Удосконалення параметрів якости поверхневих шарів деталів з криці після алітування методом електроіскрового леґування. Ч. 1. Особливості структурного стану крицевих поверхонь після алітування

О. П. Гапонова$^{1}$, В. Б. Тарельник$^{2}$, Т. І. Жиленко$^{1}$, Н. В. Тарельник$^{2}$, O. А. Саржанов$^{2}$, В. І. Мельник$^{3}$, В. М. Власовець$^{4}$, С. В. Павловский$^{2}$, В. О. Охріменко$^{1}$, А. В. Ткаченко$^{2}$

$^{1}$Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова, 2, 40007 Суми, Україна
$^{2}$Сумський національний аграрний університет, вул. Герасима Кондратьєва, 160, 40021 Суми, Україна
$^{3}$Державний біотехнологічний університет, вул. Алчевських, 44, 61002 Харків, Україна
$^{4}$Львівський національний університет природокористування, вул. Володимира Великого, 1, 30831 Дубляни, Україна

Отримано: 30.05.2023; остаточний варіант - 25.07.2023. Завантажити: PDF

В статті проведено аналізу структуроутворення та властивостей поверхневих шарів деталів з криці після алітування традиційними технологіями та методою електроіскрового леґування (ЕІЛ). В результаті дослідження продуктивности процесу ЕІЛ алюмінійовою електродою-інструментом, яка є одним з важливих параметрів технології ЕІЛ, виявлено резерви для підвищення якости поверхневих шарів деталів з криці за алітування. Досліджували два варіянти зменшення продуктивности по відношенню до традиційної: перший, коли продуктивність було зменшено $\cong$ в два рази; другий, коли продуктивність було зменшено $\cong$ в чотири рази. Встановлено, що в першому варіянті із зростанням енергії розряду з 0,52 до 6,8 Дж на першому етапі алітування криці 20 і криці 40 товщина «білого» шару збільшується з 20 до 75 і з 25 до 110 мкм відповідно, а дифузійної зони — з 35 до 120 і з 40 до 140 мкм відповідно; мікротвердість «білого шару» зростає з 2200 до 7400 і з 2400 до 7450 МПа відповідно; шерсткість поверхні $Ra$ зростає з 1.1 до 9,0 і з 1,0 до 8,1 мкм відповідно, а суцільність зростає з 80 до 100% починаючи з $Wp$ = 4,6 Дж і з 60 до 100% із $Wp$ = 6,8 Дж. В другому варіянті із зростанням енергії розряду з 0,52 до 6,8 Дж на першому етапі оброблення криці 20 і криці 40 товщина «білого» шару збільшується для криці 20 з 25 до 60 мкм із $Wp$ = 4,6 Дж, а потім не змінюється і для криці 40 з 30 до 100 мкм; товщина дифузійної зони зростає з 45 до 130 відповідно; мікротвердість «білого шару» зростає з 2250 до 7300 і з 2450 до 7300 МПа відповідно; шерсткість поверхні $Ra$ зростає з 1,3 до 9,0 і з 1,6 до 8,1 мкм відповідно, а суцільність, як для криці 20, так і для криці 40 із $Wp$ = 0,52 Дж складає 95%, а далі підвищується до 100%.

Ключові слова: електроіскрове леґування, алітування, продуктивність, поверхневий шар, структура, шерсткість, мікротвердість, товщина «білого шару», суцільність покриття.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v45/i12/1449.html

