Preview

Frontier Materials & Technologies

Расширенный поиск

ПОВЫШЕНИЕ МИКРОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ХРОМОНИКЕЛЕВОГО ЛАЗЕРНОГО ПОКРЫТИЯ ФИНИШНОЙ ФРИКЦИОННОЙ ОБРАБОТКОЙ

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2015-4-60-67

Полный текст:

Аннотация

Хромоникелевые покрытия, нанесенные на поверхность деталей лазерной наплавкой, характеризуются значительной волнистостью и шероховатостью поверхности. Применение в качестве финишной операции фрикционной обработки наплавленных поверхностей позволяет избежать недостатков традиционного шлифования (прижоги, микротрещины, опасные растягивающие напряжения), обеспечив одновременно дополнительное повышение прочности и износостойкости, формирование благоприятных сжимающих напряжений и низкую шероховатость поверхности. В настоящей работе наряду с измерением микротвердости по методу восстановленного отпечатка применен метод кинетического микроиндентирования для исследования прочностных и упруго-пластических характеристик NiCrBSi лазерного покрытия, подвергнутого фрикционной обработке полусферическим скользящим индентором из мелкодисперсного кубического нитрида бора. Рассмотрены также обусловленные микромеханическими свойствами упрочненного слоя механизмы изнашивания покрытия в условиях сухого трения скольжения. Исследованием распределения микротвердости по глубине подвергнутого фрикционной обработке поверхностного слоя выявлено максимальное упрочнение в тонком (толщиной 5–7 мкм) слое с сильно диспергированной структурой непосредственно на поверхности покрытия. Установлено, что фрикционная обработка покрытия по сравнению с электролитическим полированием не только улучшает качество поверхности (снижает ее шероховатость), но и, по данным микроиндентирования, повышает способность поверхностного слоя сопротивляться механическому контактному воздействию. Как следствие повышения микромеханических свойств, в условиях трения скольжения без смазки фрикционная обработка приводит к смене основных механизмов изнашивания – от схватывания и пластического оттеснения к преимущественно упругому оттеснению. Это обусловливает устранение периода приработки и соответствующее снижение интенсивности изнашивания на начальном этапе трения у упрочненного покрытия. 

Об авторах

Алексей Викторович Макаров
Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург
Россия

доктор технических наук, заведующий отделом материаловедения, заведующий лабораторией механических свойств, главный научный сотрудник, профессор



Наталья Николаевна Соболева
Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург
Россия

младший научный сотрудник



Роман Анатольевич Саврай
Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург
Россия

кандидат технических наук, заведующий лабораторией конструкционного материаловедения



Ирина Юрьевна Малыгина
Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург
Россия

кандидат технических наук, старший научный сотрудник



Список литературы

1. Xu G., Kutsuna M., Liu Z. СO2 laser cladding and plasma cladding of Ni-based alloy powder on the SUS316LN stainless steel // JSME International Journal C. 2006. Vol. 49. № 2. P. 370–378.

2. Xu G., Kutsuna M., Liu Z., Zhang H. Characteristics of Ni-based coating layer formed by laser and plasma cladding processes // Materials Science and Engineering A. 2006. Vol. 417. № 1-2. P. 63–72.

3. Fernández E., Cadenas M., Gonsález R., Navas C., Fernández R., De Damborenea J. Wear behaviour of laser clad NiCrBSi coating // Wear. 2005. Vol. 259. № 7-12. P. 870–875.

4. Xuan H.-F., Wang Q.-Y., Bai S.-L., Liu Z.-D., Sun H.-G., Yan P.-Ch. A study on microstructure and flame erosion mechanism of a graded Ni–Cr–B–Si coating prepared by laser cladding // Surface and Coatings Technology. 2014. Vol. 244. P. 203–209.

5. Xu J.-S., Zhang X.-C., Xuan F.-Z., Wang Z.-D., Tu S.-T. Rolling contact fatigue behavior of laser cladded WC/Ni composite coating // Surface and Coatings Technology. 2014. Vol. 239. P. 7–15.

6. Shang S., Dan Wellburn, Sun Y.Z., Wang S.Y., Cheng J., Liang J., Liu C.S. Laser beam profile modulation for microstructure control in laser cladding of an NiCrBSi alloy // Surface and Coatings Technology. 2014. Vol. 248. P. 46–53.

7. Мельников П.А., Пахоменко А.Н., Лукьянов А.А. Математическая модель формирования микрорельефа шейки вала при обработке алмазным выглаживанием // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2015. № 2-2. С. 104–111.

8. Мельников П.А., Бобровский Н.М. Оптимизация параметров процесса выглаживания в производственных условиях с целью получения поверхности, пригодной для работы в условиях гидродинамического трения // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2011. № 2. С. 65–67.

9. Огин П.А. Структура и свойства зон перекрытия при лазерной закалке сталей и чугунов // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2015. № 2-2. С. 130–135.

10. Singh R., Kumar D., Mishra S.K., Tiwari S.K. Laser cladding of Stellite 6 on stainless steel to enhance solid particle erosion and cavitation resistance // Surface and Coatings Technology. 2014. Vol. 351. P. 87–97.

11. Безбородов В.П., Ковалевский Е.А. Влияние ультразвуковой обработки на напряженное состояние газотермических покрытий из никелевых сплавов // Физика и химия обработки материалов. 2001. № 1. С. 67–69.

12. Соболева Н.Н., Макаров А.В., Малыгина И.Ю. Упрочняющая фрикционная обработка NiCrBSi лазерного покрытия // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2013. № 4. С. 79–85.

13. Макаров А.В., Поздеева Н.А., Саврай Р.А., Юровских А.С., Малыгина И.Ю. Повышение износостойкости закаленной конструкционной стали наноструктурирующей фрикционной обработкой // Трение и износ. 2012. Т. 33. № 6. С. 587–598.

14. Serres N., Portha N., Machi F. Influence of salt fog aging tests on mechanical resistance of laser clad-coatings // Surface and Coatings Technology. 2011. Vol. 205. P. 5330–5337.

15. Gómez-del Río T., Garrido M.A., Fernández J.E., Cadenas M., Rodríguez J. Influence of the deposition techniques on the mechanical properties and microstructure of NiCrBSi coatings // Journal of Materials Processing Technology. 2008. Vol. 204. № 1-3. P. 304–312.

16. Houdková Š.,Smazalová E., Vostřák M., Schubert J. Properties of NiCrBSi coating, as sprayed and remelted by different technologies // Surface and Coatings Technology. 2014. Vol. 253. P. 14–26.

17. Вичужанин Д.И., Макаров А.В., Смирнов С.В., Поздеева Н.А., Малыгина И.Ю. Напряженно-деформированное состояние и поврежденность при фрикционной упрочняющей обработке плоской стальной поверхности скользящим цилиндрическим индентором // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2011. № 6. С. 61–69.

18. Саврай Р.А., Макаров А.В., Соболева Н.Н., Малыгина И.Ю., Осинцева А.Л. Контактная выносливость NiCrBSi покрытий, полученных методом газопорошковой лазерной наплавки // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2014. № 4. С. 43–51.

19. Макаров А.В., Горкунов Э.С., Малыгина И.Ю., Коган Л.Х., Саврай Р.А., Осинцева А.Л. Вихретоковый контроль твердости, износостойкости и толщины покрытий, полученных методом газопорошковой лазерной наплавки // Дефектоскопия. 2009. № 11. C. 68–78.

20. Петржик М.И., Левашов Е.А. Современные методы изучения функциональных поверхностей перспективных материалов в условиях механического контакта // Кристаллография. 2007. Т. 52. № 6. С. 1002–1010.

21. Петржик М.И. Филонов М.Р., Печеркин К.А., Левашов Е.А., Олесова В.Н., Поздеев А.И. Износостойкость и механические свойства сплавов медицинского назначения // Известия ВУЗов. Цветная металлургия. 2005. № 6. C. 62–69.

22. Page T.F., Hainsworth S.V. Using nanoindentation techniques for the characterization of coated systems: a critique // Surface and Coatings Technology. 1993. Vol. 61. № 1-3. P. 201–208.

23. Cheng Y.T., Cheng C.M. Relationships between hardness, elastic modulus and the work of indentation // Applied Physics Letters. 1998. Vol. 73. № 5. P. 614–618.

24. Mayrhofer P.H., Mitterer C., Musil J. Structure-property relationships in single- and dual-phase nanocrystalline hard coatings // Surface and Coatings Technology. 2003. Vol. 174-175. P. 725–731.

25. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов В.С. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. 526 с.


Рецензия

Для цитирования:


Макаров А.В., Соболева Н.Н., Саврай Р.А., Малыгина И.Ю. ПОВЫШЕНИЕ МИКРОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ХРОМОНИКЕЛЕВОГО ЛАЗЕРНОГО ПОКРЫТИЯ ФИНИШНОЙ ФРИКЦИОННОЙ ОБРАБОТКОЙ. Вектор науки Тольяттинского государственного университета . 2015;(4):60-67. https://doi.org/10.18323/2073-5073-2015-4-60-67

For citation:


Makarov A.V., Soboleva N.N., Savray R.A., Malygina I.Yu. THE IMPROVEMENT OF MICROMECHANICAL PROPERTIES AND WEAR RESISTANCE OF CHROME-NICKEL LASER COATING USING THE FINISHING FRICTION TREATMENT. Frontier Materials & Technologies. 2015;(4):60-67. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2073-5073-2015-4-60-67

Просмотров: 17


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2782-4039 (Print)
ISSN 2782-6074 (Online)