DOI: https://doi.org/10.30977/BUL.2219-5548.2018.82.0.27

ПІДВИЩЕННЯ ДОВГОВІЧНОСТІ ПОРШНЕВЫХ КІЛЕЦЬ МЕТОДОМ ДВОХДРОТОВОЇ МЕТАЛІЗАЦІЇ

D. B. Hlushkova

Анотація


Підвищення надійності та довговічності поршневих кілець, що працюють в умовах тертя та зношування, вимагає вдосконалення існуючих і розробки нових технологій. Зміцнюючі технології, що існують, недосконалі, бо можуть привести до короблення поверхні виробів, зміни мікрогеометрії деталей, виникненню напружень та екологічним проблемам. Електролітичне хромове покриття, яке наносять на поршневі кільця зараз, не задовольняє зростаючим вимогам до властивостей кілець із високоміцного чавуну. Замість нього запропоновано сталь-молібденове покриття, отримане методом дводротової металізації. Технологічний процес нанесення сталь-молібденового покриття на поршневі кільця містить такі етапи: попереднє очищення, дрібострумова обробка, безпосередньо напилення. Молібденовий та сталевий дріт подавали з певною швидкістю, молібденовий дріт підключали до позитивного полюсу джерела струму, а сталевий – до негативного. Дослідження мікроструктури отриманого покриття показало, що воно має типовий для газотермічних покриттів шаруватий характер з рівномірно розташованими по товщині порами (до 12 %). Пористість покриття забезпечує підвищену маслоємність кілець, що добре впливає на процесі припрацьовування робочої пари гільза – поршневе кільцо та на роботі поршневих кілець при експлуатації. Після травлення мікроструктура являє поєднання ділянок молібдену та сталі. Крім двох основних фаз в покритті виявляються й інші структурні складові, що є продуктами взаємодії сталевого та молібденового дроту з киснем і азотом повітря, а також продуктами взаємодії молібдену та сталі в процесі плазмового напилення. Отримані при дослідженні антифрикційних властивостей результати свідчать про більш високу задиростійкість та кращі антифрикційні характеристики поршневих кілець зі сталь-молібденовим покриттям в порівнянні з електролітичним хромовим. Сталь-молібденове покриття в меншій мірі зношує матеріал пари і має нижчий коефіцієнт тертя. Високі показники сталь-молібденового покриття можна пояснити специфічними властивостями окислів молібдену, що можуть оказувати додаткове змащення і грати роль твердого мастила. Крім того, висока температура плавлення молібдену сприяє зменшенню схильності до схоплювання матеріалів.


Ключові слова


сталь-молибденове покриття; припрацьовуваність; швидкість зношування; мікротвердість; властивості оксидів молібдену

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Kudinov V.V. Theory and practice of gas-thermal coating /V.V. Kudinov. - M .: Metallurgy, 2000.

Kitahara Sh. Some contributions on adhesive mechanism and composition of boundary between sprayed coating and substrate. Y Gap / Sh. Kitahara // WeldSoc. – 2003. – Vd. 42, № 2. – Р. 91–99.

Antoshin E.V. Applying metallic and nonmetallic coatings by means of thermal spraying / EV Antoshin. - M .: Mashinostroenie, 2002.

Kostetsky B.I. Friction, lubrication and wear in machines / B.I. Kos¬tetsky. - Kiev: Technique, 2000. - 396 p.

Hasui A. Surfacing and spraying / A. Hasui, O. Morigaki. - Moscow: Machine building, 1985. - 240 p.

Modern methods of hardening the surfaces of parts of the machine. Analytical review: Scientific and technical progress in machine building / ed. K.V. Frolova. - Moscow. : IMASH Academy of Sciences of the USSR, 2009. - Vol. 9.1 - p. 205–271.

Panin V. K. Ynfluence of thin strength coating of the defor¬ma¬tion and fracture mechanisms / V. K. Panin., P. V. Makarov, S. V. Panin // Int. Cobf. «Math. Metli. Phys, Meeh and Mesomech. Fract». – Tomsk, 1996. – С. 123.

Bolshakov V. I. On the effectiveness of protective coatings for parts of gas-turbine engines / V. I. Bolshakov, V. I. Kharchenko, V. N. Zhuravel - // Perspective tasks of modern science: Proc. scientific tr. - Dnepropetrovsk, 2002 - pp. 109 - 111.

Nikitin M. D. Heat-proof and wear-resistant coatings for diesel engine parts / M. D. Nikitin, A. Ya. Kulik, N. I. Zakharov. - Lviv: Mashinostroenie, 2007. - 115 p.

Diesel Engine Cylinder Bore Coating for Extreme Operating Conditions / Kamo Lloyd, Dorsaf Saad, Philipe Saad, Milad H.Mekari // SAE Technical Paper 2007-01-1439, 2007. DOI: 10.4271/2007-01-1439

Agarwala R.C. Electroless alloy/composite coatings: A review / R.C. Agarwala, V. Agarwala // Sadhana. 2003. Vol. 28. Parts 3 & 4. P. 475-493.

Hawking, M. Metallic and ceramic coatings / M. Hawking, V. Wasan-tasri, P. Sidka. - M .: Mir, 2000. - 518 p.

Holmberg K. Coatings Tribology – Properties, Mechanisms, Techniques and Applications in Surface Engineering / K.Holmberg, A.Matthews // Tribology and Interface Engineering Series 56. Amsterdam: Elsevier, 2009. 560 p.

Krasnyy V. Increase of wear and fretting resistance of mining machinery parts with regular roughness patterns / V.Krasnyy, V.Maksarov, J.Olt // Annals of DAAAM and Proceedings of the International DAAAM Symposium. 2016. P. 151-156.

Musil J. Hard and super hard nanocomposite coatings // Surface and coatings technology. 2000. Vol. 125. Iss. 1-3. P. 322-330.

Shaffer S.J. Tribological performance of various coatings in unlubricated sliding for use in small arms action components / S.J.Shaffer, M.J.Rogers // Wear. 2007. Vol. 263. P. 1281-1290.

Maksarov V. The Formation of Surface Roughness of Piston Rings for the Purpose of Improving the Adhesion of WearResistant Coatings / V.Maksarov, V.Krasnyy // Key Engineering Materials. 2017. Vol. 736. P. 73-78.

Sigmund P. Nucl. Mechanisms and theory of physical sputtering by particle impact // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B. 1987. Vol. 27. Iss. 1. P. 1-20. DOI:10.1016/0168-583X(87)90004-8

ASTME 384-10e2 Standard Test Method for Knoop and Vickers Hardness of Materials. – 42 р.

Katz N.V. Spray metallization / N.V. Katz et al. - M .: Mashinostroenie, 2006.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Кудинов В.В. Теория и практика газотермического нанесения покрытий / В.В. Кудинов. – М.: Металлургия, 2000.

2. Kitahara Sh. Some cntributions on adhesive mechanism and composition of boundary between sprayed coating and substrate. Y Gap / Sh. Kitahara // WeldSoc. – 2003. – Vd. 42, № 2. – Р. 91–99.

3. Антошин Е.В. Нанесение металлических и неметаллических покрытий посредством газотермического напыления / Е.В. Антошин. – М.: Машиностроение, 2002.

4. Костецкий Б. И. Трение, смазка и износ в машинах / Б. И. Кос¬тецкий. – Киев : Техника, 2000. – 396 с.

5. Хасуи А. Наплавка и напыление / А. Хасуи, О. Моригаки. – Москва : Машиностроение, 1985. – 240 с.

6. Современные методы упрочнения поверхностей деталей машин. Аналитический обзор : Научно-технический прогресс в маши¬но¬строении / под ред. К.В. Фролова. – М/: ИМАШ АН СССР, 2009. – Вып. 9.1 – С. 205–271.

7. Panin V. K. Ynfluence of thin strength coating of the defor¬ma¬tion and fracture mechanisms / V. K. Panin., P. V. Makarov, S. V. Panin // Int. Cobf. «Math. Metli. Phys, Meeh and Mesomech. Fract». – Tomsk, 1996. – С. 123.

8. Большаков В. И. Об эффективности защитных покрытий деталей газотурбинных двигателей / В. И. Большаков, В. И. Харченко, В. Н. Журавель // Перспективные задачи современной науки : сб. науч. тр. – Днепропетровск, 2002 – С. 109–111.

9. Никитин М.Д. Теплозащитные и износостойкие покрытия деталей дизеля / М.Д. Никитин, А.Я. Кулик, Н.И. Захаров. – Львов: Машиностроение, 2007. – 115 с.

10. Diesel Engine Cylinder Bore Coating for Extreme Operating Conditions / Kamo Lloyd, Dorsaf Saad, Philipe Saad, Milad H.Mekari // SAE Technical Paper 2007-01-1439, 2007. DOI: 10.4271/2007-01-1439

11. Agarwala R.C. Electroless alloy/composite coatings: A review / R.C. Agarwala, V. Agarwala // Sadhana. 2003. Vol. 28. Parts 3 & 4. P. 475-493.

12. Хокинг М. Металлические и керамические покрытия / М. Хокинг, В. Васантасри, П. Сидки. – М.: Мир, 2000. – 518 с.

13. Holmberg K. Coatings Tribology – Properties, Mechanisms, Techniques and Applications in Surface Engineering / K.Holmberg, A.Matthews // Tribology and Interface Engineering Series 56. Amsterdam: Elsevier, 2009. 560 p.

14. Krasnyy V. Increase of wear and fretting resistance of mining machinery parts with regular roughness patterns / V.Krasnyy, V.Maksarov, J.Olt // Annals of DAAAM and Proceedings of the International DAAAM Symposium. 2016. P. 151-156.

15. Musil J. Hard and super hard nanocomposite coatings // Surface and coatings technology. 2000. Vol. 125. Iss. 1-3. P. 322-330.

16. Shaffer S.J. Tribological performance of various coatings in unlubricated sliding for use in small arms action components / S.J.Shaffer, M.J.Rogers // Wear. 2007. Vol. 263. P. 1281-1290.

17. Maksarov V. The Formation of Surface Roughness of Piston Rings for the Purpose of Improving the Adhesion of WearResistant Coatings / V.Maksarov, V.Krasnyy // Key Engineering Materials. 2017. Vol. 736. P. 73-78.

18. Sigmund P. Nucl. Mechanisms and theory of physical sputtering by particle impact // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B. 1987. Vol. 27. Iss. 1. P. 1-20. DOI:10.1016/0168-583X(87)90004-8

19. ASTME 384-10e2 Standard Test Method for Knoop and Vickers Hardness of Materials. – 42 р.

20. Катц Н.В. Металлизация распылением / Н.В. Катц и др. – М.: Машиностроение, 2006.