PACS: 52.80.Mg, 62.20.Qp, 68.35.Ct, 68.55.Ln, 81.15.Rs, 81.65.Lp, 82.33.Xj


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. V. Martsynkovskyy, V. Tarelnyk, V. Martsynkovskyy, I. Konoplianchenko, A. Zhukov, P. Kurp, P. Furmańczyk, and N. Tarelnyk, AIP Conf. Proc., 2017: 020017 (2018).
  2. V. Tarelnyk, I. Konoplianchenko, V. Martsynkovskyy, A. Zhukov, and P. Kurp, Advances in Design, Simulation and Manufacturing (Eds. V. Ivanov, Y. Rong, J. Trojanowska, J. Venus, O. Liaposhchenko, J. Zajac, I. Pavlenko, M. Edl, and D. Perakovic) (Springer: 2019), p. 382.
  3. T. Kresan, S. Pylypaka, T. Volina, I. Rybenko, and O. Tatsenko, Advanced Manufacturing Processes IV (Eds. V. Tonkonogyi, V. Ivanov, J. Trojanowska, G. Oborskyi, and I. Pavlenko) (Springer: 2023), p. 44. Crossref
  4. T. Volina, S. Pylypaka, V. Babka, O. Zalevska, and A. Rebrii, Advanced Manufacturing Processes IV (Eds. V. Tonkonogyi, V. Ivanov, J. Trojanowska, G. Oborskyi, and I. Pavlenko) (Springer: 2023), p. 506 (2023). Crossref
  5. S. Pylypaka, T. Volina, I. Hryshchenko, S. Dieniezhnikov, and I. Rybenko, Advances in Design, Simulation and Manufacturing V (Eds. V. Ivanov, I. Pavlenko, O. Liaposhchenko, J. Machado, and M. Edl) (Springer: 2022), p. 112. Crossref
  6. V. B. Tarel’nik, V. S. Martsinkovskii, and A. N. Zhukov, Chem. Petroleum Eng., 53, Nos. 3–4: 266 (2017). Crossref
  7. V. B. Tarel’nik, V. S. Martsinkovskii, and A. N. Zhukov, Chem. Petroleum Eng., 53, Nos. 5–6: 385 (2017). Crossref
  8. O. P. Umanskyi, M. S. Storozhenko, V. B. Tarelnyk, O. Y. Koval, Y. V. Gubin, N. V. Tarelnyk, and T. V. Kurinna, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 59, Nos. 1–2: 57 (2020). Crossref
  9. 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
  10. О. П. Гапонова, В. Б. Тарельник, В. С. Марцинковський, Є. В. Коноплянченко, В. І. Мельник, В. М. Власовець, О. А. Саржанов, Н. В. Тарельник, М. О. Мікуліна, А. Д. Поливаний, Г. В. Кирик, А. Б. Баталова, Металофіз. новітні технол., 43, № 8: 1121 (2021). Crossref
  11. Т. В. Мосина, Новые огнеупоры, 9: 61 (2013).
  12. A. Zahorulko, C. Kundera, and S. Hudkov, IOP Conference Series: Mater. Sci. Eng., 233: 012039 (2017). Crossref
  13. І. П. Шацький, В. В. Перепічка, Л. Я. Роп’як, Металофіз. новітні технол., 42, № 1: 69 (2020). Crossref
  14. M. S. Storozhenko, A. P. Umanskii, A. E. Terentiev, and I. M. Zakiev, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 56, No. 2: 60 (2017). Crossref
  15. O. Umanskyi, M. Storozhenko, G. Baglyuk, O. Melnyk, V. Brazhevsky, O. Chernyshov, O. Terentiev, Yu. Gubin, and O Kostenko, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 59, Nos. 7–8: 434 (2020). Crossref
  16. M. Bembenek, P. Prysyazhnyuk, T. Shihab, R. Machnik, O. Ivanov, and L. Ropyak, Materials, 15, No. 14: 5074 (2022). Crossref
  17. B. O. Trembach, M. G. Sukov, V. A. Vynar, I. O. Trembach, V. V. Subbotina, O. Yu. Rebrov, O. M. Rebrova, and V. I. Zakiev, Металофіз. новітні технол., 44, № 4: 493 (2022). Crossref
  18. L. Ropyak, I. Schuliar, and O. Bohachenko, Eastern-European J. Enterprise Technologies, 1, No. 5: 53 (2016).
  19. I. Ivasenko, V. Posuvailo, H. Veselivska, and V. Vynar, 15th International Conference on Computer Sciences and Information Technologies (CSIT) (Sept. 23–26, 2020, Zbarazh) (IEEE: 2021), p. 50.
  20. M. Bembenek, M. Makoviichuk, I. Shatskyi, L. Ropyak, I. Pritula, L. Gryn, and V. Belyakovskyi, Sensors, 22, No. 21: 8105 (2022). Crossref
  21. O. Bazaluk, O. Dubei, L. Ropyak, M. Shovkoplias, T. Pryhorovska, and V. Lozynskyi, Energies, 15, No. 1: 83 (2022). Crossref
  22. F. A. P. Fernandes, S. C. Heck, R. G. Pereira, and A. Lombardi-Neto, J. Achievements Mater. Manufacturing Eng., 40: 175 (2010).
  23. Shu-Hung Yeh, Liu-Ho Chiu, and Heng Chang, Engineering, 3, No. 9: 942 (2011).
  24. S. Ben Slima, Mater. Sci. Applications, 3, No. 9: 640 (2012).
  25. M. Brochu, J. G. Portillo, J. Milligan, and D. W. Heard, Open Surf. Sci. J., No. 3: 105 (2011). Crossref
  26. И. Г. Бродова, И. Г. Ширинкина, Ю. П. Зайков, Физ. мет. металловед., 116, № 9: 928 (2015). Crossref
  27. В. Ф. Даненко, Л. М. Гуревич, Г. В. Понкратова, Известия ВолгГТУ, 9, № 10: 30 (2014).
  28. В. И. Муравьев, П. В. Бахматов, Н. Г. Лончаков, С. З. Чинилов, Упрочняющие технологии и покрытия, 11: 25 (2013).
  29. V. I. Kuzmin, A. A. Mikhal’chenko, O. B. Kovalev, and E. V. Kartaev, J. Thermal Spray Technology, 21, No. 1: 159 (2012). Crossref
  30. A. D. Pogrebnjak, V. I. Ivashchenko, P. L. Skrynskyy, O. V. Bondar, P. Konarski, K. Zaleski, S. Jurga, and E. Coy, Composites Part B: Eng., 142: 85 (2018). Crossref
  31. A. D. Pogrebnjak, A. A. Bagdasaryan, P. Horodek, V. B. Tarelnyk, V. V. Buranich, H. Amekura, N. Okubo, N. Ishikawa, and V. M. Beresnev, Mater. Lett., 303: 130548 (2021). Crossref
  32. G. Morand, P. Chevallier, L. Bonilla-Gameros, S. Turgeon, M. Cloutier, M. Da Silva Pires, A. Sarkissian, M. Tatoulian, L. Houssiau, and D. Mantovani, Surf. Interface Analysis, 53, No. 7: 658 (2021). Crossref
  33. G. Maistro, S. Kante, L. Nyborg, and Y. Cao, Surf. Interfaces, 24: 101093 (2021). Crossref
  34. V. G. Smelov, A. V. Sotov, and S. A. Kosirev, ARPN J. Eng. Appl. Sci., 9, No. 10: 1854 (2014).
  35. B. Antoszewski, S. Tofil, M. Scendo, and V. Tarelnik, IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 233: 012036 (2017). Crossref
  36. I. Pliszka and N. Radek, Proc. Eng., 192: 707 (2017). Crossref
  37. B. Antoszewski, O. P. Gaponova, V. B. Tarelnyk, O. M. Myslyvchenko, P. Kurp, T. I. Zhylenko, and I. Konoplianchenko, Materials, 14: 739 (2021). Crossref
  38. Д. Н. Коротаев, Технологические возможности формирования износостойких наноструктур электроискровым легированием (Омск: СибАДИ: 2009).
  39. А. Д. Верхотуров, Формирование поверхностного слоя металла при электроискровом легировании (Владивосток: Дальнаука: 1995).
  40. 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
  41. V. Martsynkovskyy, V. Tarelnyk, I. 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: 2020), p. 216.
  42. V. B. Tarel’nik, A. V. Paustovskii, Y. G. Tkachenko, V. S. Martsinkovskii, E. V. Konoplyanchenko, and K. Antoshevskii, Surf. Eng. Appl. Electrochem., 53: 285 (2017). Crossref
  43. В. Б. Тарельник, О. П. Гапонова, Е. В. Коноплянченко, В. С. Марцинковский, Н. В. Тарельник, О. А. Василенко, Металлофиз. новейшие технол., 41, № 2: 173 (2019). Crossref
  44. В. Б. Тарельник, О. П. Гапонова, Е. В. Коноплянченко, В. С. Марцинковский, Н. В. Тарельник, О. А. Василенко, Металлофиз. новейшие технол., 41, № 3: 313 (2019). Crossref
  45. V. B. Tarel’nik, E. V. Konoplyanchenko, P. V. Kosenko, and V. S. Martsinkovskii, Chem. Petroleum Eng., 53, Nos. 7–8: 540 (2017). Crossref
  46. В. С. Марцинковский, Спосіб обробки вкладишів підшипників ковзання, Патент України № 77906 (Опубліковано 2007 р.).
  47. V. Martsinkovsky, V. Yurko, V. Tarelnik, and Yu. Filonenko, Proc. Eng., 39: 148 (2012). Crossref
  48. V. Martsinkovsky, V. Yurko, V. Tarelnik, and Yu. Filonenko, Proc. Eng., 39: 157 (2012). Crossref
  49. С. Ф. Вдовин, Е. С. Махнев, Н. Л. Минеева, В. В. Тарасов, А. П. Андреев, Электронная обработка материалов, 6: 15 (1988).
  50. С. М. Решетников, С. Ф. Вдовин, Электронная обработка материалов, 3: 33 (1977).
  51. 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
  52. G. V. Kirik, O. P. Gaponova, V. B. Tarelnyk, O. M. Myslyvchenko, and B. Antoszewski, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 56, Nos. 11–12: 688 (2018). Crossref
  53. В. Б. Тарельник, О. П. Гапонова, О. М. Мисливченко, Металлофиз. новейшие технол., 41, № 10: 1377 (2019). Crossref