По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 620.075.4

Вопросы технологии: повышение работоспособности специальных деталей борированием

Гадалов В. Н., д-р техн. наук, профессор, Юго-Западный государственный университет, Курск, е-mail: Gadalov-VN@yandex.ru
Филонович А. В., д-р техн. наук, профессор, Юго-Западный государственный университет, Курск, е-mail: filon8@yandex.ru
Иванов А. А., аспирант, Юго-Западный государственный университет, Курск, е-mail: alekzenderroll@gmail.com
Рощупкин В. М., канд. техн. наук, доцент, Воронежский государственный технический университет, Воронеж, 305458, Курск, ул. 50-летия Октября, д. 9, 394034, Воронеж, ул. 20 лет Октября, д. 84

Показано, что одним из эффективных способов повышения работоспособности стальных изделий, позволяющих повысить их эксплуатационные свойства, является борирование. Отмечено, что наиболее часто борирование применяют для повышения износостойкости и коррозионной стойкости в растворах кислот металлов и сплавов. Высокая твердость борированных слоев (18…20 Гпа) сохраняется при нагреве до 800 °С. В условиях атмосферной коррозии и коррозии в природных и промышленных водах борированные стали недостаточно стойки.

Литература:

1. Ворошнин, Л.Г. Износостойкие боридные покрытия / Л.Г. Ворошнин, В.Ф. Лабунец, М.В. Киндрачук // Киев: Техника, 1989. — 158 с.

2. Кузьма, Ю.В. Двойные и тройные системы, содержащие бор / Ю.В. Кузьма, Н.Ф. Чебин // Справочное издание. — Москва: Металлургия, 1990. — 330 с.

3. Серебрякова, Т.И. Высокотемпературные бориды / Т.И. Серебрякова, В.А. Неронов, П.Д. Пешев // Москва: Металлургия., 1991. — 386 с.

4. Загуляева, С.В. Борирование и разгаростойкость сталей и чугунов / С.В. Загуляева // МИТОМ. — 1999. — № 11. — С. 10–12.

5. Борсяков, А.С. Научные основы формирования диффузионных покрытий на металлах и сплавах подгруппы железа / А.С. Борсяков, А.М. Беликов, В.Н. Гадалов [и др.] // Воронеж: ВГТА, 2000. — 366 с.

6. Чернов, Я.Б. Борирование сталей в ионных растворах / Я.Б. Чернов, А.И. Афиногенов, Н.И. Шуров // Екатеринбург: УРО РАН, 2001. — 224 с.

7. Борсяков, А.С. Электролизное борирование металлов и сплавов [Текст] / А.С. Борсяков, В.Н. Гадалов // Сварка и родственные технологии в машиностроении и электронике. — Курск: КГТУ, 2002. — Вып. 4. — С. 13–22.

8. Гадалов, В.Н. Нелинейная самоорганизация и морфология боридных фаз в армко-железе / В.Н. Гадалов, А.С. Борсяков, В.В. Ванеев // Теория и практика машиностроительного оборудования. — Воронеж: ВГТУ, 2004. — С. 122–124.

9. Алиев, А.А. Диффузионное борирование стали и шероховатость поверхности [Текст] / А.А. Алиев, В.П. Булгаков, Б.С. Приходько // Вестник Астраханского государственного технического университета. — 2005. — №2. — C. 91–94.

10. Гадалов, В.Н. Исследование и оптимизация процессов термической и химико-термической обработки литейных жаропрочных никелевых сплавов путем математического моделирования [Текст] / В.Н. Гадалов, А.С. Борсяков, В.М. Рощупкин // Вестник Воронеж. госуд. ун-та. — 2006. — Т. 2, № 11. — С. 39–41.

11. Ворошнин, Л.Г. Борирование из паст / Л.Г. Ворошнин, Х.А. Алиев. — Астрахань: АГТУ, 2006. — 287 с.

12. Гадалов, В.Н. Влияние боросодержащих покрытий на прочностные характеристики сталей / В.Н. Гадалов, А.С. Борсяков, Е.И. Иванова // Технология ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин. — СанктПетербург: Изд-во политехн. ун-та, 2007. — Ч. 2. — С. 80–87.

13. Люмяков, И.В. Химико-энергетическое обоснование электролизного борирования стальных деталей при ремонте / И.В. Люмяков // Вестник саратовского госагроун-та им. Н.И. Вавилова. — 2007. — №5. — С. 46–51.

14. Гадалов, В.Н. Изучение влияния электролизного борирования и лантаноборирования на структуру, фазовый состав и механические свойства жаропрочного сплава типа ЭП202 / В.Н. Гадалов, Р.Е. Абашкин, В.И. Шкодкин // Материалы и упрочняющие технологии. — 2008. — Курск: КГТУ, 2008. — Ч. 2. — С. 8–10.

15. Гадалов, В.Н. Изучение диффузионных покрытий на сталях при лантаноборировании / В.Н. Гадалов, А.С. Борсяков, Е.В. Чернышова // Материалы и упрочняющие технологии. — 2009. — Курск: КГТУ, 2009. — Ч. 2. — С. 53–56.

16. Гурьев, А.М. Многокомпонентное диффузионное упрочнение поверхности деталей машин и инструмента из смесей на основе бора / А.М. Гурьев, А.Д. Грешилов, Е.А. Кошелев [и др.] // Обработка металлов: технология, оборудование, инструменты. — 2010. — №2. — С. 19–23.

17. Денисюк, А.К. Структура борированных слоев в углеродистых сталях [Текст] / А.К. Денисюк, С.В. Загуляева, Е.Н. Попуткина // СТИН. — 2010. — № 11. — С. 39–40.

18. Ишков, А.В. Износостойкие боридные покрытия для почвообрабатывающих органов сельхозтехники / А.В. Ишков, И.Т. Кривочуров, Н.М. Мишустин [и др.] // Вестник Алтайского госуд. ун-та. — 2010. — Т. 71, №9. — С. 71–75.

19. Гадалов, В.Н. Физико-механические, эксплуатационные и релаксационные свойства конструкционных сталей с боридными, цианированными и гальваническими покрытиями / В.Н. Гадалов, В.Г. Сальников, Д.Н. Романенко // Механика композиционных материалов и конструкций. — 2011. — Т. 17, №4. — С. 592–598.

20. Бирюков, В.П. Изменение свойств боросодержащих покрытий под воздействием лазерного луча [Текст] / В.П. Бирюков / Вестник машиностроения. — 2012. — №1. — С. 64–67.

21. Гадалов, В.Н. Диффузионные боридные покрытия на железе, сталях и сплавах (с альбомом фотографий) / В.Н. Гадалов, А.С. Борсяков, В.Г. Сальников [и др.]. — Москва: Курс, 2012. — 146 с. (Наука).

22. Гадалов, В.Н. Особенности структуры и свойств боридных диффузионных слоев, оптимизация технологии их получения / В.Н. Гадалов, А.С. Борсяков, В.Г. Сальников [и др.] // Известия ЮЗГУ. Серия: Техника и технология. — 2012. — №2 (41). — С. 73–77.

23. Гадалов, В.Н. Применение электролизного борирования для упрочнения деталей при изготовлении силикатного кирпича / В.Н. Гадалов, Е.В. Иванова, В.Г. Сальников [и др.] // Инновационное направление учебнометодической и научной деятельности кафедр материаловедения и технологий конструкционных материалов. Материалы всероссийского совещания (с междунар. участием) зав. кафедрами материаловедения и технологий конструкционных материалов. — Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2012. — С. 40–43.

24. Гадалов, В.Н. Химико-термическая, электрофизическая обработка металлов, сплавов и гальванических покрытий [Текст] / В.Н. Гадалов, В.Р. Петренко, В.В. Пешков, С.В. Сафонов. — Москва: АРГАМАК-МЕДИА, 2013. — 320 с. (научное сообщество).

25. Афанасьев, А.А. Износостойкость и коэффициент трения диффузионных боридных слоев / А.А. Афанасьев, В.Н. Гадалов, Н.А. Кореневский [и др.] // Известия ЮЗГУ. — 2013. — №5 (50). — С. 131–138.

26. Афанасьев, А.А. Окалиностойкость диффузионных боридных слоев комплексного состава на сталях [Текст] / А.А. Афанасьев, В.Н. Гадалов, Т.Н. Розина, Б.Н. Квашкин // Известия ЮЗГУ. Серия: Техника и технология. — 2013. — №3. — С. 16–20.

27. Гадалов, В.Н. Диффузионные боридные покрытия на железе, сталях и сплавах с альбомом фотографий / В.Н. Гадалов, А.С. Борсяков, А.В. Ляхов // Verbag/ LAP LAMBERT. Academic Publishing istein Imprint der. Германия. 2015. — 150 р.

28. Гадалов, В.Н. Электролитические боридные покрытия с добавками окислов Cr2 O3 , ZrO2, Ta2 O5 / В.Н. Гадалов, И.В. Ворначева, С.В. Ковалев [и др.] // Упрочняющие технологии и покрытия. — 2016. — № 10. — С. 28–30.

29. Гадалов В.Н. Исследование напряженного состояния в поверхностных слоях доэвтектоидной стали после электролизного борирования / В.Н. Гадалов, А.В. Филонович, А.Г. Беседин [и др.] // Современные наукоемкие технологии. — 2017. — №2. — С. 12–16.

30. Гадалов, В.Н. Повышение долговечности деталей тяговых цепей конвейеров из конструкционных сталей электролизным борированием / В.Н. Гадалов, А.В. Филонович, А.С. Борсяков, [и др.] // Химическое и нефтегазовое машиностроение. — 2017. — № 11. — С. 45–48.

31. Гадалов, В.Н. Химико-термическая и электрофизическая обработка сплавов и покрытий / В.Н. Гадалов, В.Р. Петренко, А.В. Ляхов // Москва: АРГАМАК-МЕДИА, 2017. — 388 с.

32. Гадалов, В.Н. Диффузионное борирование доэвтектоидных инструментальных сталей. Технологии, структуры, фазовые составы и свойства материалов / В.Н. Гадалов, С.Г. Емельянов, Е.А. Филатов, И.А. Макарова, В.Г. Сальников // Вестник машиностроения. — 2018. — №6. — С. 60–66.

Борированию можно подвергать практически все конструкционные и инструментальные стали. Борированные детали можно применять в особо жестких условиях эксплуатации: трения скольжения без смазки, абразивного изнашивания, изнашивания в вакууме, при повышенных и высоких температурах, в агрессивных средах [1–5]. На практике упрочнения деталей металлургического оборудования наибольшее распространение получили электролизное борирование (крупные серии деталей) и борирование из порошков, паст или обмазок (мелкие серии и единичные детали). Крупногабаритные детали, особенно при необходимости их местного борирования, целесообразно насыщать из обмазок (паст). Электролизное борирование осуществляют при (900…980) °С в течение (2…5) ч при плотности тока J ≈ (0,08…0,25) А/см2; при этом получают слой глубиной (0,16…0,28) мм, обладающий высокой твердостью, плотностью и износостойкостью [6–12]. Процесс борирования проводят в расплавленной буре или в смеси буры с поваренной солью. Борируемые детали служат катодами, а в качестве анодов используют графитовые стержни [13–20].

Для борирования используют специальные установки [21–31] (рис. 1), в состав которых входят: печь-ванна, система питания током и система автоматического контроля и регулирования температуры. Печи-ванны для электролизного борирования изготовляют на базе существующих шахтных электрических печей. При этом устанавливают литой, сварной или сварнолитой тигель из жаропрочной стали Х12Н26. В качестве источников постоянного тока применяются мотор-генераторы типа АНД 250/500, АНД 750/1500 и различных типов выпрямители (ВАГГ-12/600, ВАГГ-12/300, ВКГ-100А и др.) с напряжением от 6 до 24 В. Графитовые стержни-аноды должны обладать достаточно высокой прочностью и термостойкостью. Опыт работы показал, что целесообразно применять графитовые электроды диаметром 50 и 75мм и длиной 1000мм марки ЭГ-0.

Одним из основных технологических недостатков электролизного борирования является низкая стойкость тиглей. Для ее повышения выполняют «катодную защиту», которая заключается в том, что на тигель во время работы подают отрицательный потенциал при плотности тока (0,008…0,015) А/см2 рабочей поверхности тигля. Это позволяет повысить сроки непрерывной работы тигля до 2400 ч и более.

Для Цитирования:
Гадалов, Филонович, Иванов, Рощупкин, Вопросы технологии: повышение работоспособности специальных деталей борированием. Главный механик. 2020;4.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: