ПЕРСПЕКТИВНЫЕ  ГАЗОПЛАМЕННЫЕ  ПОКРЫТИЯ

Гончаров  Максим  Витальевич

старший  преподаватель  Поволжского  государственного  университета  сервиса,  РФ,  г.  Тольятти

E-mail: 

PERSPECTIVE  GAS-FLAME  COATINGS

Goncharov  Maksim  Vitalyevich

senior  teacher  of  Volga  Region  State  University  of  Service,  Russia  Togliatty

АННОТАЦИЯ

Разработана  технология  нанесения  упрочняющего  газопламенного  покрытия  на  режущий  инструмент  с  получением  эффекта  самозатачивания.

ABSTRACT

In  this  work  a  technology  of  hardening  with  creation  of  self-sharpening  effect  for  blade  tool  was  developed.

Ключевые  слова:  инструмент;  газопламенное  напыления;  износостойкость;  защитные  покрытия;  самозатачивание.

Keywords:  tool;  gas-flame  spraying;  wear-resistance;  protective  coatings;  self-sharpening.

В  связи  с  быстрым  развитием  техники  и  промышленности  неуклонно  возрастает  потребность  в  новых  материалах,  обладающих  повышенными  физико-механическими  свойствами.  Частично  могут  решить  эту  задачу  высоколегированные  стали,  сплавы  и  композитные  материалы,  однако  из-за  их  ограниченного  производства  и  высокой  стоимости  в  настоящее  время  широко  применяются  углеродистые  и  малолегированные  стали.  Они  имеют  более  низкие  эксплуатационные  характеристики,  вследствие  чего  потери  металла  из-за  коррозии  и  износа  составляют  до  25  %  их  годового  производства,  при  этом  экономические  потери  в  промышленно  развитых  странах  достигают  2—4  %  валового  национального  продукта  [7]. 

Эксплуатационные  свойства  изделий  в  значительной  мере  определяются  финишными  операциями  обработки,  так  как  именно  при  финишной  обраотке  окончательно  формируются  механические  и  физико-механические  свойства  рабочих  изделия.  Для  повышения  эксплуатационных  свойств  рабочих  поверхностей  деталей,  работающих  в  условиях  трения  на  износ,  известны  методы  поверхностного  пластического  деформирования  [2]  или  нанесения  высокоэффективных  защитных  покрытий  [4].  Следует  отметить,  что  по  многим  параметрам  покрытия  превосходят  высоколегированные  сплавы  при  значительно  меньшей  стоимости,  что  делает  их  применение  экономически  целесообразным.  Покрытия  находят  все  большее  применение  в  поверхностной  модификации  материалов  и  позволяют  получать  комплекс  таких  особых  свойств,  как  коррозионная  стойкость,  жаро-  и  теплостойкость,  твердость  и  износостойкость  [3,  8]. 

В  последние  годы  одним  из  перспективных  направлений  развития  режущего  инструмента  является  применение  технических  решений,  направленных  на  создания  эффекта  самозатачивания  инструмента  в  процессе  эксплуатации.  Наиболее  полно  эффект  самозатачивания  присутствует  в  случае  таких  режущих  органов,  как  лемех  плуга,  лапы  культиваторов  и  т.  д.,  как  правило,  работающих  с  высокотвердой  средой,  либо  в  паре  с  более  твердой  противорежущей  пластиной  [1].

Цель  работы  —  повышение  износостойкости  режущего  инструмента  с  созданием  эффекта  самозатачивания.

Одним  из  перспективных  методов  повышения  износостойкости  с  получением  эффекта  самозатачивания  является  газопламенное  напыление  [5,  6].  По  заданию  АПК  ОАО  «Подстепкинское»  было  произведено  упрочнение  опытной  партии  лемехов  плугов  из  стали  45  после  закалки  с  последующим  отпуском  до  HRC  45  по  следующей  технологии:

1.  Струйно-абразивная  обработка  поверхности  с  целью  ее  активации  и  придания  нужной  шероховатости.

2.  Газопламенное  напыление  самофлюсующегося  порошка  Н70Х17С4Р4.

3.  Локальное  оплавление  покрытия.

Толщина  напыленного  покрытия  составляет  800—1000  мкм,  твердость  поверхности:  62-65  HRC.

На  рисунке  1  и  2  представлены  иллюстрации  механизма  самозатачивания  режущего  инструмента  с  газопламенным  упрочняющим  покрытием.

Рисунок  1.  Лезвие  инструмента  без  эффекта  самозатачивания.  Наблюдается  затупление  режущей  кромки

Рисунок  2.  Лезвие  инструмента  с  эффектом  самозатачивания.  Наблюдается  сохранение  остроты  режущей  кромки

Проведенный  металлографический  анализ  показал,  что  покрытие  имеет  слоистую  арочную  структуру,  четко  выражена  адгезионная  граница  и  просматриваются  тонкие  когезионные  границы  слоев  (рис.  3). 

Рисунок  3.  Хромовое  покрытие,  нанесенное  газопламенным  способом  на  стальной  образец.  Увеличение  х400

После  120  Га  наработки  инструмента  было  установлено  повышение  износостойкости  в  2,7  раза  (рис.  4,  5),  увеличение  времени  между  заточкой  режущей  кромки  в  4,7  раза,  из  чего  можно  сделать  вывод  об  эффективности  предлагаемой  технологии.

Рисунок  4.  Внешний  вид  лемеха  плуга  без  защитного  покрытия  после  120  Га  наработки.  Износ  8,4  мм,  затупление  режущей  кромки

Рисунок  5.  Внешний  вид  лемеха  плуга  с  защитным  покрытием  после  120  Га  наработки.  Износ  3,1  мм,  отсутствие  затупления  режущей  кромки

Разработанная  технология  обеспечивает  получение  защитного  износостойкого  покрытия  на  поверхности  режущей  кромки  лезвийного  инструмента  с  созданием  эффекта  самозатачивания.  Промышленное  внедрение  технологии  показало  повышение  износостойкости  в  2,7  раза  и  увеличение  времени  между  заточкой  режущей  кромки  в  4,7  раза,  что  обеспечивает  ее  экономическую  эффективность.  Результаты  работы  могут  быть  использованы  в  машиностроении,  пищевой  и  текстильной  промышленности,  а  также  в  агропромышленном  комплексе.

Список  литературы:

1.Бареян  А.Г.  Самозатачивание  ножей  режущих  механизмов  из  слоистых  материалов  //  Новые  перспективные  материалы  и  технологии  их  получения  2004:  Сб.  науч.  тр.  международной  конференции.  В  2-х  т.  Том  2.  Слоистые  композиционные  материалы.  /  Волгоград.  гос.  техн.  ун-т,  Волгоград,  2004.,  —  С.  56—57.

2.Бобровский  Н.М.,  Мельников  П.А.,  Бобровский  И.Н.,  Ежелев  А.В.  Гиперпроизводительный  способ  обработки  поверхностно-пластическим  деформированием  //  Современные  проблемы  науки  и  образования.  —  2013.  —  №  5.  —  С.  67.

3.Газотермическое  напыление  композиционных  порошков  /  А.Я.  Кулик  [и  др.]  Л.:  Машиностроение,  1985.  —  199  с.

4.Гончаров  В.С.,  Васильев  Е.В.  Упрочнение  длинномерных  протяжек  в  ионно-плазменных  установках  типа  ННВ-6.6-И1  //  Упрочняющие  технологии  и  покрытия.  —  2013.  —  №  6  (102).  —  С.  3—6.

5.Гончаров  В.С.,  Мельников  П.А.,  Попов  А.Н.,  Васильев  Е.В.  Упрочнение  лезвийного  инструмента  с  созданием  эффекта  самозатачивания  //  Известия  Самарского  научного  центра  Российской  академии  наук.  —  2013.  —  Т.  15.  —  №  4-1.  —  С.  233—235.

6.Гончаров  В.С.,  Мельников  П.А.,  Попов  А.Н.,  Васильев  Е.В.  Упрочняющее  покрытие  с  эффектом  самозатачивания  //  Вектор  науки  Тольяттинского  государственного  университета.  —  2013.  —  №  1  (23).  —  С.  101—103.

7.Конструкционные  материалы:  Справочник  /  Под  ред.  Б.Н.  Арзамасова.  М.:  Машиностроение,  1990.  —  688  с.

8.Поляк  М.С.  Технология  упрочнения.  Технологические  методы  упрочнения.  М.:  Машиностроение,  1995.  —  832  с.