Исследование физико-механических свойств электроискровых покрытий

Язык труда и переводы:
УДК:
621.793.79
Дата публикации:
20 мая 2022, 13:12
Категория:
Инновационные технологии ремонта, реновации и восстановления в машиностроении
Аннотация:
Проведено исследование микротвердости и фреттинг-коррозионной стойкости и поиск оптимальных параметров нанесения электроискрового покрытия, обеспечивающих нанесение прочного и плотного покрытия для восстановления посадочных мест под подшипники в корпусных деталях. Исследована модификация электроискрового покрытия методом поверхностной пластической деформации. Достигнуты увеличение фреттинг-коррозионной стойкости в 1,9 раз и микротвердости в 2 раза.
Ключевые слова:
электроискровая обработка, микротвердость, фреттинг-коррозионная стойкость, поверхностная пластическая деформация
Основной текст труда

Введение

Электроискровая обработка является перспективной технологией для восстановления изношенных деталей машин, поскольку позволяет наносить любой электропроводящий материал на металлическую поверхность без больших тепловложений в деталь и получать покрытия с хорошей адгезией и требуемыми свойствами, такими как высокая твердость и износостойкость, жаропрочность [1].

Методика исследований

При определении микротвердости применялся микротвердомер ПМТ-5. Для исследований были подготовлены 4 образца из легированного серого чугуна. На первых двух образцах были нанесены комбинированные покрытия из бронзы БрКМц3-1 и меди М1 с помощью установки БИГ — 5 на режиме 2 для первого образца и на режиме 4 для второго образца. На третий и четвертый образцы был нанесен сплав Н20Х80 на режимах 2 и 3 соответственно.

Исследования фреттинг-коррозионной стойкости были проведены по методике методика ГОСТ 23.211–80 [2] на модернизированной экспериментальной установке, разработанной в ФГБНУ ФНАЦ ВИМ.

Линейный износ W рассчитывался по формуле:

  W_{i}=\Delta {G_{i}}/{(g\cdot S)} , (1)

где ΔGi  — изменение массы i -го образца при испытании, кг; g — плотность изношенного материала, кг/м3; S — контурная площадь контакта образцов, м2.

Интенсивность изнашивания испытываемого материала рассчитывалась по формуле

  I=\sum {W_{i}}/(2A\cdot N\cdot k) ,  (2)

где А — амплитуда, мкм; N — количество циклов испытаний; k — количество испытанных образцов.

Стендовые сравнительные испытания на фреттинг-коррозионную стойкость проводились для сопряжений с материалами: «высокопрочный чугун ВЧ 50-2 — сталь 45», «сталь 40Х+ЭИО БрКМц3-1 — сталь 40Х».

Также исследована возможность обработки электроискровых покрытий за счет проведения поверхностной пластической деформации. Данный метод применяется для постобработки различных видов покрытий при ремонте для улучшения их свойств [3]. Для проведения исследования влияния поверхностной пластической деформации на свойства покрытий был разработан стенд для проведения дробеструйной обработки, в который помещались образцы с электроискровым покрытием из БрКМц3-1 [4]. Образцы обстреливались шариками из ШХ-15 со средней кинетической энергией 0,05 Дж. Покрытия, подвергнутые поверхностной пластической деформации, были сравнены с покрытиями, которые не были обработаны.

Результаты экспериментальных исследований

По результатам исследований наибольшей микротвердостью обладал слой М1 на втором образце, которая составила 569 HV. При увеличении режима увеличивается микротвердость, но покрытие при этом образуется менее равномерно, поэтому оптимальными режимами для нанесения электроискровых покрытий являются 2–4.

По результатам испытаний интенсивность износа чугунного образца составила 1,8×10–8, а у образца с электроискровым покрытием 9,2×10–9, что меньше интенсивности эталонного образца в 1,9 раз. Таким образом, электроискровое покрытие из БрКМц3-1 обладает большей фреттинг-коррозионной стойкостью, что позволяет применять при восстановлении посадочных мест в корпусных деталях.

По результатам исследований влияния поверхностной пластической обработки средняя микротвердость необработанного покрытия составила 250HV, при этом микротвердость была одинакова на всех глубинах. У обработанного электроискрового покрытия максимальная микротвердость составила 500HV, при этом данное значение было замерено на глубине 0,05 мм от поверхности покрытия. Затем шло постепенное уменьшение микротвердости до значений 250HV. Таким образом, с помощью поверхностного пластического деформирования возможно увеличение твердости покрытия до 2-х раз, что положительно сказывается на его износостойкости.

Заключение

На основании полученных данных можно сделать вывод о том, электроискровую наплавку можно применять для восстановления изношенных посадочных мест или формирования антифрикционных покрытий. При этом можно усовершенствовать покрытия путем проведения поверхностной пластической деформации.

 

Литература
  1. Бурумкулов Ф.Х., Иванов В.И. Состояние и развитие электроискровых технологий и оборудования в России и за рубежом. Труды ГОСНИТИ, 2012, т. 109, № 2, с. 127–139.
  2. ГОСТ 23.211–80. Обеспечение износостойкости изделий. Метод испытаний материалов на изнашивание при фреттинге и фреттинг-коррозии. Москва, Изд-во Стандартов, 1980, 16 с.
  3. Мнацаканян В.У. Применение комбинированных методов обработки при ремонте чугунных кулачков. Горный информационно-аналитический бюллетень, 2014, № S5–3, с. 1–8.
  4. Аулов В.Ф., Иванов В.И., Евсюков А.А. Устройство для упрочняющей обработки деталей пластической деформацией потоком рабочих тел. Патент 2755497 C1 Российская Федерация, 2021, бюл. № 26, 8 с.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.