CC BY
18
soderzhimom i slizistyh obolochkah tolstogo otdela kishechnika vzroslyh ovets // Nauchnye prob-lemy proizvodstva produktsii zhivotnovodstva i uluchshenie ee kachestva: sb. nauch. tr. mezhdunar. nauch.-prakt. konf. Bryansk, 2010. S. 366-369.
7. Moruzin I.V., Moiseev N.N., Pischenko E.V. Rybovodstvo M. : Kolos, 2010. S. 215.
8. Privezentsev Yu.A. Vyraschivanie ryb v malyh vodoyomah: rukovodstvo dlya rybolovov-lyubiteley. M.: Kolos, 2000. S. 57.
9. Slinina K.N. Invazionnye bolezni ryb v teplovodnyh hozyaystvah tsentralnyh oblastey RSFSR i mery borby s nimi. Moskva, 1991. S. 4.
10. Isaev M. V. Temperaturnoe predpochtenie i differentsiatsiya pola u Afrikansko-go soma // Eksperimentalnaya zoologiya. CHAST A: Ekologicheskaya i integrativnaya fiziologiya. 2013. S. 20-23.
11. Usachyov I.I., Usachyov K.I., Marchenko G.I. Ispolzovanie ekologicheski chistyh sredstv dlya profilaktiki i lecheniya infektsionnoy patologii zhivotnyh na primere mik-somatoza krolikov // VestnikBGSHA. 2005. №1. S. 68-70.
12. Usachyov K.I., Gamko L.N., Usachyov I.I. Osobennosti mikroekologii himusa i slizistoy obolochki podvzdoshnoy kishki u ovets // Sovremennye problemy razvitiya zhivotnovodstva. 2012. S. 186-188.
13. Usov M.M. Rybovodno-biologicheskie parametry podrashchivaniya lichinki semejstv shchu-kovye (Esocidae), somovye (Siluridae) s ispol'zovaniem otechestvennyh kombikormov: avtoref. dis. . kand. s.-h. nauk: special'nost' 06.04.01 "Rybnoe hozyajstvo i akvakul'tura". Gorki, 2013. 20 s.
14. Frolov P. V. Na reke, na ozere. 2-e izd., pererab. i dop. M. : Agropromizdat, 1989. S. 53-54.
15. Aktualnye zadachi po razvitiyu prodovolstvennoj sfery APK Bryanskoj oblasti / S.A. Belchenko, A.V. Dronov, V.E. Torikov, I.N. Belous // Kormoproizvodstvo. 2016. № 9. S. 3-7.
УДК 621.791.922
ВЛИЯНИЕ ТЕРМОУПРОЧНЕНИЯ СТАЛИ 65 Г НА ТВЕРДОСТЬ ИЗНОСОСТОЙКОЙ НАПЛАВКИ
Effect of 65 G Steel Thermostrengthening on the Hardness of Wear-Resistant Surfacing
Михальченков А.М., д-р техн. наук, профессор, Тюрева А.А., канд. техн. наук, доцент,
Зорин А.А., Аниканов А.А., магистранты Mikhalchenkov A.M., Tureva A.A., Zorin, A.A., Anikanov A.A.
ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет»
Bryansk State Agrarian University
Реферат. Повышение служебных свойств деталей сельскохозяйственной техники нередко достигается путем упрочнения рабочих поверхностей наплавкой абразивостойких покрытий. В свою очередь, обеспечение долговечности этих изделий связано с их восстановлением. Многообразие (по маркам) электродов для проведения упрочняющей наплавки часто ставит вопрос об их рациональном выборе в соответствие с предварительной термической обработкой рабочей поверхности изделия. Прежде всего, сказанное относится к термоупроч-ненным деталям рабочих органов почвообрабатывающих орудий. Между тем работы по данному вопросу весьма малочисленны, а порой и противоречивы, хотя необходимость в их решении назрела. Поэтому целью исследований стало выявление влияния термоупрочнения стали 65 г на твердость износостойкой наплавки. При проведении экспериментов использовались широко распространенные марки электродов: НР-70; ОЗН-400М; Т-590; МР-3. Наплавка проводилась на пластины из стали 60С2, термоупрочненные на твердость 45HRC. В экспериментах использовался метод Роквелла; измерения проводились по шкале C. Результаты исследований показали, что для валиков, сформированных электродами НР-70 и ОЗН-400Мтвердость возрастает до 11-12 единиц, и это говорит о существенном влиянии пред-
варительного термоупрочнения опытного образца. В свою очередь твердость металла, сформированного электродами Т-590 и МР-3 не изменяется. Таким образом предварительная термическая обработка может оказывать влияние на твердость наплавленного металла в конкретных случаях и в зависимости от химического состава электродного материала. Наличие большого количества углерода и комплексное легирование стержня электрода обеспечивает неизменность твердости поверхности наплавки.
Abstract. Improving the service properties of agricultural machinery parts is often achieved by strengthening the working surfaces by overlaying abrasive-resistant coatings. In turn, ensuring the durability of these products is connected with their restoration. The variety (by brand) of electrodes for strengthening surfacing often raises the question of their rational choice in accordance with the preliminary heat treatment of the working surface of the product. First of all, the above applies to the heat-strengthened parts of the working bodies of tillage tools. Meanwhile, the scientific papers on this issue is not numerous, and sometimes contradictory, although the need for its solution is overdue. Therefore, the objective of the research was to identify the effect of 65 g steel thermostrengthening on the hardness of wear-resistant surfacing. In the experiments, the widely used brands of electrodes were used: HP-70; OZN-400M; T-590; MR-3. The surfacing was carried out on plates made of 60C2 steel, thermostrengthened for the hardness of 45HRC. The Rockwell method was applied in the experiments; measurements were carried out on the Celsius scale. The results of the studies showed that the hardness increases to 11-12 units for the rollers formed by the HP-70 and 0ZN-400M electrodes, and this indicates a significant influence of the preliminary thermal hardening of the prototype. In turn, the hardness of the metal formed by the T-590 and MR-3 electrodes does not change. Hence, pre-heat treatment can affect the hardness of the welded metal in specific cases and depending on the chemical composition of the electrode material. The presence of a large amount of carbon and the complex alloying of the electrode rod ensures the firm hardness of the welding surface.
Ключевые слова: термоупрочнение, износостойкость, наплавка, твердость.
Key words: thermal strengthening, wear resistance, surfacing, hardness.
Введение. Постановка задачи. Для упрочнения и восстановления деталей, эксплуатирующихся в абразивной среде нередко используется ручная электродуговая наплавка электродными материалами, обеспечивающими высокую твердость наплавленного металла [1, 2]. Нужно отметить, многообразие (количество марок и составов) наплавочных материалов, предназначенных для повышения сопротивляемости абразивному изнашиванию рабочих поверхностей деталей. Среди публикаций, посвященных подобного рода технологическим воздействиям [3, 4], сведения о влиянии предварительного термоупрочнения на изменения механических свойств наплавленного такими электродами слоя, малочисленны и порой противоречивы [5, 6].
Поэтому задачей исследования стало выявление влияния термоупрочнения стали 65Г на твердость износостойкой наплавки, электродами различных марок. Сталь 65Г после термоупрочнения не редко применяется для изготовления и восстановления деталей рабочих органов почвообрабатывающих орудий [7, 8].
Материалы, образцы, приборы, методика. В качестве наплавочных материалов при проведении экспериментов использовались наиболее распространенные электроды отечественных производителей: НР-70; ОЗН-400М; Т-590; МР-3 [9].
Для полного раскрытия темы авторы считают необходимым изложить основные характеристики вышеозначенных наплавочных материалов.
Электроды НР-70 предназначены для наплавки деталей, работающих в условиях интенсивных ударных нагрузок и трения по металлу; они обеспечивают твердость наплавленного металла в границах значений 32,5-42,5HRC. Согласно ГОСТ 10051-75 их химический состав представлен следующими элементами (%): C-0,27; Mn-1,7; Si-0,10; Cr-0,7; Mo-0,7; S-0,022; P-0,025.
Электроды ОЗН-400М используются для наплавки конструктивных элементов из уг-
леродистых и низколегированных сталей, эксплуатирующихся в условиях трения и ударных нагрузок. Они обеспечивают твердость наплавленного металла около 45,0 ИКС В соответствии с ГОСТ 9466-75 имеют следующий химический состав (%): С-0,13; Мп-3,5; 81-1,7; 80,020; Р-0,030.
