЕРИАЛОВ ПУТЕМ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ ЧУГУНА Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
45
6
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КАЧЕСТВО / ПОКРЫТИЕ / ЛЕГКОПЛАВКИЕ МАТЕРИАЛЫ / ЧУГУН / МЕХАНИЗМ / ФЛЮСЫ / ЭРОЗИОННО-ХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Норман Анна Валерьевна, Смоленцев В. П., Норман Александр Владимирович, Кондратьев М. В.

Рассмотрены возможности покрытия высоконагруженных деталей из алюминиевых сплавов тугоплавким чугуном. Решена проблема сохранения геометрии деталей без термического разрушения за счет их покрытия, создающего теплозащитные свойства на поверхности изделия, эрозионно-химическим импульсным упрочнением чугунными электродами. Раскрыт механизм формирования жаростойких сочленений деталей под сборку узлов с высокой износостойкостью, низким коэффициентом трения подвижных элементов конструкции, облегченных на 20-25 % по сравнению с деталями из серого чугуна. Приведены рекомендации по составу флюсов для комбинированных процессов нанесения покрытий. Показано влияние использования флюсов на адгезию покрытия, описан механизм получения качественного покрытия с минимальной пористостью поверхностного слоя. Применение комбинированного эрозионно-химического метода упрочнения, изготовления и восстановления эксплуатационных свойств деталей, ранее выполняемых из чугуна, позволило до двух раз сократить трудозатраты и себестоимость деталей при обработке изделий в полевых условиях с использованием минимального количества средств технологического оснащения. Доказана возможность нанесения электроэрозионно-химическим методом качественных покрытий из чугуна на алюминиевые сплавы, где стойкость слоя поддерживается за счет образования переходного диффузионного нанослоя после химического удаления флюсом окисной пленки с поверхности сплава основы детали

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Норман Анна Валерьевна, Смоленцев В. П., Норман Александр Владимирович, Кондратьев М. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

IMPROVING THE QUALITY OF PARTS MADE OF LOW-MELTING MATERIALS BY COATING CAST IRON

The possibilities of coating highly loaded aluminum alloy parts with refractory cast iron are considered. The problem of preserving the geometry of parts without thermal destruction is solved due to their coating, which creates heat-protective properties on the surface of the product by erosion-chemical pulse hardening with cast iron electrodes. The mechanism of formation of heat-resistant joints of parts for assembly of assemblies with high wear resistance, low coefficient of friction of movable structural elements, lightened by 20-25% compared to parts made of gray cast iron, is disclosed. Recommendations on the composition of fluxes for combined coating processes are given. The influence of the use of fluxes on the adhesion of the coating is shown. The mechanism of obtaining a high-quality coating with minimal porosity of the surface layer is described. The use of a combined erosion-chemical method of hardening, fabrication and restoration of the operational properties of parts previously made of cast iron made it possible to reduce labor costs and the cost of parts up to two times when processing products in the field using the minimum amount of technological equipment. The possibility of applying high-quality cast iron coatings by the electroerosion-chemical method to aluminum alloys, where the layer resistance is maintained by forming a transitional diffusion nano layer after chemical flux removal of the oxide film from the surface of the joint of the part base, is proved

Текст научной работы на тему «ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЛЕГКОПЛАВКИХ МАТЕРИАЛОВ ПУТЕМ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ ЧУГУНА»

Машиностроение и машиноведение

DOI 10.36622^1^2023.19.3.017 УДК 621.9.047;048

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЛЕГКОПЛАВКИХ МАТЕРИАЛОВ ПУТЕМ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ ЧУГУНА

А.В. Норман1, В.П. Смоленцев1, А.В. Норман2, М.В. Кондратьев1

воронежский государственный технический университет, г. Воронеж, Россия 2Воронежский государственный авиационный техникум им. В.П. Чкалова, г. Воронеж, Россия

