Please use this identifier to cite or link to this item: https://repo.snau.edu.ua:8080/xmlui/handle/123456789/11119
Title: Research on wear resistance of carbonized 45 steel by electro-spark deposition technology
Other Titles: Дослідження стійкості до зносу карбонізованої 45 сталі за допомогою технології осадження електропроводу
Authors: Xin, Du
Сінь, Ду
Keywords: Electro-spark deposition
Carburization
Taguchi method
електроіскрове осадження
цементація
метод Тагуті
Issue Date: 2022
Publisher: СНАУ
Citation: Xin D. Research on wear resistance of carbonized 45 steel by electro-spark deposition technology [Electronic resource] / D. Xin // Вісник Сумського національного аграрного університету : науковий журнал. – Сер. «Механізація та автоматизація виробничих процесів» / Сумський національний аграрний університет. – Суми : СНАУ, 2022. – Вип. 3 (49). – С. 11-18.
Abstract: Electro-spark deposition (ESD) is a green manufacturing method which is more energy-efficient than traditional heat treatment methods and has minimal environmental pollution. ESD enables rapid carburization of metal surfaces by the graphite electrode. Thus, the wear resistance property of the metal surface is improved. ESD can carburize the surface of large steel structure parts in agriculture, improving wear resistance and service life. The traditional carburizing process costs much money and is difficult to achieve. ESD carburizing can save much money and even carburize the partial surface of the part. The traditional carburizing process cannot achieve these. This research employed rapid ESD equipment with rotary electrodes for the surface carburization of No.45 steel. The experiments used the Taguchi orthogonal array (OA) factorial design method. The four critical factors of the ESD process, such as energy, duty cycle, voltage and frequency, were tested. Four parameters and four levels were used to perform sixteen groups of carburizing experiments. The freestate graphite powder was removed from the surface of the deposited samples. The deposited surfaces were analyzed by X-ray diffraction (XRD). According to the diffraction pattern, the composition of the material was compared. It was found that wear-resistant Fe3 C and modified sintered graphite. The linear reciprocating dry friction experiments at room temperature were carried out with a 6mm CrO2 friction ball under 15N pressure. The ultra-deep field microscope was used to examine the experimental surfaces, and the characterization parameters were based on the abrasion marks. The parameters were characterized by an ultra-deep field microscope and analyzed according to the abrasion marks. The abrasion marks can help to obtain three feasible deposition process solutions. Finally, the extreme value design of Taguchi OA was carried out on the width of abrasion marks. The optimized process solution was obtained and verified by experiments. In this article, abrasion mark method can better characterize the wear resistance of materials than other methods. The abrasion marks method was more convenient when the interface between the coating and the substrate (such as carburized materials)was not obvious. The process scheme can help enterprises solve the carburizing process of large carbon steel parts.
Description: Електроіскрове осадження (ЕІО) - це екологічно чистий метод виробництва, який є більш енергоефективним, ніж традиційні методи термічної обробки, і має мінімальне забруднення навколишнього середовища. ЕІО забезпечує швидке навуглецювання металевих поверхонь графітовим електродом. Таким чином, покращується зносостійкість металевої поверхні. EІО може зневуглецювати поверхню великих сталевих конструкцій у сільському господарстві, покращуючи зносостійкість і термін служби. Традиційний процес цементації коштує багато грошей і його важко досягти. Електрохімічне зневуглецювання може заощадити багато грошей і навіть зневуглецювати часткову поверхню деталі. Традиційний процес цементації не може цього досягти. У цьому дослідженні було використано обладнання для швидкого електроерозійного зневуглецювання з обертовими електродами для поверхневого зневуглецювання сталі №45. В експериментах використовувався метод факторного планування ортогональних матриць Тагуті. Було протестовано чотири критичні фактори процесу електроерозійної обробки, такі як енергія, робочий цикл, напруга і частота. Чотири параметри і чотири рівні були використані для проведення шістнадцяти груп експериментів з цементації. Порошок графіту у вільному стані був видалений з поверхні осаджених зразків. Осаджені поверхні були проаналізовані методом рентгенівської дифракції (XRD). За дифракційною картиною порівнювали склад матеріалу. Було виявлено, що зносостійкий Fe3 C і модифікований спечений графіт. Експерименти з лінійного зворотно-поступального сухого тертя при кімнатній температурі проводили з 6-міліметровим фрикційним шариком CrO2 під тиском 15 Н. Для дослідження експериментальних поверхонь використовували надглибокий польовий мікроскоп, а параметри характеризації базувалися на слідах стирання. Параметри були охарактеризовані за допомогою надглибокого польового мікроскопа та проаналізовані відповідно до слідів стирання. Сліди стирання можуть допомогти отримати три можливих технологічних рішення для осадження. Нарешті, було проведено розрахунок екстремальних значень Taguchi OA по ширині слідів стирання. Оптимізоване технологічне рішення було отримано і перевірено експериментально. У цій статті показано, що метод слідів стирання може краще характеризувати зносостійкість матеріалів, ніж інші методи. Метод слідів стирання виявився більш зручним, коли межа розділу між покриттям і підкладкою (наприклад, обвуглені матеріали) не була очевидною. Технологічна схема може допомогти підприємствам вирішити процес карбюризації великих деталей з вуглецевої сталі.
URI: https://repo.snau.edu.ua:8080/xmlui/handle/123456789/11119
Appears in Collections:Науковий журнал "Вісник СНАУ"

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
8.pdf2,11 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.