Определение износостойкости титанового образца в условиях абразивного износа, упрочненного электромеханической поверхностной закалкой с последующей ультразвуковой обработкой | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 30 ноября, печатный экземпляр отправим 4 декабря.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №19 (414) май 2022 г.

Дата публикации: 14.05.2022

Статья просмотрена: 54 раза

Библиографическое описание:

Торянников, А. Ю. Определение износостойкости титанового образца в условиях абразивного износа, упрочненного электромеханической поверхностной закалкой с последующей ультразвуковой обработкой / А. Ю. Торянников, А. А. Барышников. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2022. — № 19 (414). — С. 114-117. — URL: https://moluch.ru/archive/414/91432/ (дата обращения: 18.11.2024).



В этой статье представлены результаты стендовых испытаний износостойкости титанового сплава,упрочненного электромеханической поверхностной закалкой с последующей ультразвуковой обработкой.

Ключевые слова: электромеханическая поверхностная закалка, ультразвуковая обработка, износостойкость, титановый сплав.

Цель исследования — определение износостойкости титанового образца в условиях абразивного износа, упрочненного электромеханической поверхностной закалкой с последующей ультразвуковой обработкой.

Это актуальная техническая задача, т. к. износ механизмов являются причиной потери их работоспособности. И именно поверхностный слой определяет эксплуатационные свойства деталей — износостойкость, прочность, контактную выносливость, коррозионную стойкость и др.

К тому же для увеличения долговечности деталей на крупных предприятиях используется дорогостоящее оборудование упрочнения, которое не могут позволить малые предприятия, выпускающие штучные изделия. Поэтому наиболее эффективным направлением снижения себестоимости изготовления деталей и повышения качества машин являются технологии обработки поверхностей концентрированными потоками энергии, имеющие ряд особенностей, выгодно отличающих их от других способов термообработки. К таким технологиям и относится электромеханическая поверхностная закалка [4].

Задача исследования — провести стендовые испытания на износостойкость.

Выбор материала

В качестве образцов для испытаний на износ был выбран высокопрочный титановый сплав марки ВТ22 переходного класса (α+β), обработанный до цилиндров диаметром 42 мм и длиной 10 мм (рисунок 1 а). Использовалось два образца. Образец № 1 не обрабатывали, образец № 2 обрабатывали сначала электромеханической обработкой при плотности тока 300 А/мм2, а затем безабразивной ультразвуковой финишной обработкой.

В качестве ответного образца (контртела) для испытаний на износ была выбрана сталь конструкционная углеродистая качественная марки 45 в форме колодки диаметром 42 мм (рисунок 1 б).

Схема образцов для испытания на износ: а — исследуемый образец, б — ответный образец (контртело)

Рис. 1. Схема образцов для испытания на износ: а — исследуемый образец, б — ответный образец (контртело)

Обработка материала

Для поверхностного упрочнения титанового сплава был выбран метод электромеханической обработки. Поверхностную закалку цилиндрического образца проводили на токарно-винторезном станке. Принципиальная схема электромеханической обработки показана на рисунке 2.

Принципиальная схема электромеханической обработки

Рис. 2. Принципиальная схема электромеханической обработки

Преимуществом метода ЭМО является универсальность (гибкость), обусловленная возможностью использования в качестве базовых типовых металлорежущих станков, а также относительно несложного и удобного в применении электрооборудования [1, 2, 3].

Ультразвуковую обработку поверхности образца проводили после электромеханической обработки на том же токарно-винторезном станке.

Оборудование для испытания

Испытание на износостойкость проводили на испытательной машине СМЦ-2 (рисунок 3). До и после испытаний испытуемый образец, и контртело очищались, а затем просушивалось теплым воздухом для обеспечения точности измерений. Исследуемые образцы взвешивали на аналитических весах до, и после каждого испытания для расчета потери массы.

Испытательная машина СМЦ-2

Рис. 3. Испытательная машина СМЦ-2

Результаты исследования

Результаты испытания представлены в виде графика (рисунок 4) зависимости массы снятого слоя от числа оборотов. На рисунке 4 ось «Х» — число циклов, ось «Y» — масса снятого слоя. Данные показывает, что упрочнённый образец быстро стирается и уже через 40 минут (соответствует 30 000 об/мин) упрочнённый слой был полностью изношен.

График зависимости массы снятого слоя от числа оборотов

Рис. 4. График зависимости массы снятого слоя от числа оборотов

Выводы

После испытаний был сделан следующий вывод, что для такого вида контакта как износостойкость данный метод упрочнения неэффективен. В дальнейшем планируется изучить влияние на физико-механические свойства стали при других параметрах упрочнения, а также провести испытания на контактную выносливость. Будет также применен такой же метод электромеханического упрочнения с последующей ультразвуковой обработки.

Литература:

  1. Hao S. et al. Surface modification of steels and magnesium alloy by high current pulsed electron beam //Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. — 2005. — Т. 240. — №. 3. — С. 646–652.
  2. Matlák J., Dlouhý I. Properties of electron beam hardened layers made by different beam deflection //Manufacturing Technology. — 2018. — Т. 18. — С. 279–284.
  3. Григорьев С. Н. и др. Влияние высококонцентрированных энергетических обработок на структуру и свойства среднеуглеродистой стали // Металлы. — 2020. — Т. 10. — №. 12. — С. 1669.
  4. Федорова Л. В. и др. Технологические основы повышения износостойкости деталей электромеханической поверхностной закалкой //Известия высших учебных заведений. Машиностроение. — 2017. — №. 9 (690). — С. 85–92.
Основные термины (генерируются автоматически): электромеханическая обработка, электромеханическая поверхностная закалка, испытание, последующая ультразвуковая обработка, снятый слой, титановый сплав, испытательная машина, контактная выносливость, ответный образец, принципиальная схема.


Ключевые слова

износостойкость, ультразвуковая обработка, титановый сплав, электромеханическая поверхностная закалка

Похожие статьи

Особенности механической обработки титановых сплавов

Выявлены факторы, влияющие на эффективность обработки титановых сплавов. Рассмотрено влияние физико-механических свойств и условий резания на обработку и точность деталей из титановых сплавов.

Исследование возможности использования электроэрозионных методов для ремонта и упрочнения штамповой оснастки

Описан простой и доступный способ восстановления и упрочнения изношенных инструментов, штамповой оснастки и деталей, который основан на явлении электрической эрозии металлов при прохождении между ними электрических разрядов.

Современная технология нанесения антифрикционных покрытий

Рассмотрен способ получения антифрикционных покрытий и упрочнения деталей цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания. В результате предлагаемой технологии повышается работоспособность деталей, сокращается период приработки и уменьшается...

Оборудование и технология электродиффузионной термообработки полых деталей

Рассмотрена технология и оборудование для электродиффузионной термообработки полых стальных деталей. Показано повышение микротвердости и увеличение толщины упрочненного слоя на внутренней рабочей поверхности изделий.

Электропластический эффект в технологии электромагнитной штамповки

В данной исследовательской статье описано сравнение нагартованного алюминия при деформации на магнитно-импульсной установке и при механической гибке, а также последующее исследование структуры поверхности и свойств материала.

Влияние непрерывной лазерной обработки на изменение структуры и свойств титановых сплавов

Статья посвящена упрочнению технически чистого титана ВТ1–0 при различных режимах непрерывной лазерной обработки.

Повышение долговечности узлов трения пожарных машин

Проведенные исследования с применением плазменного легирования и поверхности и объёмного модифицирования стали позволили повысить долговечность деталей пожарных машин.

Теоретические основы повышения стойкости режущего инструмента за счет диффузионной металлизации

Применение износостойких покрытий и новых инструментальных материалов повышает стойкость инструмента в два и более раз, что положительно сказывается на производительности и себестоимости лезвийной обработки. Проведен анализ влияния нанесения покрытий...

Применение композиционных полимерных материалов на основе углерода в химическом машиностроении

В статье авторы исследования пытаются найти закономерность влияния химического состава антифрикционного материала на основе углерода на его износостойкость в паре со сталью.

Исследование поверхности наплавленного металла

В работе были освещены основные виды наплавки и предъявляемые к ним требования. Провели макро и микроструктурный анализ поверхности наплавленного металла.

Похожие статьи

Особенности механической обработки титановых сплавов

Выявлены факторы, влияющие на эффективность обработки титановых сплавов. Рассмотрено влияние физико-механических свойств и условий резания на обработку и точность деталей из титановых сплавов.

Исследование возможности использования электроэрозионных методов для ремонта и упрочнения штамповой оснастки

Описан простой и доступный способ восстановления и упрочнения изношенных инструментов, штамповой оснастки и деталей, который основан на явлении электрической эрозии металлов при прохождении между ними электрических разрядов.

Современная технология нанесения антифрикционных покрытий

Рассмотрен способ получения антифрикционных покрытий и упрочнения деталей цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания. В результате предлагаемой технологии повышается работоспособность деталей, сокращается период приработки и уменьшается...

Оборудование и технология электродиффузионной термообработки полых деталей

Рассмотрена технология и оборудование для электродиффузионной термообработки полых стальных деталей. Показано повышение микротвердости и увеличение толщины упрочненного слоя на внутренней рабочей поверхности изделий.

Электропластический эффект в технологии электромагнитной штамповки

В данной исследовательской статье описано сравнение нагартованного алюминия при деформации на магнитно-импульсной установке и при механической гибке, а также последующее исследование структуры поверхности и свойств материала.

Влияние непрерывной лазерной обработки на изменение структуры и свойств титановых сплавов

Статья посвящена упрочнению технически чистого титана ВТ1–0 при различных режимах непрерывной лазерной обработки.

Повышение долговечности узлов трения пожарных машин

Проведенные исследования с применением плазменного легирования и поверхности и объёмного модифицирования стали позволили повысить долговечность деталей пожарных машин.

Теоретические основы повышения стойкости режущего инструмента за счет диффузионной металлизации

Применение износостойких покрытий и новых инструментальных материалов повышает стойкость инструмента в два и более раз, что положительно сказывается на производительности и себестоимости лезвийной обработки. Проведен анализ влияния нанесения покрытий...

Применение композиционных полимерных материалов на основе углерода в химическом машиностроении

В статье авторы исследования пытаются найти закономерность влияния химического состава антифрикционного материала на основе углерода на его износостойкость в паре со сталью.

Исследование поверхности наплавленного металла

В работе были освещены основные виды наплавки и предъявляемые к ним требования. Провели макро и микроструктурный анализ поверхности наплавленного металла.

Задать вопрос