Аннотация: рассмотрены возможности покрытия высоконагруженных деталей из алюминиевых сплавов тугоплавким чугуном. Решена проблема сохранения геометрии деталей без термического разрушения за счет их покрытия, создающего теплозащитные свойства на поверхности изделия, эрозионно-химическим импульсным упрочнением чугунными электродами. Раскрыт механизм формирования жаростойких сочленений деталей под сборку узлов с высокой износостойкостью, низким коэффициентом трения подвижных элементов конструкции, облегченных на 20-25 % по сравнению с деталями из серого чугуна. Приведены рекомендации по составу флюсов для комбинированных процессов нанесения покрытий. Показано влияние использования флюсов на адгезию покрытия, описан механизм получения качественного покрытия с минимальной пористостью поверхностного слоя. Применение комбинированного эрозионно-химического метода упрочнения, изготовления и восстановления эксплуатационных свойств деталей, ранее выполняемых из чугуна, позволило до двух раз сократить трудозатраты и себестоимость деталей при обработке изделий в полевых условиях с использованием минимального количества средств технологического оснащения. Доказана возможность нанесения электроэрозионно-химическим методом качественных покрытий из чугуна на алюминиевые сплавы, где стойкость слоя поддерживается за счет образования переходного диффузионного нанослоя после химического удаления флюсом окисной пленки с поверхности сплава основы детали

Ключевые слова: качество, покрытие, легкоплавкие материалы, чугун, механизм, флюсы, эрозионно-химическая обработка

Введение

При отработке технологичности конструкции авиакосмической техники приходится совмещать трудновыполнимые требования: максимально облегчить детали за счет применения легких сплавов и сохранить работоспособность изделия при повышенных температурах в условиях контактного трения. Первая часть проблемы может решаться путем использования алюминиевых, титановых и магниевых сплавов, а для второй требуются материалы с хорошей адгезией к контактной поверхности типа серых чугунов, которые при используемых наплавках разрушают покрытие и практически не используются. Попытки применить чугунные покрытия так же не дали положительных результатов из-за большой разницы температур плавления основы и покрытия.

В работе решена проблема [1; 2; 3] получения единого конструкционного материала, сочетающего положительные характеристики (снижение массы, улучшения обрабатываемо-

© Норман А.В., Смоленцев В.П., Норман А.В., Кондратьев М.В., 2023

сти резанием и др.) основной части детали и повышение износостойкости и ресурса деталей за счет эрозионно-химического покрытия поверхности детали [1].

Механизм получения комбинированным эрозионно-химическим методом высокотемпературных покрытий на алюминиевых сплавах

Анализ, приведенный в [1; 4], показывает, что покрытие деталей из алюминиевых сплавов чугуном представляется одним из наиболее эффективных способов, обладая при этом высоким сопротивлением окислению, небольшим сопротивлением перемещению деталей в узлах, незначительными потерями напряжения в токоподво-дах. При этом следует отметить недостаточную адгезию при нанесении покрытия используя комбинированный способ его нанесения, основанный на электроэрозионно-термическом и химическом легировании основного материала, что предопределяет сниженные эксплуатационные характеристики деталей. Причиной этого стал установленный факт появления холодохрупко-

сти и ухудшения адгезионных свойств наносимых слоев, хотя при кристаллизации материала происходит желаемое увеличение прочности и герметичности в соединении деталей. В [1; 4] показано, что данное явление связано с изменением структуры, измельчением и повышением равномерности распределения плотности и пластичности материала в связи с однородным распределением легкоплавкой хрупкой фазы и примесей. Данный подход оказался неприемлемым для чугунного покрытия деталей, работающих в условиях знакопеременных длительных импульсных нагрузок, так как он не обеспечивал за счет тепловых и химических процессов образования стабильного диффузионного переходного слоя требуемой толщины за короткое время действия импульса. Ускорение протекания переходных процессов [4; 5] было достигнуто за счет применения в этих источниках рекомендаций по применению колебаний звуковой и ультразвуковой частоты на все компоненты соединений в многослойном материале. Однако не всегда дает значимые результаты, поскольку при импульсных разрядах может происходить разрушение не только пленки окислов, но и самого алюминиевого сплава, что снижает прочностные показатели многослойного материала. Тем не менее, для деталей с малой массой в технологических рекомендациях [1; 4] предлагается использовать колебания звуковой и низкой частоты, способствующих получению качественных покрытий с хорошей адгезией между слоями.

В результате исследования особенностей процесса нанесения чугунных покрытий на поверхности алюминиевых деталей с удалением с обрабатываемой поверхности окисной пленки, препятствующей перегреву покрытия и сопутствующее этому снижение точности и качества поверхностного слоя, разработаны новые методы [2; 3] получения износостойких теплозащитных, токопроводящих покрытий из чугунных сплавов на поверхности облегченных деталей и оснастки из алюминиевых сплавов.

