CC BY
6
The article investigates the dependence of the influence of ambient humidity on the strength of corrugated cardboard containers, considers various means of fastening a stack of corrugated boxes, presents their advantages and disadvantages, and based on them, the most optimal means of fastening is selected, a mathematical model of the dependence of the thickness of the shrink film on the height of the stack is constructed.
Key words: corrugated cardboard, transport containers, the influence of environmental humidity on corrugated boxes, steel and plastic tapes, shrinkable and tensile film, mathematical modeling.
Sudoplatova Alena Dmitrievna, masters, AD990919S@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Scientific supervisor - Pantyukhina Elena Viktorovna, candidate of technical sci-ence, docent, e.v.pant@mail.ru, Russia, Tula, Tula state university
УДК 621.792.3(015.4)
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-12-623-626
ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЙ АЗОТОУГЛЕРОДИСТЫЙ ПАСТООБРАЗНЫЙ КАРБЮРИЗАТОР С ТЕРМООБРАБОТКОЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ, ВОССТАНОВЛЕННЫХ ГАЛЬВАНИКОЙ
В.Н. Гадалов, С.Н. Кутепов, Ю.В. Скрипкина, А.А. Калинин
В статье представлены сведения по применению высокоактивного азотоуглеродистого пастообразного карбюризатора и термической обработки для повышения эксплуатационных свойств стальных изделий, восстановленных гальваническими покрытиями. Исследовано влияние режимов нит-роцементации в пастообразном карбюризаторе на структуру и свойства железных гальванических покрытий. Обоснованы рекомендации по выбору режимов нитроцементации для упрочнения стальных изделий после восстановления железнением. Показано, что для получения повышенной усталостной прочности и износостойкости от восстановленных деталей после железнения, они обязательно подвергаются химико-термической обработке: нитроцементации при 650 °С; закалке с этой температуры и последующему отпуску при 150 °С.
Ключевые слова: гальванические покрытия, железнение, хлористый электролит, химико-термическая обработка, нитроцементация, паста, карбюризатор, закалка, отпуск, карбонитрид.
Гальванические (электролитические) покрытия широко применяются в ремонтном производстве при восстановлении стальных деталей, имеющих относительно небольшие износы (0,3...0,5 мм), при этом наиболее широкое применение находит электролитическое железнение. Этот способ восстановления отличается высокой производительностью, простотой и невысокой стоимостью оборудования и материалов, возможностью одновременного наращивания большого количества деталей, автоматизация процесса. Однако, наряду с положительными сторонами, упомянутыми выше, электролитическое железнение имеет ряд недостатков, а именно: низкую усталостную прочность восстановленных деталей, недостаточно прочное сцепление железного покрытия с основой (в частности, с легированными сталями) и, во многих случаях, недостаточную износостойкость. В связи с этим ресурсы деталей, восстановленных железнением, заметно ниже ресурсов новых деталей.
С целью повышения долговечности деталей, восстановленных железными покрытиями, предлагаются различные способы упрочнения, из которых наиболее рациональным следует признать химико-термическую обработку, в частности нитроцементацию [1-9, 11-13, 16].
Настоящая работа посвящена исследованию влияния режимов нитроцементации в высокоактивном пастообразном карбюризаторе на структуру и свойства железных гальванических покрытий с целью разработки рациональной технологии упрочнения стальных деталей, восстановленных железнени-ем.
Результаты и их обсуждение. Для осаждения железных покрытий на стальные изделия был использован хлористый электролит, осаждение проводилось на переменном асимметричном токе с коэффициентом асимметрии ß = 6, катодная плотность тока (30...40)А/дм2. Микроструктура железного осадка представлена на рис. 1.
Нитроцементованный слой, полученный при температуре 650 °С, имеет на поверхности тонкую пленку е-карбонитрида, под которой на глубину примерно 0,05 мм простирается зона азотистого аустенита с вкраплениями мелких карбонитридов. Эта зона плавно переходит в структуру железного покрытия, причем покрытие отделено от основы четкой границей (рис. 2). При закалке нитроцементован-ного слоя в нем возникают значительные сжимающие напряжения, что приводит к его высокой усталостной прочности, а большая твердость карбонитридной корки и нижележащих зон - к высокой износостойкости.
Рис. 1. Микроструктура железного осадка стали 20Х, полученного из хлористого электролита
на асимметричном токе, *500
Нитроцементация по рекомендации [10, 14], проводилась в высокоактивном пастообразном карбюризаторе следующего состава (% масс): сажа газовая - 60; железосинеродный калий [К4Fе(СN)6] -30; углекислый натрий (Ыа2СО3) - 10; пастообразующая жидкость - водный раствор карбометилцеллю-лозы (клей КМЦ). Компоненты пасты в порошкообразном состоянии тщательно перемешивались и разводились клеем до консистенции густой пасты. Паста наносилась на образцы слоем (1,5... 2) мм и высушивалась.
Образцы с сухим нитроцементующим покрытием упаковывались в контейнер с наполнителем в виде смеси чугунной стружки с сажей. Контейнер помещался в печь, разогретую, до заданной температуры и выдерживался там необходимое время. После нитроцементации образцы выгружались из контейнера, подвергались заданной термообработке, и использовались для определения микротвердости, усталостной прочности и износостойкости. Усталостную прочность определяли неразрушающим вихретоко-вым способом по методике [15], износостойкость - на машине трения СМЦ-2 в условиях граничного трения (контртело-чугун СЧ18) с добавлением в смазку абразива (10 г на 1 л). Результаты эксперимента представлены в таблице.
Рис. 2. Микроструктуры железных электролитических покрытий нитроцементованных в течение трех часов при температуре 650 °С
Материал, упрочняющая обработка Микротвердость Нцш, МПа Предел выносливости а-1, МПа Интенсивность изнашивания, г/ч-10-3
Сталь 20Х, нормализация 1450 308 11,5
Железное покрытие без термообработки 3605 199 12,2
Железное покрытие, нитроцементация (650 °С,3 ч), закалка в воде, отпуск при 150 °С 11885 420 1,9
Железное покрытие, нитроце-ментация (650 °С,3 ч), закалка в воде, отпуск при 350 °С 10495 348 2,3
Как видно из экспериментальных данных, нитроцементация в пастообразном карбюризаторе радикальным образом изменила свойства железных электролитических осадков. Нитроцементация как при низких, так и при высоких температурах многократно (в 6...7,5 раз) повышает микротвердость покрытий. При этом наивысшая твердость получается при низкотемпературной нитроцементации с непосредственной закалкой в воде. Повышение температуры нитроцементации не приводит к повышению твёрдости электролитического железа. Низкотемпературная нитроцементация (650 °С), значительно повышая твердость железного покрытия (т. е. увеличивая его предел текучести), повышает и его предел выносливости. Причем это повышение весьма значительно. Усталостная прочность нитроцементованных образцов с железными осадками на поверхности, как показали наши исследования, не только выше прочности таких же образцов без нитроцементации (более чем в 2 раза), но и выше чем усталостная прочность основного металла без покрытия.
Заключение. Таким образом, можно заключить, что нитроцементация железных электролитических покрытий значительно повышает их эксплуатационные свойства, такие как износостойкость и усталостную прочность. Если от восстанавливаемой детали необходимо получить максимальную усталостную прочность и высокую износостойкость, то после нанесения железного покрытия ее необходимо подвергнуть нитроцементации при температуре 650 °С, закалить с этой температурой и отпустить при 150 °С.
Список литературы
1. Ворошилин Л.Г., Менделеева О.П., Сметкин В.А. Теория и технология химико-термической обработки металлов и сплавов. Минск: БНТУ, 2006. 198 с.
2. Прженосил Б. Нитроцементация. М.: Машиностроение, 1969. 212с.
3. Химико- термическое упрочнение электроосажденных сплавов на основе железа / В.Н. Гада-лов, В.В. Серебровский, С.Г. Емельянов, Н.А. Кореневский, Ю.П. Гнездилова, Д.Н. Романенко // Технология металлов. 2008. № 2. С. 37-40.
4. Алиев А.А., Ампилогов А.Ю., Алиев А.А. Цементация и нитроцементация автотракторных деталей в кипящем слое // Металловедение и термическая обработка металлов. 2009. № 4 (646). С. 31-33.
5. Применение низкотемпературной нитроцементации для повышения долговечности коленчатых валов автотракторных двигателей, восстановленных наплавкой / В.Н. Гадалов, Д.Н. Романенко, Д.В. Колмыков, Н.А. Кореневский, Е.В. Чернышева, Т.Н. Зиборова // Вестник машиностроения. 2010. № 11. С. 23-25.
6. Некоторые аспекты самозатачиваемости нитроцементованных лезвий ножей / В.Н. Гадалов, В.Г. Сальников, О.А. Бредихина, А.В. Ляхов, Д.В. Климов // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2011. № 10. С. 34-36.
7. Повышение работоспособности плунжерных пар из стали (17...20)ХГТ комбинированной нитроцементацией / В.Н. Гадалов, В.Р. Петренко, Ю.В. Скрипкина, Т.Н. Розина, Р.В. Бобрышев, Ю.В. Болдырев // Заготовительные производства в машиностроении. 2012. № 8. С. 43-44.
8. Исследование окисления доэвтектоидных сталей, легированных хромом и титаном при нитроцементации / В.Н. Гадалов, С.В. Сафонов, Е.Ф. Романенко, А.В. Филонович // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2013. Т. 9. № 4. С. 116-119.
9. Дополнительная химико-термическая обработка конструкционных сталей с использованием азотисто-углеродистых карбюризаторов / В.Н. Гадалов, С.В. Сафонов, А.Г. Романенко, В.Г. Сальников, Н.А. Кореневский // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2014. Т. 10. № 2. С. 56-60.
10. Надежный хлористый электролит, применяемый для восстановления и упрочнения деталей машин композиционными электрохимическими покрытиями / В.Н. Гадалов, Н.М. Игнатенко, А.Л. Жела-нов, Т.Н. Розина // В сб.: «Прогрессивные технологии и процессы». Сб. науч. статей 2-й Международной молодежной научно-практической конференции: в 3-х томах. Курск: ЗАО «Университетская книга», 2015. Т. 1. С. 229-233.
11. Применение нитроцементации для увеличения работоспособности узлов топливных насосов / И.В. Ворначева, В.Н. Гадалов, А.В. Филонович, О.А. Тураева, И.А. Макарова // В сб.: «Перспективное развитие науки, техники и технологий». Сб. науч. статей 6-й Международной научно-практической конференции. Курск: ЗАО «Университетская книга», 2016. С. 38-40.
12. Гадалов В.Н., Петренко В.Р., Ляхов А.В. Химико-термическая и электрофизическая обработка сплавов и покрытий. М.: Аргамак-Медиа, 2017. 388 с.
13. Перспективные процессы химико-термической обработки конструкционных сталей / В.Н. Гадалов, И.А. Макарова, А.В. Ляхов, В.И. Ляхов, В.В. Стародубцев, И.В. Минаев, А.Е. Гвоздев, С.Н. Ку-тепов, А.А. Калинин // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 12. С. 567-575.
14. Гадалов В.Н., Филатов Е.А., Макарова И.А., Филонович А.В. Электролитические железо-фосфорные композитные покрытия с наполнителем из карбида вольфрама, а также железомолибденовые и железовольфрамовые покрытия // В сб.: «Современное состояние и перспективы развития науки и образования». Сб. статей III Международной научно-практической конференции. Петрозаводск, 2020. С. 55-66.
15. Гадалов В.Н., Губанов О.М., Филонович А.В., Ворначева И.В. Идентификация размеров дефектов при вихретоковом контроле // Справочник. Инженерный журнал. 2021. № 11 (296). С. 16-19.
16. Гадалов В.Н., Петренко В.Р., Сафонов С.В., Филатов Е.А., Филонович А.В. Материаловедение и металловедение сварки. М.: Инфра-Инженерия, 2021. 308 с.
Гадалов Владимир Николаевич, д-р техн. наук, профессор, gadalov-vn@yandex.ru, Россия, Курск, Юго-Западный государственный университет,
Кутепов Сергей Николаевич, канд. пед. наук, доцент kutepovsn@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого,
Скрипкина Юлия Владимировна, канд. техн. наук, доцент, Julia_skr@mail.ru, Россия, Курск, Юго-Западный государственный университет,
Калинин Антон Алексеевич, заместитель директора по коммерческим вопросам издательства ТулГУ, antony-ak@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
HIGHLY EFFICIENT NITROGEN-CARBON PASTY CARBURETOR WITH HEAT TREATMENT TO IMPROVE THE PERFORMANCE PROPERTIES OF STEEL PARTS RESTORED BY ELECTROPLATING
V.N. Gadalov, S.N. Kutepov, Yu.V. Skripkina, A.A. Kalinin
The article presents information on the use of a highly active nitrogen-carbon paste carburetor and heat treatment to improve the performance properties of steel products restored by electroplating. The influence of nitrocementation modes in a paste-like carburetor on the structure and properties of iron electroplating coatings is investigated. The recommendations on the choice of nitrocementation modes for hardening steel products after iron reduction are substantiated. It is shown that in order to obtain increased fatigue strength and wear resistance from the restored parts after ironing, they are necessarily subjected to chemical and thermal treatment: nitrocementation at 650 °C; quenching from this temperature and subsequent tempering at 150 °C.
Key words: electroplating, ferruginization, chloride electrolyte, chemical and thermal treatment, ni-trocementation, paste, carburetor, quenching, tempering, carbonitride.
Gadalov Vladimir Nikolaevich, doctor of technical science, professor, gadalov-vn@yandex.ru, Russia, Kursk, Southwest State University,
Kutepov Sergey Nikolaevich, candidate of pedagogical science, associate professor, kutepovsn@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University,
Skripkina Julia Vladimirovna, candidate of technical sciences, associate professor, Julia_skr@mail.ru, Russia, Kursk, Southwest State University,
Kalinin Anton Alekseevich, Deputy Director for Commercial Affairs of TulSU Publishing House, an-tony-ak@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.879.064
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-12-626-630
ЭФФЕКТИВНОЕ РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ ОДНОКОВШОВОГО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЭКСКАВАТОРА
Г.Г. Бурый
В статье приводится актуальность применения одноковшовых гидравлических экскаваторов. Описываются конструктивные недостатки существующего рабочего оборудования одноковшовых гидравлических экскаваторов. Приведена конструкция рабочего оборудования, позволяющая увеличить эффективность работы одноковшового гидравлического экскаватора. Приведено обоснование повышения эффективности экскаватора от использования предлагаемого оборудования.
Ключевые слова: экскаватор, ковш, копание, эффективность, рабочее оборудование.
Операции по разработке грунта используются в различных сферах промышленности. Добыча полезных ископаемых, строительство зданий и дорог, коммунальное хозяйство - это неполный перечень работ, зависящих от разработки грунта. Данную операцию выполняет преимущественно одноковшовый гидравлический экскаватор. От эффективности работы данных машин зависят затраты на их эксплуатацию. Затраты на горюче-смазочные материалы, требующие ремонта в процессе эксплуатации отдельные
