Удосконалення технології припрацювання пари тертя «вкладиш підшипника – шийка валу»

Майфат, Микола Миколайович; Тарельник, В’ячеслав Борисович; Гапонова, Оксана Петрівна; Радіонов, Олександр Володимирович; Тарельник, Наталія В’ячеславівна; Maіfat, M. M.; Tarelnyk, V. B.; Gaponova, O. P.; Radionov, O. V.; Tarelnyk, N. V.

Удосконалення технології припрацювання пари тертя «вкладиш підшипника – шийка валу»

Майфат, Микола Миколайович; Тарельник, В’ячеслав Борисович; Гапонова, Оксана Петрівна; Радіонов, Олександр Володимирович; Тарельник, Наталія В’ячеславівна; Maіfat, M. M.; Tarelnyk, V. B.; Gaponova, O. P.; Radionov, O. V.; Tarelnyk, N. V.

URI: https://repo.snau.edu.ua:8080/xmlui/handle/123456789/11181

Date: 2023

Abstract:

В статті проведений аналіз існуючих на теперішній час літературних та патентних джерел, направлених на покращення параметрів якості поверхневих шарів підшипникових шийок валів роторних машин за рахунок формування прироблювальних покриттів. Дослідження проводили на зразках зі сталі 45 і 40Х. Металографічні дослідження шліфів було проведено на оптичному мікроскопі «Неофот-2». Виконувалась оцінка якості нанесеного шару, його суцільності, товщини та будови зон підшару. Вимірювання мікротвердості проводили на мікротвердомірі ПМТ-3 вдавлюванням алмазної піраміди під навантаженням 0,05 Н. Шорсткість вимірювали на приладі профілограф-профілометр мод. 201 заводу «Калібр» шляхом зняття та обробки профілограм. Дослідження залишкових напружень проводили на призматичних зразках із сталі 45 і сталі 40Х розміром 70×5×2 мм за методикою І.А. Біргера шляхом шарового електрополірування напружених шарів на установці типу «Піон». Випробування на втомлювальну міцність проводили на машині УП-50 на базі 1×106 циклів. Для цього використовувалися натурні зразки. В результаті цементації методом електроіскрового легування (ЦЕІЛ) стальних зразків зі збільшенням енергії розряду товщина і суцільність «білого» шару збільшуються. Проведений металографічний аналіз показав, що мікроструктури після ЦЕІЛ складаються з 3-х зон: верхній «білий» шар, дифузійна зона і основний метал. Результати дюрометричних досліджень свідчать, що максимальна мікротвердість визначається на зразках після ЦЕІЛ, оброблених при енергії розряду Wр = 4,6 Дж і складає 8492 МПа. При наступному ЕІЛ м’якими антифрикційними металами (мідь, срібло, олово, індій) з збільшенням енергії розряду збільшується шорсткість поверхневого шару і його товщина. Після наступної безабразивної ультразвукової фінішної обробки (БУФО), як шорсткість поверхневого шару, так і його товщина зменшуються. Залишкові напруги, що виникають у поверхневих шарах деталей після ЕІЛ м’якими антифрикційними металами міддю і сріблом і є негативними розтягуючими, після БУФО стають позитивними стискаючими. Втомна міцність покриттів на сталі 45, сформованих нанесенням методом ЕІЛ міді с послідуючою обробкою БУФО, відповідно на 19% і 86% більше чім у зразків без покриття і після ЕІЛ міддю.

Description:

The article analyzes the currently existing literary and patent sources aimed at improving the quality parameters of the surface layers of the bearing necks of the shafts of rotary machines due to the formation of surface coatings. The research was carried out on samples made of steel 45 and 40X. Metallographic studies of the grindings were carried out on the optical microscope "Neofot-2". The quality of the applied layer, its integrity, thickness and structure of the sublayer zones were evaluated. Microhardness was measured on a PMT-3 microhardness tester by indenting a diamond pyramid under a load of 0.05 N. Roughness was measured on a profilograph-profilometer mod. 201 of the "Kalibr" plant by taking and processing profilograms. Research of residual stresses was carried out on prismatic samples made of steel 45 and steel 40X, size 70×5×2 mm according to the method of I.A. Birger by means of layer-by-layer electropolishing of stressed layers on a "Peony" type installation. Fatigue strength tests were performed on a UP-50 machine based on 1×106 cycles. For this, natural samples were used. As a result of cementation by the method of electric spark alloying (CEIL) of steel samples, the thickness and integrity of the "white" layer increases with an increase in the discharge energy. The conducted metallographic analysis showed that the microstructures after CEIL consist of 3 zones: the upper "white" layer, the diffusion zone and the base metal. The results of durometric studies indicate that the maximum microhardness is determined on samples after CEIL, processed at the discharge energy Wр = 4.6 J and is 8492 MPa. With the subsequent EIL with soft antifriction metals (copper, silver, tin, indium), the roughness of the surface layer and its thickness increase with an increase in the discharge energy. After the next non-abrasive ultrasonic finishing treatment (BUFO), both the roughness of the surface layer and its thickness are reduced. Residual stresses that arise in the surface layers of parts after EIL with soft antifriction metals copper and silver and are negative tensile, become positive compressive after BUFO. The fatigue strength of coatings on steel 45, formed by EIL copper application with subsequent BUFO treatment, is 19% and 86% higher, respectively, than that of samples without coating and after EIL copper.

Show full item record