В описанных способах [2; 3; 6] получения металлических токопроводящих износостойких покрытий перед нанесением наружных слоев в зону разряда дозированно подаются химически активные флюсы, позволяющие изменять тепловую защиту окислами алюминиевых сплавов на границе покрытия чугуном, что снижает термическое разрушение поверхностного слоя детали [4] при комбинированном нанесении покрытия.

Выбор флюсов для удаления окисных нанослоев на переходных участках под чугунное покрытие

По аналогии со сваркой и пайкой [4; 5; 6] для получения неразъемных соединений с участием сплавов на базе алюминия были изучены стандартные флюсы и комбинированные методы нанесения покрытий импульсными методами. В табл. 1 приведены составы флюсов, которые оказались пригодными для нанесения чугуна на основу из алюминиевых сплавов.

Таблица 1 Состав флюсов для нанесения на алюминиевые сплавы чугунных покрытий

Марка флюса

Массовая доля АНФ-1 АНФ- АНФ-6 АНФ-28

элемента % 7

Сар2 > 90 65-75 Ост. 41-49

М2О3 < 3 - 25-31 < 5

СаО < 5 18-30 < 8 26-32

Mg0 - - - < 6

8Ю2 < 2,5 < 2 < 2,5 20-24

С 0,1 - 0,1 0,1

Ре203 0,5 - 0,5 0,5

8 0,05 0,05 0,05 0,06

Р 0,02 0,02 0,02 0,03

Другие эл-ты < 0,05 ТЮ2 - < 0,05 ТЮ2 -

Применение таких флюсов, помимо основных технологических свойств, обеспечивает: устранение окислов без разрушения основы материала; сокращение длительности импульса, снижающее вероятность перегрева основы и зоны контакта с покрытием; устойчивое протекание процесса нанесения покрытий комбинированными импульсными методами; легкое удаление шлаковой корки, вызывающей перегрев детали и нарушение режимов комбинированного нанесения слоев; формирование качественного покрытия, обладающего высокой адгезией и антифрикционными и защитными свойствами; предупреждение образования в покрытии пор и трещин, служащих концентраторами напряжений; повысить коррозионную стойкость, и другие свойства. Для разрушения оксидной пленки и снижения пористости разработаны рекомендации [4] по составу флюсов ТЮ2, 8Ю2> Сг203; карбонаты ВаСО3, К2СО3, а также сульфаты, хлориды цветных металлов, древесный уголь и др.

В большинстве используемых для нанесения покрытия флюсов (АНФ-1, АНФ-7, АНФ-6, АНФ-28, ФС-71, ЖА-64 (табл. 2)), применялись добавки кремнезема, уменьшающего электропроводность флюса, что способствует устойчивости протекания процесса. Доказано, что при

использовании импульсов кремнезем существует в расплавленном флюсе в виде сложных и малоподвижных кремнекислородных анионов, которые не позволяют осуществлять перенос тока катионами натрия и калия. В результате взаимодействия криолита с кремнеземом формируется глинозем и летучий фторид кремния, который связывает в газовой фазе водород и устраняет опасность образования пор и сетки микротрещин, способствующих разрушению покрытия, особенно при знакопеременных импульсных нагружениях многослойных деталей.

Использование рекомендованных флюсов позволяет достичь формирования качественных покрытий с хорошей адгезией через диффузионный нано слой. Для этого температура плавления флюса назначается [4] примерно на 473К ниже температуры плавления металла покрытия. Температурный интервал затвердевания и пластичность флюса в твердом состоянии повышается по мере снижения температуры плавления металла покрытия. Тогда легкоплавкие флюсы обеспечивают получение более тонкой шлаковой корки (ее толщина может составлять доли микрона или несколько десятков нанометров). Возрастание вязкости расплавленного флюса приводит к возрастанию его адгезии к металлу основы при нанесении чугунного покрытия (табл. 2).

Таблица 2 Состав флюсов для нанесения на алюминиевые сплавы чугунных покрытий через переходные нанослои

В результате исследований [4] установлено, что для разрушения оксидных пленок требуется незначительное количество рассмотренных флюсов. В большинстве случае основой рекомендованных флюсов, обеспечивающих возможность применение требуемых режимов комбинированной обработки, в том числе температуры плавления, являются хлористые соли (или их смеси).

Ограничением для использования в машиностроении таких флюсов является возможность

последующей коррозии нанесенного слоя покрытия, хотя это скорее исключение, т.к. чугун имеет достаточно высокие защитные свойства при работе в большинстве агрессивных сред, а при нанесении покрытий требуется малое количество флюсов. Такая опасность может быть существенно снижена при использовании флюсов, включающих в качестве основы фториды, в меньшей степени вызывающих коррозию.

Применительно к чугунным покрытиям, наносимым на алюминиевые сплавы, флюсы применяют в виде шликера на основе этилового спирта из порошка ФС-71 (табл. 2), получаемого смешиванием порошка ФС-71 (50 % по массе) и этилового спирта (С2Н5ОН) (50 %). Рекомендованный для рассматриваемого случая состав применяемого флюса прост для подготовки, приготовления и для использования в эксплуатации при заданном качестве.

В [4] указывается, что здесь эффективно также применение фтористого натрия в качестве растворителя и восстановителя оксидов. Однако там же высказывается опасение, что скопление большого количества свободного натрия в пустотах на границах зерен может привести к образованию в покрытии трещин при его деформировании, например, в условиях эксплуатации деталей с покрытием. По [4] применение предложенного флюса позволяет сформировать переходный диффузионный слой и получить бездефектное, адгезионно прочное многослойное покрытие.

Рекомендуемые условия и режимы обработки с применением флюсов для комбинированного нанесения покрытий должны быть скорректированы до получения рабочих параметров, пригодных для дальнейшего использования в опытном и серийном производстве при изготовлении алюминиевых деталей с чугунными покрытиями.

Технология нанесения качественных

покрытий на алюминиевые сплавы

Известны [4; 6] способы использования флюсов для наплавки покрытий, большинство из которых применяются для проектирования технологии нанесения качественных чугунных покрытий на алюминиевые сплавы.

Этапы проектирования технологического процесса содержат следующие элементы: на поверхности детали из алюминиевого сплава, предназначенной для нанесения покрытия из чугуна, выполняют разметку участков с оди-

Массовая доля элемента %

Мар -ка флю са № Б Т1 02 Т1 порошок ПТМ СГ2 Оз 81 02 К С1 № С1 №3Л1 Б6

ФС-71 6,4 13, 6 13,6 9,1 57, 3 - - -

АН-А1 - - - - - 50 20 30

ЖФ- 64 - - - - 3 38 15 44

наковой толщиной наружного слоя, затем базируют деталь в положении, при котором слой флюса в процессе нанесения будет стабильно защищать поверхность детали.

Далее определяют марку флюса и сплошным слоем равномерно наносят его на размеченные участки основы. После чего на установке для нанесения покрытия электродом наносят сплошной слой чугуна на режимах комбинированной обработки, обеспечивающих получение прочного соединения слоев чугуна с основой из алюминиевого сплава.

Процесс следует выполнять на обоснованных технологических режимах, не допускающими образования трещин на покрытии.

Как правило, при использовании флюсов рекомендуется [4] использовать рабочее напряжение в пределах ир (40—60) В; ток короткого замыкания, 1кз = (2—7) А; длительность импульса, 1;и = (100 —150) мкс; частота колебаний электрода-инструмента, £,-и =100 Гц; расчетное время нанесения покрытия (1-5) мин/см2.

Количество наносимых слоев (п) до 3 — 4. Скорость перемещения электрода-инструмента

Таблица 3

Характеристики слоя покрытия, сформированного на поверхности алюминиевого сплава Д16 электродом-инструментом из чугуна марки СЧ-20

определяется для обеспечения перекрытия соседних капель примерно на 1/4 их диаметров.

Оценка качества покрытий с наличием переходного слоя

В работе [4] приведены результаты исследования поверхностных слоев образцов с покрытиями, нанесенными электроэрозионно-химическим методом под слоем флюса марки ФС-71, с созданием диффузионных нанослоев на границе основа-покрытие.

В табл. 3 образцы, подлежащие обработке, были изготовлены из листов алюминиевого сплава марки Д16 толщиной 3 мм с размеченными на них участками 15Х10 мм под нанесение чугунного покрытия. Шероховатость исходной поверхности Яа = 1,25 мкм.

Нанесение покрытия производилось электродом, выполненным в виде стержня из материала марки СЧ-20.

Толщина нанесенного слоя покрытия, мкм

Хар-ка слоя Энергия импульса, Дж 20 50 100 150 200

Сплошность % < 0,5 40-50 75-85 85-95 80-90 -

0,5-3,0 50-70 85-90 80-85 75-80 70-75

< 0,5 - - - Случайное появление -

Микротрещины 0,5-3,0 < 0,5 Незначительное Встречаются Редкое появление Сетка трещин

Пористость 0,5-3,0 - - Редкое появление Частично сквозная Значительная

Высота микронеровности, мкм <0,5 0,5-3,0 < 0,5 2-8 6-10 8-20 15-25 20-35 30-50 45-70 60-90 Встречаются 100-140

Прижоги 0,5-3,0 - - Редко Встречаются Часто

Металлографический контроль нанесенных слоев покрытий показал (табл. 3), что в случае использования более жестких режимов с Аи = (0,5 —1) Дж толщина слоя превышает 40 мкм, а с повышением жесткости режима Аи > 1 Дж толщина возрастает до 150-200 мкм. При этом во всех случаях формируется переходный слой, в котором имеется диффузионный участок толщиной от десятков наномет-

ров до долей миллиметра, что может повышать качество покрытий. С возрастанием энергии импульсов увеличивается толщина покрытия (табл. 3), но при этом могут возникать дефекты типа сеток трещин, прижогов, неоднородностей, а также возможно образование газовых микрораковин и пустот [5; 6], которые становятся концентраторами напряжений. В отличие от покрытий, полученных на

мягких режимах (Ка=(2—20) мкм) местные неровности на поверхности покрытий повышенной толщины составляют до Ка=100—150 мкм, что требует использования чистовой заключительной обработки поверхности.

Мягкие режимы (Аи=(0,1—0,5) Дж) обеспечивают формирование более однородного, бездефектного слоя, что снимает необходимость последующей чистовой обработки нанесенного покрытия. При этом толщина слоя покрытия может заметно снижаться и обычно составляет 20—35 мкм, что может использоваться для малонагруженных деталей с ограниченными небольшими участками под покрытие. Контроль поверхности образцов на соответствие эксплуатационным характеристикам показал отсутствие у таких покрытий сетки микротрещин пор и прижогов, а величина шероховатости поверхностного слоя без дополнительной обработки имеет диапазон Яа= 10—50 мкм при необходимой сплошности покрытий (75-95 %).

Проведенные эксперименты показали зависимости характеристик сформированных слоев от режимных параметров процесса их нанесения (рис. 1), что подтвердило правомерность расчетных результатов с экспериментами (расхождение в пределах 7- 10 %.)

На рис. 1 и 2 показан рост толщины качественного слоя, получаемого при однослойном нанесении покрытия. Как видно из рисунков толщина слоя может достигать более 60 мкм, что вполне обеспечивает получение требуемых эксплуатационных характеристик большинства алюминиевых деталей с чугунным покрытием. При этом припуск на чистовую обработку может даже возрастать, что повышает работоспособность многослойных деталей и расширяет область их обоснованного применения. Но качество окончательного слоя покрытия, полученного после удаления припуска, заметно снижается, что требует предусматривать в технологическом процессе назначения весьма трудоемких финишных операций. Тем не менее общая толщина покрытия, после 3 — 4 проходов и выполнения финишных операций может достигать 100 мкм и более.

Рис. 1. Зависимость изменения толщины нанесенного

слоя покрытия Н (м) и бездефектного слоя h (м) от длительности импульса (11и) при иср=50 В, 1кз=4 А

Рис. 2. Зависимость изменения толщины нанесенного слоя покрытия (Н) и бездефектного слоя ф) от емкости (С) при иср = 50 В, 1кз = 4А, Я = 20 ом

На рис. 3 представлены зависимости толщины покрытия и диффузионного слоя от энергии импульса, характеризующей режимы комбинированной обработки. Кривые на рис.3 получены расчетным путем (линии 1, 3) и при тех же режимах комбинированной обработки в процессе выполнения экспериментов (зависимости 2, 4). Как видно из рисунка, экспериментально полученные данные хорошо согласуются с расчетными значениями. При энергии импульса Аи=0,2 Дж толщина качественного покрытия составила около 25 мкм, а толщина диффузионного слоя И=5—18 мкм.