Назначением электродов Т-590 является наплавка деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания различных форм при умеренных ударных нагрузках. Т-590 обеспечивают твердость наплавленного металла в 61 НКС. Согласно ГОСТ 9466-75 в их состав входят следующие элементы (%): С-3,2; Мп-1,2; 81-2,2; Сг-25,0; В-1,0. Такой состав позволяет обеспечить наличие, карбидов и карбоборидов в наплавленном металле.
Сварочные электроды МР-3 используются для сварки углеродистых и низколегированных сталей. Так как МР-3 относится к сварочным материалам его механической характеристикой является предел прочности (на растяжение) сварочного соединения, поэтому в нормированных показателях значение твердости отсутствует. В соответствии с ГОСТ 946675 в химический состав входят (%): С-0,8; Мп-0,58; 81-0,17; 8-0,030; Р-0,035.
Наплавка осуществлялась на образцы из стали 65Г прямоугольной формы (рисунок 2б), вырезанные из выбракованных ножей плуга ПСКу-10 с исходной твердостью 45НКС. Такая твердость соответствует закалке высокоуглеродистых сталей в масле и последующим среднем отпуске. При проведении наплавочных работ соблюдались условия, при которых термический режим наплавки образцов соответствовал термическому режиму наплавки натурных деталей.
Параметры режима наплавки и сварочное оборудование, применяемые для подготовки опытных образцов приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Режимы наплавки и сварочное оборудование, при изготовлении образцов
Марка Диаметр Сила сварочного Источник питания Полярность
электрода электрода ёэ,мм тока, 1св, А сварочной дуги
НР-70 4 170-190 ВД -306 С1 обратная
ОЗН-400М 4 140-160 ВД -306 С1 обратная
Т-590 4 200-220 ВД -306 С1 прямая
МР-3 4 160-200 ВД -306 С1 обратная
Твердость экспериментальных образцов определялась методом Роквелла по шкале С (НКС) на модернизированном твердомере ТК-2. Выбор шкалы С был продиктован значительной твердостью основного металла и металла наплавленных валиков. Достоверность результатов достигалась нанесением не менее 10 отпечатков (рис. 2а б) и последующим вычислением среднего значения. Для обеспечения удобства измерений и повышении их точности поверхность валика подвергалась чистовому фрезерованию с обильным охлаждением на глубину 0,20-0,25 мм. Места измерений обозначены точками (рис. 2а). Для снижения внешних вибраций от окружающей среды прибор устанавливался на специальных опорах, а измерения проводились в вечернее время, когда присутствие внешних воздействий минимально.
Рисунок 1 - Твердомер ТК-2
Рисунок 2-Измерение твердости наплавленного валика (а-схема измерений; б-натурный образец)
Результаты и их анализ. Полученные результаты сведены в таблицу 2.
Исходя из них следует отметить, что для валиков, сформированных электродами НР-70 и ОЗН-400М имеет место увеличение твердости по сравнению с оговоренной техническим условием. Это говорит о существенном влиянии предварительного термоупрочнения основного металла на механические свойства валиков. Причем параметр ёНЯС, показывающий разность между нормированной твердостью и средним значением НЯС валика может достигать от 11 до 12 единиц. То есть наличие закаленной структуры, которая представляет собой нижний бейнит, изменение твердости достаточно существенно. В связи с этим можно полагать, что применение таких электродов в качестве наплавочных материалов целесообразно, так как увеличение НЯС достигается за счет фазовых превращений, а не путем увеличения в электродном материале легирующих элементов. Более того из ряда источников [10] известно, что повышение твердости наплавленного металла более 53НЯС не всегда приводит к росту абразивной износостойкости.
Таблица 2 - Твердость наплавленных валиков
Марка электрода HP -70 ОЗН-400М Т-590 МР-3
HRC min 52 50 60 19
HRC 53 54 61 23
HRC max 55 57 64 32
AHRC 3 7 4 13
Нормированная твердость 32,5-42,5 42 61 -
Изменения твердости d HRC 11 12 0 -
Между тем, твердость металла валика, сформированного электродами Т-590 не изменяется по сравнению с НЯС установленной технологическими нормативами. Следует полагать, что это обусловлено с присутствием в структуре наплавленного металла карбидов и карбоборидов [11].
Аналогичная ситуация наблюдается в случае применения для наплавки электродов углеродистых и легированных сталей т.е термоупрочнение не оказывает влияния на изменение твердости. По-видимому, это связанно с минимальным количеством углерода в стержне электрода.
Выводы. 1. При наплавке электродами НР-70 и ОЗН-400М твердость металла валика существенно увеличивается (на 11 - 12 единиц).
2. Предварительное термоупрочнение стали 65Г не приводит к изменению твердости наплавленного электродами Т-590 и МР-3 металла.
3. Электроды НР-70 и ОЗН-400М могут быть использованы для упрочнения деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания.
Библиографический список
1. Михальченков А.М., Козарез И.В., Горбачев Р.В. Влияние наплавочного армирования на изнашивание восстановленных лемехов компании Фогель и Ноот // Тр. ГОСНИТИ. 2013. Т. 111, №. 1. С. 50-55.
2. Феськов С.А., Кожухова Н.Ю., Михальченкова М.А. Методы восстановления с одновременным упрочнением составных лемехов импортного производства // Конструирование, использование и надежность машин с.-х. назначения: сб. тр. Брянск, 2020. С. 65-71.
3. К анализу технологий устранения лучевидных износов деталей почвообрабатывающих орудий / И.В. Козарез, А.А. Тюрева, Т.А. Ермакова, М.В. Смирнов // Конструирование, использование и надежность машин с.-х. назначения: сб. тр. Брянск, 2017. С. 137-144.
4. Цыганов А.А., Михальченкова М.А., Лавров В.И. Об изменении твердости термо-упрочненных лемехов после их восстановления привариванием режуще-лезвийной части // Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения: сб. тр. Брянск, 2017. С. 132-137.
5. Сидоров С.А., Миронов Д.А., Зволинский В.Н. Результаты научно-практических исследований повышения технического уровня рабочих органов плугов общего назначения // Технический сервис машин. 2018. Т. 131. С. 114-125.
6. Барон А.А. Оперативная оценка склонности материалов к хрупкому разрушению на основе измерения твердости при различных температурах и скоростях деформации: автореф. дис. ... д-ра тех. наук. М., 1994.
7. Влияние термоупрочнения и знакопеременных эксплуатационных нагружений стали 65г на микротвердость области, наплавленной малоуглеродистыми электродами / А.М. Михальченков, С.А. Феськов, И.В. Козарез, В.Е. Ториков // Технология машиностроения. 2020. №. 1. С. 11-15.
8. Коломейченко А.В., Титов Н.В., Багринцев О.О. Перспективные метод, оборудование и материал для повышения ресурса почвообрабатывающих орудий // Ресурсосберегающие технологии при хранении и переработке сельскохозяйственной продукции: материалы XIV междунар. науч.-практ. семинара. 2018. С. 104-108.
9. Новые износостойкие наплавочные материалы в сельскохозяйственном машиностроении / ЯП. Лобачевский, С.А. Сидоров, Д.А. Миронов, В.К. Хорошенков, А.Е. Вайнер-ман, С.А. Пичужкин, С.А. Голосиенко, С.П. Чернобаев, М.А. Юрков // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2014. №. 6. С. 27-31.
10. Повышение ресурса и стойкости к абразивному изнашиванию долот лемехов наплавкой электродами с борсодержащей обмазкой / В.Ф. Аулов, В.П. Лялякин, А.М. Михальченков, С.А. Феськов, А.А. Тюрева // Сварочное производство. 2019. №. 7. С. 28-31.
11. Восстановление и модифицирование лопаток гтд наплавкой / В.Г. Климов, В.И. Никитин, С.С. Жаткин, К.В. Никитин, А.В. Когтева // Металлургия машиностроения. 2019. №. 4. С. 25-29.
12. Дьяченко О.В., Бельченко С.А., Белоус И.Н. Материально-техническая база сельского хозяйства - основа развития аграрного сектора России (на примере Брянской области) // Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. 2016. № 6. С. 27-31.
References
1. Mikhalchenkov A.M., Kozarez I. V., Gorbachev R.V. Influence of surfacing reinforcement on the wear of the restored ploughshares of the Vogel and Noot company // Trudy GOSNITI. 2013. V. 111, No. 1. Pp. 50-55.
2. Feskov S. A., Kozhukhova N. Yu., Mikhalchenkova M. A. Methods of restoration with simultaneous strengthening of component import production ploughshares // Design, use and reliability of agricultural machines. 2020. No. 1. Pp. 65-71.
