Властивості поверхонь деталей із криці 12Х18Н10Т, що працюють в умовах радіяційного опромінювання, відновлених методою електроіскрового леґування. Ч. 1. Особливості топографії та механічних властивостей покриттів

Н. В. Тарельник

Сумський національний аграрний університет, вул. Герасима Кондратьєва, 160, 40021 Суми, Україна

Отримано: 28.05.2022; остаточний варіант - 11.07.2022. Завантажити: PDF

В статті представлено результати дослідження нового способу відновлення методою електроіскрового леґування (ЕІЛ) деталей із криці 12Х18Н10Т, що працюють в умовах радіяційного опромінювання, і яка може бути застосована для ремонту деталей машин атомних електростанцій. Технологія включає нанесення покриття на зношену поверхню деталі методою ЕІЛ електродом-інструментом з матеріялу (криця 12Х18Н10Т або нікель), який не містить спеціяльних добавок Кобальту та інших елементів, які утворюють довго живучі ізотопи в активному робочому середовищі. ЕІЛ здійснюють у два етапи. Перед першим етапом на зношену крицеву поверхню методою ЕІЛ наносять шар покриття графітовим електродом-інструментом з енергією розряду $Wp$ = 0,02 Дж і продуктивністю 0,3 см$^{2}$/хв. При ЕІЛ електродом-інструментом із криці 12Х18Н10Т перший і другий етапи проводять, відповідно при $Wp$ = 0,20 Дж з продуктивністю 1,6 см$^{2}$/хв., і $Wp$ = 0,55 Дж з продуктивністю 2,5 см$^{2}$/хв. В результаті, товщина покриття $\Delta H$ = 0,19 мм, суцільність $S$ = 100% і шерсткість $Rz$ = 57 мкм. При ЕІЛ електродом-інструментом з ніклю перший і другий етапи проводять, відповідно при $Wp$ = 0,55 Дж з продуктивністю 2,5 см$^{2}$/хв. і $Wp$ = 0,90 Дж з продуктивністю 3,4 см$^{2}$/хв. В результаті $\Delta H$ = 0,20 мм, $S$ = 100% і $Rz$ = 38 мкм. Збільшення енергії розряду при ЕІЛ супроводжується зниженням межі текучости і межі міцности і збільшенням відносного подовження і відносного звуження зразка. При ЕІЛ зразка з $Wp$ = 0,90 Дж, порівняно з нелеґованим зразком, межа текучости і межа міцности зменшується при леґуванні крицею 12Х18Н10Т, відповідно на 11,7% і 8,3%, а відносне подовження і відносне звуження збільшується, відповідно на 15 і 14,7%. При ЕІЛ ніклем межа текучости і межа міцности зменшується, відповідно на 13,3% і 8,6%, а відносне подовження і відносне звуження збільшується, відповідно на 14,7% і 16,7%.

Ключові слова: електроіскрове леґування, відновлення, матеріял електроду, графіт, криця, товщина шару, шерсткість, суцільність, механічні властивості.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v44/i08/1037.html