Рис. 3. Изменение толщины (Н, мкм) от энергии импульса (Аи, Дж). Нанесенный слой металла: 1 - расчетная кривая, 2 - экспериментальные значения; 3 - расчетная кривая; 4 - экспериментальные значения

За счет оптимизации режимов комбинированного нанесения слоев получена качественная микроструктура покрытия из чугуна, нанесенного на алюминиевую основу при использовании в конце мягкого режима обработки. Такое покрытие является сплошным, не имеет видимых дефектов, его толщина составляла 20 25 мкм, а диффузионный слой является равномерным с толщиной в несколько микрон и не требует выполнения заключительной чистовой обработки. При этом переходный слой может иметь толщину на порядок меньше, чем диффузионная зона. Слой состоит из взаимораство-ренных материалов основы в покрытии и практически во всех случаях способствует получению высокой адгезионной прочности слоев. В верхней части покрытия приповерхностный слой обогащен углеродом и состоит в основном из аустенита. Такая структура обеспечивает получение высоких эксплуатационных показателей, оцениваемых в ходе отработки технологичности. Как показано в [4;6], рекомендованный состав флюсов и сочетаний материалов позволяет до двух раз снизить трудоемкость и затраты на операцию, расширить область использования эрозионно-химического упрочнения с покрытием серым чугуном.

Заключение

Доказана возможность нанесения элек-троэрозионно-химическим методом качественных покрытий из чугуна на алюминиевые сплавы, где стойкость слоя поддерживается за счет образования переходного диффузионного нанослоя после химического удаления флюсом

окисной пленки с поверхности сплава основы детали. Это позволило решить проблему эффективной замены труднообрабатываемых массивных (дефицитных) конструкционных материалов при изготовлении, особенно в авиакосмической отрасли облегченных, высокопрочных долговечных деталей основного производства и технологической оснастки для электрических, механических и других видов обработки с приданием многослойным изделиям с минимальной массой эксплуатационных свойств, формируемых покрытиями из высокотемпературных чугунных материалов.

Литература

1. Перова А.В., Смоленцев В.П. Механизм нанесения покрытий на алюминиевые сплавы электроэрозионным методом // Орел: Известия Орел ТУ, 2008. №4-4/272(550). С.8-12.

2. Патент 2318637 (РФ) Способ электроэрозионного восстановления чугунных деталей / В.П. Смоленцев, О.Н. Кириллов, С.В. Дульцев, М.В. Щипанов // Бюл. изоб. 2008, № 7.

3. Патент 2405662 (РФ). Способ нанесения чугунного покрытия на алюминиевые сплавы / В.П. Смолен-цев, А.В. Гребенщиков, А.В. Перова, Б.И. Омигов // Бюл. изоб. 2010. № 34.

4. Перова А.В., Смоленцев В.П., Грибанов А.С. Формирование покрытий на алюминиевых сплавах методом электроэрозионного легирования // Авиакосмические технологии «АКТ - 2008»: труды IX Всерос. науч.-техн. конф. и школы молодых ученых, аспирантов и студентов, Воронеж: ВГТУ, 2008. С. 48-53.

5. Справочник технолога-машиностроителя. В 2т. Т.2 / Под ред. А.С. Васильева, А.А. Кутина. М.: Инновационное машиностроение. 2018. 818 с.

6. Справочник технолога / Под ред. А.Г. Суслова // М.: Инновационное машиностроение, 2019. 800 с.

Поступила 26.05.2023; принята к публикации 16.06.2023 Информация об авторах

Норман Анна Валерьевна - канд. техн. наук, доцент кафедры технологии машиностроения, Воронежский государственный технический университет (394006, Россия, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84), e-mail: [email protected], ORCID: https://orcid.org/0009-0006-2927-7099

Смоленцев Владислав Павлович - д-р техн. наук, профессор кафедры технологии машиностроения, Воронежский государственный технический университет (394006, Россия, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84), e-mail: [email protected], ORCID: https://orcid.org/0009-0000-0327-0354

Норман Александр Владимирович - канд. техн. наук, директор, Воронежский государственный авиационный техникум им. В.П. Чкалова (394004, Россия, г. Воронеж, ул. Ленинградская, 33), e-mail [email protected]

Кондратьев Михаил Вячеславович - канд. техн. наук, доцент кафедры технологии машиностроения, Воронежский государственный технический университет (394006, Россия, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84), e-mail: [email protected], ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8444-0668

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

IMPROVING THE QUALITY OF PARTS MADE OF LOW-MELTING MATERIALS BY COATING CAST IRON

A.V. Norman1, V.P. Smolentsev1, A.V. Norman2, M.V. Kondratiev1

1 Voronezh State Technical University, Voronezh, Russia 2 Voronezh State Aviation Technical School named after V.P. Chkalov, Voronezh, Russia

Annotation: the possibilities of coating highly loaded aluminum alloy parts with refractory cast iron are considered. The problem of preserving the geometry of parts without thermal destruction is solved due to their coating, which creates heat-protective properties on the surface of the product by erosion-chemical pulse hardening with cast iron electrodes. The mechanism of formation of heat-resistant joints of parts for assembly of assemblies with high wear resistance, low coefficient of friction of movable structural elements, lightened by 20-25% compared to parts made of gray cast iron, is disclosed. Recommendations on the composition of fluxes for combined coating processes are given. The influence of the use of fluxes on the adhesion of the coating is shown. The mechanism of obtaining a high-quality coating with minimal porosity of the surface layer is described. The use of a combined erosion-chemical method of hardening, fabrication and restoration of the operational properties of parts previously made of cast iron made it possible to reduce labor costs and the cost of parts up to two times when processing products in the field using the minimum amount of technological equipment. The possibility of applying high-quality cast iron coatings by the electroerosion-chemical method to aluminum alloys, where the layer resistance is maintained by forming a transitional diffusion nano layer after chemical flux removal of the oxide film from the surface of the joint of the part base, is proved

Key words: quality, coating, low-melting materials, cast iron, mechanism, fluxes, erosion-chemical treatment

References

1. Perova A.V., Smolentsev V.P. "The mechanism of coating aluminum alloys by the electroerosion method", The Proceedings of OrelSTU (Izvestiya OrelGTU), 2008, №4-4/272(550), pp.8-12.

2. Smolentsev V.P., Kirillov O.N., Dultsev S.V., Shchipanov M.V. "Method of electroerosive restoration of cast iron parts" ("Sposob elektroerozionnogo vosstanovleniya chugunnykh detaley") Patent of RF no. 2318637, 2008.

3. Smolentsev V.P., Grebenshchikov A.V., Perova A.V., Omigov B.I. "Method of applying cast iron coating on aluminum alloys" ("Sposob naneseniya chugunnogo pokrytiya na alyuminiyevyye splavy"), Patent of RF no. 2405662, 2010.

4. Perova A.V., Smolentsev V.P., Gribanov A.S. "Formation of coatings on aluminum alloys by the method of electroerosion alloying. "Aerospace technologies "AST - 2008" ("Aviakosmicheskiye tekhnologii "AKT - 2008"), proc. of the IX All-Russian Scientific and Technical conf., Voronezh, VSTU, 2008, pp. 48-53.

5. "Handbook of a machine-building technologist" ("Spravochnik tekhnologa-mashinostroitelya"), vol. 2, ed. by Vasiliev A.S., Kutin A.A., Moscow, Innovatsionnoye mashinostroyeniye, 2018, 818 p.

6. "Technologist's Handbook" ("Spravochnik tekhnologa"), ed. by Suslov A.G., Moscow, Innovatsionnoye mashinostroyeniye, 2019, 800 p.

Submitted 26.05.2023; revised 16.06.2023 Information about the authors

Anna V. Norman - Cand Sc. (Technical), Associate Professor, Department of Mechanical Engineering Technology, Voronezh State Technical University (84 20-letiya Oktyabrya str., Voronezh 394006, Russia), e-mail: [email protected], ORCID: 0009-0006-29277099

Vladislav P. Smolentsev - Dr. Sc., Professor, Department of Mechanical Engineering Technology, Voronezh State Technical University (84 20-letiya Oktyabrya str., Voronezh 394006, Russia), e-mail: [email protected], ORCID: 0009-0000-0327-0354 Alexandr V. Norman - Cand Sc. (Technical), Director of the Voronezh State Aviation Technical School named after V.P. Chkalov (33 Leningradskaya str., Voronezh 394004, Russia), e-mail: [email protected]

Mikhail V. Kondratiev - Cand Sc. (Technical), Associate Professor, Department of Mechanical Engineering Technology, Voronezh State Technical University (84 20-letiya Oktyabrya str., Voronezh 394006, Russia), e-mail: [email protected], ORCID: 0000-00018444-0668

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.