3. Kozarez I. V., Tyureva A. A., Ermakova T. A., Smirnov M. V. The analysis of technologies for eliminating radial wear of tillage parts // Design, use and reliability of agricultural machines. 2017. No. 1. Pp. 137-144.
4. Tsyganov A.A., Mikhalchenkova M.A., Lavrov V. I. The change of the hardness of ther-mostrengthening ploughshares after their welding restoration of the cutting- blade part // Design, use and reliability of agricultural machines. 2017. No. 1. Pp. 132-137.
5. Sidorov S. A., Mironov D. A., Zvolinsky V. N. Results of scientific and practical studies of improving the technical level of working bodies of general-purpose plows // Technical service of machines. 2018. Vol. 131. Pp. 114-125.
6. Baron A.A. Operational assessment of the propensity of materials to brittle destruction based on the measurement of hardness at different temperatures and strain rates: Abstract of the dissertation of the Doctor of Technical Sciences. M., 1994.
7. Influence of thermal strengthening and alternating operational loads of 65g steel on the microhardness of the region deposited with low-carbon electrodes / A.M. Mikhalchenkov, S. A .Feskov, I.V. Kozarez, V.E. Torikov // Engineering technology. 2020. No. 1. Pp. 11-15.
8. Kolomeichenko A.V., Titov N. V., Bagrintsev O.O. Perspective method, equipment and material for increasing the resource of tillage tools // Resource-saving technologies in the storage and processing of agricultural products: materials of the XIV International Scientific and Practical Seminar. 2018. Pp. 104-108.
9. New wear-resistant surfacing materials in agricultural engineering / Ya. P. Lobachevsky, S. A. Sidorov, D. A. Mironov, V. K. Khoroshenkov, A. E. Vainerman, S. A. Pichuzhkin, S. A. Golosienko, S. P. Chernobaev, M. A. Yurkov // Agricultural Machinery and Technologies. 2014. No. 6. Pp. 27-31.
10. Improving the resource and resistance to abrasive wear of ploughshare bits by surfacing with boron-containing coating electrodes / V. F. Aulov, V. P. Lyalyakin, A.M. Mikhalchenkov, S. A. Feskov, A. A. Tyureva // Welding production. 2019. No.7. Pp. 28-31.
11. Restoration and modification of GTD blades by surfacing/ V. G. Klimov, V. I. Nikitin, S. S. Zhatkin, K. V. Nikitin, A. V. Kogteva // Metallurgy of mechanical engineering. 2019. No. 4. Pp. 25-29.
12. Dyachenko O.V., Belchenko S.A., Belous I.N. The material and technical base of agriculture is the basis for the development of the agricultural sector of Russia (on the example of the Bryansk region ) // Economics of agricultural and processing enterprises. 2016. No. 6. Pp. 27-31.
УДК 625.85:675.017.88
К ВОПРОСУ ВЫБОРА СОСТАВА ГРАВИЯ КАК ИЗНОСОСТОЙКОГО НАПОЛНИТЕЛЯ В КОМПОЗИТАХ С ЭПОКСИДНОЙ МАТРИЦЕЙ
Choosing the Gravel Composition as a Wear-Resistant Filler in Epoxy Matrix Composites
Михальченков А.М., д-р техн. наук, профессор, Козарез И.В., канд. техн. наук, доцент,
Борщевский И.А., магистрант MikhalchenkovM.A., KozarezI.V., BorshchevskyI.A.
ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет» Bryansk State Agrarian University
Реферат. Широкое применение современных композиционных материалов распространяется и на производственный процесс ремонта машин. В последнее время рядом учебных и научно исследовательских организаций разработаны новые абразивостойкие композиты на основе эпоксидных составов и дисперсного наполнителя - диоксида кремния. Проведенный учёными кафедры технического сервиса научный поиск показал, что существенное увеличение стойкости к абразивному изнашиванию можно достичь при увеличении диаметра частицы наполнителя, поэтому внимание исследователей было направлено на изучение возможностей гравия. Однако, существование различных видов этого материала (гранитный, кварцитовый, известняковый и шлаковый) делает необходимым проведение анализа их свойств с целью выбора группы гравия, который обеспечивает максимальную абразивную
