повышение износостойкости и усталостной
Ракомсин А.П., Кожуро Л.М., Мрочек Ж.А., Хейфец М.Л.
(ПО "БелавтоМАЗ", БАТУ, БГПА, г.Минск, ПГУ, г.Новополоцк, Беларусь)
The combination of technological operations of electromagnetic coating and the surface plactic deformation made in possible to develop the combined method of hardening the surfaces of machine components.
Проблема повышения износостойкости и усталостной прочности деталей автомобилей требует создания новых технологических процессов и применения материалов, обеспечивающих их эксплуатацию до списания без замены и с минимальным количеством текущих ремонтов.
Износостойкость и усталостная прочность деталей являются основными эксплуатационными свойствами, повышение которых обеспечивается нанесением покрытий различными 'технологическими методами. Одним из перспективных способов упрочнения и восстановления деталей является электромагнитная наплавка (ЭМН), а также ее совмещение с поверхностным пластическим деформированием (ППД). Проведенные исследования структуры, фазового состава и физико-механических свойств покрытий, полученных ЭМН, показывают, что они имеют высокую прочность, однородность и состоят из фаз с особыми свойствами. В связи с этим основные эксплуатационные характеристики покрытий должны удовлетворять условиям работы ответственных деталей при циклических нагружениях в условиях интенсивного изнашивания (шкворень поворотного кулака, палец ушка рессор, ось сателлита колесной передачи и др.).
Изучалось влияние на износостойкость и усталостную прочность наплавленных поверхностей основных технологических факторов ЭМН и химического состава материала наплавляемого порошка. Исследования показали, что наибольшей износостойкостью обладают покрытия на основе порошков быстрорежущих сталей, высокохромистого чугуна и ферробора, которые превышают изностойкость закаленной стали 45 в 1,5-2,0 раза. Использование ППД повышает износостойкость покрытий в 1,8-2,7 раза, снижает коэффициент трения на 10-20% как при работе со смазкой, так и всухую.
При циклическом нагружении детали покрытия имеют различную способность к сопротивлению усталостному разрушению. Это объясняется неодинаковой чувствительностью материалов покрытия к дислокационному скольжению. ЭМН порошков высокохромистого чугуна и ферробора на детали из стали 45 вызывает снижение сопротивления усталости последней на 8 и 12% соответственно, а порошка быстрорежущей стали — увеличение на 8%. Установлено, что усталостная прочность деталей после ЭМН с ППД порошками быстрорежущей стали высокохромистого чугуна и ферробора выше неупрочненных соответственно 1,4; 1,3 и 1,2 раза. Обусловлено это тем, что в ходе наплавки с ППД в системе покрытие-основа формируются остаточные напряжения сжатия, увеличивается зона термического влияния, что приводит к распаду остаточного аустенита и превращения его в мартенсит с образованием при деформации дисперсных карбидов, блокирующих сдвиги по плоскостям скольжения.
Установлено, что методы финишной обработки влияют на износостойкость и усталостную прочность упрочненных деталей. Наилучшие результаты обеспечивает магнитно-абразивная обработка, повышающая износостойкость на 15% по сравнению с чистовым шлифованием и на 10% по сравнению с полированием.