По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 662.15

Анализ гибридных и комбинированных технологий для повышения износостойкости деталей машин

Балтин Б. А. начальник отдела техники и технологии, компания «Галика», 119334, Россия, Москва, Пушкинская наб., д. 8a
Яковлева А. П. канд. техн. наук, доцент, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 105005, Москва, ул. 2-я Бауманская, д. 5, е-mail: yakovleva525@mail.ru

Проведен анализ существующих методов гибридных и комбинированных технологий для повышения износостойкости деталей машин. Дана подробная оценка каждого метода, отмечены достоинства и недостатки. Авторами представлен метод комбинированной обработки, который заключается в последовательном выполнении электромеханической обработки и алмазном выглаживании. Приведены режимы разработанного метода, даны результаты испытаний на износостойкость. Сделаны выводы, что комбинированные методы обработки, основанные на комплексном воздействии на заготовку давлением, электрическим током или магнитным полем, могут создать резерв для повышения не только одного эксплуатационного показателя — износостойкости, но и комплекса показателей.

Литература:

1. Bagherifard, S., Guagliano, M. Fatigue behaviour of a low allow steel with nanostructured surface obtained by severe shot peening // Engineering Fracture Mechanics. 2012 Vol. 81. P. 56–68.

2. Statnikov, E. Sh., Vityazev, V. N., Korolkov, O.V. Study of comparative characteristics of ultrasonic impact and optimization of deformation treatment processes // The Fourth International // Conference on Mathematical Modeling and Computer Simulation of Materials Technologies, MMT. 2006 P. 110–119.

3. Klimenov, V. A., Kovalevskaya, Zh. G., Nekhoroshkov, O. N., Uvarkin, P. V., Tolstov, V.P. Increasing the lifetime of wheels, rails, shafts and axes using ultrasonic processing of surfaces // Proceedings of the 14th International Conference on Metallurgy and Materials METAL 2005, Czech Republic, Hrades nad Moravici, Ostrava, May 24–26. 2005 P. 214–221.

4. Блюменштейн, В. Ю., Смелянский, В.М. Механика технологического наследования на стадиях обработки и эксплуатации деталей машин. — Москва: Машиностроение, 2007. — 350 с.

5. Берлин, Е. Б., Коваль, Н. Н., Сейдман, Л.А. Плазменная химико-термическая обработка поверхности стальных деталей. — Москва: Техносфера, 2012. — 464 с.

6. Yun-Tao, Xi, Dao-Xin, Liu, Dong Han. Improvement of corrosion and wear resistances of AISI-420 martensitic stainless steel using plasma nitriding at low temperature // Surface and Coatings Technology 202 (2008) 2577–2583.

7. Болдырев, А.И. Опыт промышленного применения комбинированных методов обработки // Нетрадиционные методы обработки: межвуз. сб. науч. тр. — Москва: Машиностроение, 2010. — Вып. 9, ч. 3. — С. 17–24.

8. Ochoa, E. A., Wisnivesky, D., Minea, T., Ganciu, M., Tauziede, C. Microstructure and properties of the compound layer obtained by pulsed plasma nitriding in steel gears // Surface and Coatings Technology 203 (2009) 1457–1461.

9. Герасимов, С. А., Куксенова, Л. И., Лаптева, В.Г. Структура и износостойкость азотированных конструкционных сталей и сплавов. — Москва: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. — 518 с.: ил.

10. Алехин, В.П. Физика прочности и пластичности поверхностных слоев материалов. — Москва: Наука, 1983. — 400 с.

11. Эдигаров, В.Р. Технологии и оборудование комбинированных способов электромеханической обработки. — Омск: ОАБИИ, 2014. — 280 с.

12. Дрозд, М.С. Инженерные расчеты упругопластической контактной деформации / М.С. Дрозд, М.М. Матлин, Ю.И. Сидякин. — Москва: Машиностроение, 1986. — 224 с.

13. Матлин, М.М. Особенности формирования упрочненного слоя при электромеханической обработке с динамическим силовым воздействием // Упрочняющие технологии и покрытия. — 2007. — №6 (30). — С. 38–41.

14. Кикин, Е. Ю., Пчелинцев, А. И., Русин, Е.Е. Абразивное изнашивание сталей после комбинированной ударно-волновой и лазерной обработки // Трение и износ. — 1990. — Т. П, №4. — С. 656–659.

15. Кикин, Е. Ю., Пчелицев, А. И., Русин, Е.Е. Механические свойства стали ЗОХГСА после комбинированной лазерной обработки // МИТОМ. — 1992. — № 11. — С. 35–36.

16. Макаров, А. В., Коршунов, Л. Г., Осинцева, А.Л. Влияние отпуска и фрикционного нагрева на износостойкость стали У8, закаленной лазером // Трение и износ. — 1991. — Т. 12, №5. — С. 870–878.

17. Горкунов, Э. С., Коган, Л. Х., Бараз, Э. М., Королев, А.Л. Контроль качества цементации изделий из стали 12Х2Н4А электромагнитными методами // Дефектоскопия. — 1993. — № 12. — С. 3–12.

18. Сафонов, А.Н. Изучение структуры и твердости поверхности железоуглеродистых сплавов после их оплавления лазерным излучением // Металловедение и термическая обработка металлов. — 1999. — №1. — С. 7–10.

19. Юрьев, А. Б., Чинокалов, В. Я., Ефимов, О. Ю. и др. Влияние плазменной обработки поверхности на структуру и твердость чугуна с шаровидным графитом // Металловедение и термическая обработка металлов. — 2006. — №6. — С. 34–37.

20. Сафонов, Е. Н. Структура и твердость чугуна после поверхностной закалки // Металловедение и термическая обработка металлов. — 2005. — №9. — С. 38–43.

21. Исхакова, Г.А. Структура и механические свойства поверхностного слоя сплавов WC–Co после алмазной ультразвуковой обработки // Сверхтвердые материалы. — 1991. — №5. — С. 54–61.

22. Киричек, Г. В., Тарельчик, В. Б., Жарков, П. Е., Антошевский, Б., Волошин, В.Е. Управление качеством поверхностных слоев валов роторов комбинированными технологиями электроэрозионного легирования и поверхностной пластической деформацией // Компрессорное и энергетическое машиностроение. — 2017. — №1 (47). — С. 22–27.

23. Тарельник, В. Б., Марцинковский, В.С. Повышение износостойкости колец торцовых уплотнений ЭЭЛ трущихся поверхностей // Труды 9‑й Междунар. конф. «Герметичность, вибронадежность и экологическая безопасность насосного и компрессорного оборудования». — Сумы, 1999. — Т. 1. — С. 254–265.

24. Иванов, В. И., Бурумкулов, Ф.Х. Состояние и развитие электроискровых технологий и оборудования в России и за рубежом // Труды ГОСНИТИ. — 2012. — Т. 109, ч. 2. — С. 127–139.

25. Тарельник, В.Б. Управление качеством поверхностных слоев деталей комбинированным электроэрозионным легированием. — Сумы: ВИДАВНИЦТВО «МакДен», 2002. — 324 с.

26. Тарельник, В.Б. Исследование влияния режимов электроискрового упрочнения на качественные параметры покрытий // Конструирование и производство транспортных машин. — Киев, 1994. — Вып. 24. — С. 103–107.

27. Суслов, А. Г., Горленко, О.А. Экспериментально-статистический метод обеспечения качества поверхностей деталей машин: монография. — Москва: Машиностроение-1, 2003. — 303 с.

28. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) / Под ред. А.В. Чичинадзе. — Москва: Машиностроение, 2003. — 576 с.

29. Трибология: Исследования и приложения: Опыт США и стран СНГ / Под. ред. В.А. Курбатова. — 2018. — 350 с.

30. Туманов, Ю.Н. Плазменные, высокочастотные, микроволновые и лазерные технологии в химико-металлургических процессах. — ФИЗМАТЛИТ, 2010. — 968 с.

31. Упрочнение поверхностей деталей комбинированными способами / А.Г. Бойцов, В.Н. Машков, В.А. Смоленцев, Л.А. Хворостухин. — Москва: Машиностроение, 1991. — 144 с.: ил.

32. Фадеев, Л. Л., Албагачиев, А.Ю. Повышение надежности деталей машин. — Москва: Машиностроение, 1993. — 95 с.

33. Яковлева, А.П. Исследование свойств поверхностного слоя стальных деталей, упрочненных электромеханической обработкой // Авиационная промышленность. — 2012. — №2. — С. 8.

34. Yakovleva, A.P. Improving the Durability of Machine Parts Using a Combined Method // Materials Science Forum, 2019, Vol. 946, pp 37–41. DOI:10.4028/www.scientific.net/MSF. 946.37

35. Яковлева, А.П. Эффективность применения комплексирования на токарных станках с ЧПУ // Справочник. Инженерный журнал. — 2018. — № 11. — С. 36–40. DOI: 10.14489/hb. 2018.11. pp. 036–040.

С развитием научно-технического прогресса непрерывно повышаются требования к качеству изделий машиностроения. Это обусловлено тем, что в настоящее время постоянно возрастает нагруженность изделий, повышаются скоростные характеристики машин, увеличивается количество действующих на изделие эксплуатационных функций и расширяются условия их эксплуатации при одновременном выполнении принципов компактности и минимизации элементов их структуры, ужесточаются требования к эксплуатационным показателям.

Наиболее значимым эксплуатационным показателем является износостойкость [1–7]. По данным [3], при проведении плановых ремонтных работ 80% деталей имели повышенный износ. Также установлено [2, 3], что наибольшее число отказов (до 80%) обусловлено процессами изнашивания или комплексными причинами, где износ играет доминирующую роль.

Поэтому для решения этих проблем необходимо обеспечивать нетрадиционные свойства деталей машин, использовать различные технологии и методы обработки изделий [1, 2, 5–12]. При этом для существенного повышения износостойкости деталей необходимы нетрадиционные технологии, которые позволяли бы решать вопросы обеспечения свойств как для всего изделия в целом, так и для отдельных деталей. Такими методами могут быть комбинированные и гибридные технологии.

В ряде случаев по условиям эксплуатации деталей машин необходимо получить упрочненный слой значительной глубины в тонком верхнем слое, непосредственно примыкающем к обрабатываемой поверхности. Для этого рекомендуют комбинированное упрочнение или применение гибридных технологий. Сначала детали обрабатывают одним из методов, который обеспечивает требуемую глубину упрочнения, а затем методом, дающим незначительное по глубине, но интенсивное упрочнение. Как показал анализ работ [3, 4, 9], это может создать резерв для повышения износостойкости. Разработано много методов комбинированных и гибридных технологий.

Для совершенствования этих методов необходимо провести анализ, выявить достоинства и недостатки и на основании полученных результатов дать рекомендации о целесообразности дальнейшего совершенствования этих технологий.

Для Цитирования:
Балтин Б. А., Яковлева А. П., Анализ гибридных и комбинированных технологий для повышения износостойкости деталей машин. Главный механик. 2020;3.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: