КОМБІНОВАНИЙ МЕТОД ПІДВИЩЕННЯ ЗНОСОСТІЙКОСТІ ДЕТАЛЕЙ ТРИБОМЕХАНІЧНИХ СИСТЕМ
DOI:
https://doi.org/10.18372/0370-2197.2(95).16556Ключові слова:
азотована сталь, комплексна обробка, лазерна обробка, підвищення зносостійкостіАнотація
Проведено огляд сучасних комбінованих технологій азотування і лазерної обробки поверхонь сталей. Визначено механізм пошкодження сталі 30Х2НВФА кульково-гвинтового підіймального механізму закрилків транспортного літака, що розвивається внаслідок недостатньої поверхневої твердості матеріалу після загально-прийнятої термічної обробки. Оже-спектральним аналізом встановлено високу інтенсивність взаємодії матеріалу з киснем – його концентрація сягає 41,4 % ат. Виявлено навуглецювання поверхні тертя, особливо значне на поверхні пітингового пошкодження, глибина якого сягає 0,7 мм. Запропоновано комплексну технологію поверхневого зміцнення азотування+лазерне дискретне гартування. Потужність випромінювання склала 1 КВт, діаметр плями фокусування – 2,5 мм і крок між центрами плям фокусування 2,5 мм. Загальна площа обробки лазером склала 70 %. Температура сталі перевищувала Ас3 і відповідала діапазону температур гартування. Глибина азотованого шару зростає до 400 мкм, максимальна твердість на поверхні 1350-1380 HV0,2. Спостерігається утворення суцільного азотованого шару товщиною 200-250 мкм, і перехідної зони, що складена з нітридів заліза стовпчастої форми, які проваджуються в матричний матеріал. Унаслідок цього зникає різкий градієнт механічних властивостей. Вдосконалено метод дослідження фретингу в умовах кулькового контакту (куля-площина). Випробуваннями підтверджено, що зносостійкість комплексно обробленої поверхні на 25 % вища в умовах сухого тертя, і вдвічі – в умовах мащення консистентним мастилом «Ера» при порівнянні з азотованою за загальноприйнятою технологією сталлю 30Х2НВФА. Крім того, відсутнє крихке руйнування поверхні, значно знижується взаємодія з киснем.
Посилання
M. Kindrachuk, A. Volchenko, D. Volchenko, O. Tisov, A. Kornienko, (2019) Stress-strained state of textured surfaces with selectively indented regions. Funct. Mater, 26, 3, 629-634
V.M. Panashenko, I.A. Podchernyaeva, A.I. Dukhota, A.D.Panasyuk (2012) Structural and phase transformations on spark-laser coatings under fretting corrosion in air Powder Metal. Metal Ceram., 51, 1-2, 112-120
Fedirko, V.М., Pohrelyuk, І.М., Luk’yanenko, О.H., Lavrys’, S.М., Kindrachuk, М.V., Dukhota, О.І., Tisov, О.V., Zahrebel’nyi, V.V. (2018) Thermodiffusion Saturation of the Surface of VT22 Titanium Alloy from a Controlled Oxygen–Nitrogen-Containing Atmosphere in the Stage of Aging. Mater. Sci., 53, 5, 691-701
Pashechko M.I., Shyrokov V.V., Duryahina Z.A., Vasyliv Kh.B. (2003) Structure and corrosion-mechanical properties of the surface layers of steels after laser alloying. Mater. Sci., 39, 1, 108-117.
T. Cherepova, G. Dmitrieva, O. Tisov, O. Dukhota, M. Kindrachuk (2019). Research on the Properties of Co-Tic and Ni-Tic Hip-Sintered Alloys, Acta Mechanica et Automatica. 13, 1, 57-67.
Dykha, A., Marchenko, D., Artyukh, V., Zubiekhina-Khaiiat, O., & Kurepin, V. (2018). Study and development of the technology for hardening rope blocks by reeling. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2, 1–92, 22–32.
G.G. Gorokh, M.I. Pashechko, J.T. Borc, I.A. Kashko, A.I. Latos. (2018) Matrix coatings based on anodic alumina with carbon nanostructures in the pores. Appl. Surf. Sci., 433, 829
M.I. Pashechko, K. Dziedzic, E. Mendyk, J. Jozwik, (2018) Chemical and Phase Composition of the Friction Surfaces Fe–Mn–C–B–Si–Ni–Cr Hardfacing Coatings. J. Tribol.,–140, 2, 021302
B.A.Lyashenko, E.K.Solovy`x, V.I.Mirnenko. (2010) Optimizaciya texnologii naneseniya pokry`tij po kriteriyam prochnosti i iznosostojkosti. – K.: In – t probl. prochnosti im. G.S. Pisarenko NAN Ukrainy, 193.
O.V. Dykha, R.V. Sorokatyi, S.F. Pasonskyi, M.O. Dykha (2016) Dyskretne zmishchennia ta znosostiikist tsylindrychnykh trybosystem kovzannia. Khmelnytskyi.-KhNU, 197.
G. M. Hryhorenko, L. I. Adeeva, A. Yu. Tunik, M. V. Karpets, V. N. Korzhyk, M. V. Kindrachuk, and O. V. Tisov (2020) Formation of Microstructure of Plasma-Arc Coatings Obtained Using Powder Wires with Steel Skin and B44C+(Cr,Fe)77С33+Al Filler, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 42, 9, 1265—1282 (in Ukrainian).
P. Schaaf, C. Illgner, F. Landry, K.-P. Lieb. (1998). Correlation of the microhard-ness with the nitrogen profiles and the phase composition in the surface of laser-nitrided steel Surf. Coat. Tech., 100-101, 4044407
Sim, C. Park, N. Kang, Y. Kim, E-J. Chun, (2019), Effect of laser-assisted nitriding with a high-power diode laser on surface hardening of aluminum-containing martensitic steel, Optics and Laser Technology, 116, 305–314
C.J. Copola, I. Avram, M.C. Terzzoli, S. Duhalde, C. Morales, T. Pe´rez, F. Audebert, Ph. Delaporte, M. Sentis (2002) Influence of laser parameters on the nitriding of low carbon steel. Appl. Surf. Sci., 197–198, 896–903
G. Wu, R. Wang, J. Yang, X. Chen, S. Cao S, W. Guo, K. Shang, B. Wei, X. Wang, L. Wang. (2011). Study of laser nitriding on the GCR15 steel surface. Physics Procedia 18, 285–290
N. Maharjan, W. Zhou, N. W. (2020). Direct laser hardening of AISI 1020 steel un-der controlled gas atmosphere. Surf. Coat. Tech., 385б 125399.
N. Yasumaru, E. Sentoku, K. Miyazaki, J. Kiuchi (2013) Femtosecond-laser-induced nanostructure formed on nitrided stainless steel. Appl. Surf. Sci., 264, 1 611-615
M. Fastow, M. Bamberger, (1988). Laser nitriding of AISI 4340 steel Scripta Metallurgica, 01, 22, 185-186.
J. Boes, A. Röttger, L. Becker, W. Theisen. (2019) Processing of gas-nitrided AISI 316L steel powder by laser powder bed fusion – Microstructure and properties. Additive Manufacturing, 30, 100836
M. B. Karamis and B. S. Yilbas. (1991). Laser melting of plasma-nitrided steel samples. Surf. Coat. Tech., 45 399 402
M.V. Kindrachuk, Yu.Ya.Dushek, M.V. Luchka (1994). The local character of the stress-strained state of a composite loaded by friction forces. Poroshkovaya Metallurgiya, 9-10, 56-61.
Kosteczkij B. I. (1970). Trenie, smazka i iznos v mashinax. K.: Texnіka, 394
A. Chattopadhyay, K.C. Hari Kumar, V. Subramanya Sarma, B.S.Murty, D.Bhattacharjee. (2010) Prediction of carbon segregation on the surface of continuously annealed hot-rolled LCAK steel. Surf. Coat. Tech., 205, 7, 2051-2054.
O. O. Mishchuk, O. V. Telemko, V. I. Dziuba L. I. Koval, V. I. Pekhno. (2014) Vplyv vilnykh vid sirky BIS-khelativ molibdenu na utvorennia hradiientnoi struktury stalevoi poverkhni tertia, Problemy tertia ta znoshuvannia, 4 (65), 4-18.
Zh. Benar. (1968). Okislenie metalov. T.1. Teoreticheskie osnovy`. Perevod s francz. M.: «Metallurgiya», 499
V.O. Kralya, O.H. Molyar, V.A. Trofimov, A.M. Khimko (2010). Defects of steel units of the high-lift devices of aircraft wings caused by fretting corrosion, Mater. Sci., 46, 1, 108-114.
M. Jiang C. Liu, Z. Chen, P. Wang, H. Liao, D. Zhao, Z. Liu, X. Wang, M. Xu, C. Lao (2021) Enhanced strength-ductility synergy of selective laser melted reduced activation ferritic / martensitic steel via heterogeneous microstructure modification, Materials Science and Engineering: A, 801, 13, 140424
El Hassanin, M. Troiano, F. Scherillo, A. T. Silvestri, V. Contaldi, R. Solimene, F. Scala, A. Squillace, P. Salatino. (2020) Rotation-assisted Abrasive Fluidised Bed Machining of AlSi10Mg parts made through Selective Laser Melting Technology. Procedia Manufacturing, 47, 1043-1049
Dukhota, O.I., Pohrelyuk, I.M., Molyar, O.H., Pichuhin, A.T., Luk'Yanenko, O.H. (2012) Effect of low-temperature oxidation and oxynitriding on the fretting corrosion of VT22 titanium alloy, Mater. Sci., 48, 2, 213-218.
