ЗАСТОСУВАННЯ СУЧАСНИХ МЕТОДІВ ФРАКТАЛЬНОГО ФОРМАЛІЗМУ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ІОННО-ПЛАЗМОВИХ ПОКРИТТІВ НА ОЦІНЮВАННЯ ЗНОСОСТІЙКОСТІ ДЕТАЛЕЙ ОБ’ЄМНОГО ГІДРОПРИВОДА
DOI:
https://doi.org/10.30977/BUL.2219-5548.2023.103.1.34Ключові слова:
іонно-плазмові покриття, фрактал, твердість, модельАнотація
Вступ. Проведені дослідження з отримання та нанесення покриття Ti–Cr–N на поверхню сталі 38Х2МЮА. Мета та постановка завдання. Дослідження доцільності застосування фрактального підходу для оцінки впливу плазменних покриттів на підвищення зносостійкості деталей об’ємного гідроприводу. Матеріали та методики досліджень. Як матеріал для іонного бомбардування був обраний Cr, так як він дає можливість знизити температуру підкладки перед нанесенням покриття та уникнути небезпеки розміцнення поверхні. Після термічної обробки сталі 38Х2МЮА її твердість коливається в межах 40...45 HRC. Товщина покриття, що наноситься, змінювалася в межах від 3 до 6 мікрон, що відповідає хорошій адгезії, менша товщина не робить істотного впливу на властивості виробу, а у разі товщини більше 6 мікрон спостерігається відшаровування через погану адгезію з підкладкою. Виклад основного матеріалу. Проведено п’ять серій експериментів зі значеннями твердості HRC 42, 43, 44, 45, 46. Для оцінки впливу структури покриття Ti–Cr–N робочої поверхні деталей об’ємного гідроприводу на показники його зносу застосовували фрактальний аналіз. Відносна похибка обчислень показників зносу для фрактальних моделей коливалася в межах 0.04…8.96. Без використання показників фрактальної розмірності поверхні коефіцієнт кореляції моделі Y(Х2) становив лише 0,73. Експериментально встановлено, що найменше значення зносу 2,11 отримано при товщині покриття та твердості 45 HRC прогнозується при 6 мкм і шорсткості 0,15. Для підтвердження цієї гіпотези був проведений експеримент з визначення зносостійкості при твердості 45, шорсткості 0,16 та товщині покриття рівної 6. Висновки. Результати досліджень показників зношування зразків з покриттям Ti–Cr–N при значеннях твердості матеріалу підкладки 42...46 HRC, шорсткості поверхні та товщини покриття показали доцільність застосування фрактального підходу оцінки структури.
Посилання
V.N. Kalyanov. Structure and characteristics of wear-resistant sparingly alloyed deposited metal // Welding production. 1997, N 4, p. 13-17.
V.P. Ovcharov Improving the wear resistance of parts of a cylinder-piston group of CT compressors by treatment in a steam atmosphere // Bulletin of mechanical engineering, Kiev,1980, N 4, p. 31-32.
Kalinina N.E., Glushkova D.B., Voronkov A.I., Kalinin V.T. Influence of nanomodification on structure formation of multicomponent nickel alloys // Functional Materials, Volume 26, Issue 3, р. 514 – 518, 2019. https://doi.org/10.15407/fm26.03.514
D.B. Hlushkova, A.V. Kalinin, N.E. Kalinina, V.M. Volchuk, V.A. Saenko, A.A. Efimenko. Study of nanomodification of nickel alloy GS3 with titanium carbide / // Problems of Atomic Science and Technology 2023, № 2 (144). - р.126-129. https://doi.org/10.46813/2023-144-126
V.D. Parkhomenko, P.N. Tsybulev, Yu.I. Krasnokutsky. Technology of plasma chemical production. Kiev: “Vishka school”, 2001, 255 p.
D.B. Hlushkova, V.A. Bagrov, S.V. Demchenko, V.M. Volchuk, O.V. Kalinin, N.E. Kalinina. Structure and properties of powder gas-plasma coatings based on nickel // Problems of Atomic Science and Technology. 2022, N 4(140), p. 125-130. https://doi.org/10.46813/2022-140-125
C. Paul, P. Ganesh, S. Mishra. Investigating laser rapid manufacturing for Inconel-625 components // Optics and Laser Technology. 2007, N 39(4), p. 800-805.
D.B. Hlushkova, V.A. Bagrov, V.M. Volchuk, U.A. Murzakhmetova. Influence of structure and phase composition on wear resistance of sparingly alloyed alloys // Functional Materials. 2023, N 1(30), p. 74-78. https://doi.org/10.15407/fm30.01.74
V.S. Vahrusheva, D.B. Hlushkova, V.M. Volchuk, T.V. Nosova, S.I. Mamhur, N.I. Tsokur, V.A. Bagrov, S.V. Demchenko, Yu.V. Ryzhkov, V.O. Scrypnikov. Increasing the corrosion resistance of heat-resistant alloys for parts of power equipment // Problems of Atomic Science and Technology. 2022, N 4(140), p. 137-140. https://doi.org/10.46813/2022-140-137
D.B. Hlushkova, V.A. Bagrov, V.A. Saenko, V.M. Volchuk, A.V. Kalinin, N.E. Kalinina. Study of wear of the building-up zone of martensite-austenitic and secondary hardening steels of the Cr-Mn-Ti system // Problems of Atomic Science and Technology. 2023, № 2 (144), р. 105-109. https://doi.org/10.46813/2023-144-105
А.А. Holyakevych, L.M. Orlov, H.V. Pokhmurs’ka, М.М. Student, N.R. Chervins’ka. O. V. Khyl’ko. Influence of the Phase Composition of the Layers Deposited on the Rods of Hydraulic Cylinders on Their Local Corrosion // Materials Science. 2015, N 5(50), p. 740-747.
A. Zhilkashinova, M. Abilev, A. Pavlov, N. Prokhorenkova, M. Skakov, A. Gradoboev, A. Zhilkashinova. Ion-Plasma Spraying and Electron-Beam Treatment of Composite Cr-Al-Co-ZrO2-Y2O3 Coating on the Surface of Ni-Cr Alloy. Coatings 2021, 11, 321. https://doi.org/10.3390/coatings11030321
Fracture mechanics and strength of materials: Ref. allowance: In 4 volumes / Under the general editorship of Panasyuk V.V. Vol. 1: Fundamentals of Fracture Mechanics. K.: “Nauk. Dumka”, 1998, 448 p.
S.D. Kolotienko, A.P. Kolotiev. Analysis of the process of contact destruction of surfacing materials during setting // The Third Republican Scientific and Technical Conference Modern methods of surfacing and surfacing materials. Kharkiv, 1981, p. 106-108.
D.B. Hlushkova, V.M. Volchuk, P.M. Polyansky, V.A. Saenko, A.A. Efimenko. Fractal modeling the mechanical properties of the metal surface after ion-plasma chrome plating // Functional Materials. 2023, N 2(30), p. 275-281. https://doi.org/10.15407/fm30.02.275
V. Volchuk, S. Kroviakov, V. Kryzhanovskyi, Revista Română de Materiale/Romanian Journal of Materials, 52(2), 185 (2022).
B.B. Mandelbrot, The Fractal Geometry of Nature, “W.H. Freeman and Company”, New York (1982).
V.M. Petrov, A.V. Fedosov, S.P. Yakovlev et. al., AIP Conference Proceedings, 2700(1), 020033 (2023). https://doi.org/10.1063/5.0124918