PACS: 62.20.Qp, 68.35.Ct, 68.35.Gy, 68.55.J-, 81.65.Lp, 81.40.Pq


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. Н. В. Тарельник, Науковий вісник Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу, № 2: 32 (2021).
  2. I. Kuric, M. Kandera, J. Klarák, V. Ivanov, and D. Więcek, Advanced Manufacturing Processes (Eds. V. Tonkonogyi, V. Ivanov, J. Trojanowska, G. Oborskyi, M. Edl, I. Kuric, I. Pavlenko, and P. Dasic) (Springer: 2020), p. 148. Crossref
  3. A. Zahorulko, C. Kundera, and S. Hudkov, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 233: 012039 (2017). Crossref
  4. A. Zahorulko, Sealing Technology, 2015, Iss. 8: 7 (2015). Crossref
  5. A. Kotliar, Y. Basova, V. Ivanov, O. Murzabulatova, S. Vasyltsova, M. Litvynenko, and O. Zinchenko, Management and Production Engineering Review, 11, No. 1: 52 (2020). Crossref
  6. V. Ivanov, I. Dehtiarov, Y. Denysenko, N. Malovana, and N. Martynova, Diagnostyka, 19, No. 3: 3, (2018). Crossref
  7. V. Ivanov, I. Dehtiarov, I. Pavlenko, M. Kosov, and M. Hatala, Advances in Design, Simulation and Manufacturing II (Eds. V. Ivanov, J. Trojanowska, J. Machado, O. Liaposhchenko, J. Zajac, I. Pavlenko, M. Edl, and D. Perakovic) (Springer: 2019), p. 114. Crossref
  8. V. Ivanov, I. Pavlenko, I. Kuric, and M. Kosov, Industry 4.0: Trends in Management of Intelligent Manufacturing Systems (Eds. L. Knapčíková and M. Balog) (Springer: 2019), p. 133. Crossref
  9. S. Pylypaka, T. Zaharova, O. Zalevska, D. Kozlov, and O. Podliniaieva, Advanced Manufacturing Processes (Eds. V. Tonkonogyi, V. Ivanov, J. Trojanowska, G. Oborskyi, M. Edl, I. Kuric, I. Pavlenko, and P. Dasic) (Springer: 2020), p. 582. Crossref
  10. S. Pylypaka, T. M. Volina, M. Mukvich, G. Efremova, and O. Kozlova, Advances in Design, Simulation and Manufacturing III (Eds. V. Ivanov, I. Pavlenko, O. Liaposhchenko, J. Machado, and M. Edl) (Springer: 2020), p. 63. Crossref
  11. S. Pylypaka, V. Nesvidomin, T. Volina, L. Sirykh, and L. Ivashyna, Inmateh Agricultural Engineering, 62, No. 3: 79 (2020). Crossref
  12. S. Pylypaka, T. Volina, I. Hryshchenko, I. Rybenko, and N. Sydorenko, Advanced Manufacturing Processes II (Eds. V. Tonkonogyi, V. Ivanov, J. Trojanowska, G. Oborskyi, A. Grabchenko, I. Pavlenko, M. Edl, I. Kuric, and P. Dasic) (Springer: 2021), p. 196. Crossref
  13. T. Volina, S. Pylypaka, A. Rebrii, O. Pavlenko, Y. Kremets, Advanced Manufacturing Processes II (Eds. V. Tonkonogyi, V. Ivanov, J. Trojanowska, G. Oborskyi, A. Grabchenko, I. Pavlenko, M. Edl, I. Kuric, and P. Dasic) (Springer: 2021), p. 237. Crossref
  14. T. Volina, S. Pylypaka, V. Nesvidomin, A. Pavlov, and S. Dranovska, Eastern-European J. Enterprise Technologies, 3, No. 7: 45 (2021). Crossref
  15. S. Pylypaka, T. Volina, A. Nesvidomin, I. Zakharova, and A. Rebrіi, Advances in Design, Simulation and Manufacturing IV (Eds. V. Ivanov, I. Pavlenko, O. Liaposhchenko, J. Machado, and M. Edl) (Springer: 2021), p. 156. Crossref
  16. А. А. Паркин, С. С. Жаткин, А. Б. Сёмин, Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 18, № 4(2): 362 (2016).
  17. А. Panasyuk, O. Umanskyi, M. Storozhenko, and V. Akopyan, Key Engineering Materials, 527: 9 (2013). Crossref
  18. O. Umanskyi, M. Storozhenko, M. Antonov, O. Terentjev, О. Koval, and D. Goljandin, Key Engineering Materials, 604: 16 (2019). Crossref
  19. M. S. Storozhenko, A. P. Umanskii, A. E. Terentiev, and I. M. Zakiev, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 56, No. 1–2: 60 (2017). Crossref
  20. M. Storozhenko, A. Umanskii, V. A. Lavrenko, S. S. Chuprov, and A. D. Kostenko, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 50, No. 11–12: 719 (2012). Crossref
  21. O. Umanskyi, M. Storozhenko, V. Krasovskyi, O. Terentjev, and M. Antonov, J. Alloys Compd., 778: 15 (2019). Crossref
  22. N. Radek and K. Bartkowiak, Physics Procedia A, 5: 417 (2010). Crossref
  23. V. G. Smelov, A. V. Sotov, and S. A. Kosirev, ARPN J. Eng. Applied Sci., 9, No. 10: 1854 (2014).
  24. O. Gaponova, C. Kundera, G. Kirik, V. Tarelnyk, V. Martsynkovskyy, Ie. Konoplianchenko, M. Dovzhyk, A. Belous, and O. Vasilenko, Advances in Thin Films, Nanostructured Materials, and Coatings (Eds. A. D. Pogrebnjak and V. Novosad) (Springer: 2019), p. 249. Crossref
  25. V. Tarelnyk, I. Konoplianchenko, O. Gaponova, N. V. Tarelnyk, V. S. Martsynkovskyy, B. O. Sarzhanov, O. A. Sarzhanov, and B. Antoszewski, Powder Metall. Met. Ceram., 58: 703 (2020). Crossref
  26. A. Kovalchenko, O. Ajayi, A. Erdemir, G. Fenske, and I. Etsion, Tribol. International, 38: 219 (2005). Crossref
  27. A. D. Pogrebnyak, A. M. Mahmud, I. T. Karasha, G. V. Kirik, R. Y. Tkachenko, and A. P. Sypylenko, J. Nano-Electron. Phys., 3, No. 4: 73 (2011).
  28. A. D. Pogrebnjak, M. M. Danilionok, V. V. Uglov, N. K. Erdybaeva, G. V. Kirik, S. N. Dub, V. S. Rusakov, A. P. Shypylenko, P. V. Zukovski, and Y. Zh. Tuleushev, Vacuum, 83, Suppl. 1: S235 (2009). Crossref
  29. A. D. Pogrebnyak, A. P. Shpak, V. M. Beresnev, G. V. Kirik, D. A. Kolesnikov, F. F. Komarov, P. Konarski, N. A. Makhmudov, M. V. Kaverin and V. V. Grudnitskii, Tech. Phys. Lett., 37: 636 (2011). Crossref
  30. Shu-Hung Yeh, Liu-Ho Chiu, and Heng Chang, Engineering, 3, No. 9: 942 (2011).
  31. S. Ben Slima, Materials Sciences and Applications, 3, Iss. 9: 640 (2012).
  32. C. M. Suh, J. K. Hwang, K. S. Son, and H. K. Jang, Mater. Sci. Eng. A, 392, No. 1–2: 31 (2005). Crossref
  33. J. Baranowska and S. E. Franklin, Wear, 264, No. 9–10: 899 (2008). Crossref
  34. А. А. Ищенко, Технологические основы восстановления промышленного оборудования современными полимерными материалами (ПГТУ: 2007).
  35. І. О. Мікульонок, О. Л. Сокольський, Полімерні матеріали і вироби з них (одержання, перероблення, властивості) (Київ: Політехніка: 2015).
  36. Ю. Н. Анисимов, С. Н. Савин, Журн. прикл. химии, 75, № 6: 1015 (2002). Crossref
  37. Ю. А. Анисимов, Ю. Н. Анисимов, Пластические массы, № 2: 47 (2007).
  38. О. Л. Гайдамак, В. А. Матвійчук, Ю. С. Кучеренко, Техніка, енергетика, транспорт АПК, № 2 (109): 105 (2020). Crossref
  39. V. Tarelnyk, V. Martsynkovskyy, A. Sarzhanov, A. Pavlov, V. Gerasimenko, and B. Sarzhanov, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 233: 012050 (2017). Crossref
  40. V. V. Bryukhovetsky, V. F. KLepikov, V. V. Lytvynenko, D. E. Myla, V. P. Poyda, A. V. Poyda, V. T. Uvarov, Yu. F. Lonin, and A. G. Ponomarev, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B, 499: 25 (2021). Crossref
  41. S. E. Donets, V. F. Klepikov, V. V. Lytvynenko, Yu. F. Lonin, A. G. Ponomarev, O. A. Startsev, and V. T. Uvarov, Problems of Atomic Science and Technology, No. 4: 302 (2015).
  42. V. F. Klepikov, V. V. Lytvynenko, Yu. F. Lonin, A. G. Ponomarev, O. G. Tolstolutskiy, V. V. Uvarov, and V. T. Uvarov, Problems of Atomic Science and Technology, No. 1: 119 (2009).
  43. A. G. Kobets, P. R. Horodek, O. A. Startsev, V. V. Lytvynenko, Yu. F. Lonin, A. G. Ponomarev, and V. T. Uvarov, Surf. Eng. Applied Electrochemistry, 51: 478 (2015). Crossref
  44. Наказ Державної інспекції ядерного регулювання України від 04.08.2020 № 319 «Про затвердження Загальних вимог безпеки до улаштування та експлуатації обладнання й трубопроводів атомних станцій».
  45. Ф. И. Пантелеенко, В. П. Лялякин, В. П. Иванов, В. М. Константинов, Восстановление деталей машин (Ред. В. П. Иванов) (Москва: Машиностроение: 2003).
  46. Р. Е. Есенберлин, Восстановление автомобильных деталей сваркой, наплавкой и пайкой (Москва: Транспорт: 1994).
  47. В. А. Коротков, И. Д. Михайлов, A. M. Веснин, А. С. Зотов, Сборка в машиностроении, приборостроении, 10: 33 (2008).
  48. V. Martsinkovsky, V. Yurko, V. Tarelnik, and Y. Filonenko, Procedia Engineering, 39: 148 (2012). Crossref
  49. V. B. Tarelnyk, A. V. Paustovskii, Y. G. Tkachenko, E. V. Konoplianchenko, V. S. Martsynkovskyi, and B. Antoszewski, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 55: 585 (2017). Crossref
  50. V. Martsynkovskyy, V. Tarelnyk, Ye. Konoplianchenko, O. Gaponova, and M. Dumanchuk, Advances in Design, Simulation and Manufacturing II (Eds. V. Ivanov, J. Trojanowska, J. Machado, O. Liaposhchenko, J. Zajac, I. Pavlenko, M. Edl, and D. Perakovic) (Springer: 2019), p. 216. Crossref
  51. V. Tarelnyk, V. Martsynkovskyy, and A. Dziuba, Applied Mechanics and Materials, 630: 388 (2014). Crossref
  52. V. Tarelnyk and V. Martsynkovskyy, Applied Mechanics and Materials, 630: 397 (2014). Crossref
  53. V. Tarelnyk, V. Martsynkovskyy, O. Gaponova, I. Konoplianchenko, M. Dovzyk, N. Tarelnyk, and S. Gorovoy, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 233: 012049 (2017). Crossref
  54. V. Tarelnyk, V. Martsynkovskyy, O. Gaponova, I. Konoplianchenko, A. Belous, V. Gerasimenko, and M. Zakharov, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 233: 012048 (2017). Crossref
  55. V. B. Tarel’nik, A. V. Paustovskii, Y. G. Tkachenko, V. S. Martsinkovskii, E. V. Konoplyanchenko, and K. Antoshevskii, Surf. Eng. Applied Electrochemistry, 53: 258 (2017). Crossref
  56. V. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, V. B. Loboda, E. V. Konoplyanchenko, V. S. Martsinkovskii, Yu. I. Semirnenko, N. V. Tarelnyk, M. A. Mikulina, and B. A. Sarzhanov, Surf. Eng. Applied Electrochemistry, 57: 173 (2021). Crossref
  57. В. Б. Тарельник, О. П. Гапонова, Е. В. Коноплянченко, В. С. Марцинковский, Н. В. Тарельник, О. А. Василенко, Металлофиз. новейшие технол., 41, № 1: 47 (2019). Crossref
  58. V. B. Tarel’nik, V. S. Martsinkovskii, and A. N. Zhukov, Chem. Petroleum Eng., 53: 114 (2017). Crossref
  59. V. B. Tarel’nik, V. S. Martsinkovskii, and A. N. Zhukov, Chem. Petroleum Eng., 53: 385 (2017). Crossref
  60. V. B. Tarel’nik, E. V. Konoplyanchenko, P. V. Kosenko, and V. S. Martsinkovskii, Chem. Petroleum Eng., 53: 540 (2017). Crossref
  61. Б. О. Саржанов, Спосіб підвищення якості відновлених покрить металевих деталей методом електроерозійного легування, Патент України на корисну модель № u201909758 (Опубліковано 11 листопада 2019 р.).
  62. Ю. Ф. Баландин, И. Б. Горынин, Ю. И. Звездин, Б. Г. Мирков, Конструкционные материалы АЭС (Москва: Энергоатомиздат: 1984).
  63. Э. Майер, Торцовые уплотнения (Москва: Машиностроение: 1978).
  64. А. С. Шелегов, С. Т. Лескин, В. И. Слободчук, Физические особенности и конструкция реактора ВВЭР-1000 (Москва: НИЯУ «МИФИ»: 2011).
  65. E. M. Prokhorenko, V. Klepikov, V. V. Lytvynenko, A. Zakharchenko, and M. Khazhmuradov, Problems of Atomic Science and Technology, No. 2:193 (2015).
  66. Н. И. Лазаренко, Электроискровое легирование металлических поверхностей (Москва: Машиностроение: 1976).
  67. А. Е. Гитлевич, В. В. Михайлов, Н. Я. Парканский, В. М. Ревуцкий, Электроискровое легирование металлических поверхностей (Кишинев: Штиинца: 1985).
  68. V. B. Tarel’nik, V. S. Martsinkovskii, and A. N. Zhukov, Chem. Petroleum Eng., 53: 266 (2017). Crossref
  69. B. Antoszewski, O. P. Gaponova, V. B. Tarelnyk, O. M. Myslyvchenko, P. Kurp, T. I. Zhylenko, and I. Konoplianchenko, Materials, 14, Iss. 4: 739 (2021). Crossref
  70. Н. В. Тарельник, Спосіб відновлення зношених поверхонь стальних деталей обладнання, яке підлягає радіаційному опромінюванню, Патент України № 150213 (Опубліковано 13 січня 2022 р.).