Випуски МФіНТ »  Том 47, випуск 4

Поверхневі властивості високоміцних чавунних деталів зі зносостійкими композитними покриттями, синтезованими методом електроіскрового леґування. Ч. 1. Специфічні аспекти масообміну; геометричні, топографічні та механічні характерні особливості зміцнених поверхонь

В. Б. Тарельник$^{1}$, О. П. Гапонова$^{2,3}$, Н. В. Тарельник$^{1}$, М. Ю. Думанчук$^{1}$, М. М. Майфат$^{1}$, В. О. Герасименко$^{1}$, М. О. Мікуліна$^{1}$, А. Д. Поливаний$^{1}$, В. О. Охріменко$^{2}$, О. В. Семерня$^{1}$, М. Ю. Василенко$^{1}$, В. М. Козін$^{1}$

$^{1}$Сумський національний аґрарний університет, вул. Герасима Кондратьєва, 160, 40021 Суми, Україна
$^{2}$Сумський державний університет, вул. Харківська, 116, 40007 Суми, Україна
$^{3}$Інститут фундаментальних технологічних досліджень Польської академії наук, 5Б Адольфа Павінського, 02-016 Варшава, Польща

Отримано: 25.01.2024; остаточний варіант - 27.06.2024. Завантажити: PDF

В статті описано результати досліджень особливостей масоперенесення під час електроіскрового леґування (ЕІЛ) зразків з високоміцного чавуну марки ВЧ50. ЕІЛ проводилося компактними електродами-інструментами (ЕІ), виготовленими методом порошкової металурґії (ПМ) складу: 90% ВК6 + 10% 1М і 1М, де 1М — 70% Ni, 20% Cr, 5% Si, 5% B, а також ЕІ з твердого стопу ВК6 і ніхромового дроту марки Х20Н80, за використання яких на зразки попередньо наносили спеціяльні технологічні насичувальні середовища (СТНС) складу 0,5% Si + 0,5% B + 2% Cr + 7% Ni + 90% вазелін і 5% Si+5% B+90% вазелін відповідно. ЕІЛ зразків проводили циклічним леґуванням (1 цикл = 0,5 хв.). За результатом дослідження масоперенесення зі збільшенням часу ЕІЛ збільшується кількість перенесеного матеріялу з аноди (Δmа) на катоду (Δmк), а шерсткість і суцільність покриття практично не змінюються. Найбільша кількість матеріялу переноситься спочатку процесу ЕІЛ, потім процес масоперенесення поступово зменшується, зовсім припиняється та може змінитися руйнуванням нанесеного шару, тобто Δmк стає неґативною. Зі збільшенням енергії розряду, масоперенесення також збільшується, але процес руйнування нанесеного шару покриття розпочинається раніше, воднораз збільшується шерсткість покриття та зменшується його суцільність. ЕІЛ з використанням ЕІ, виготовленими методом ПМ, з використанням СТНС супроводжується пониженням межі плинности (σт) і межі міцности (σв), а відносне подовження (δ) зростає. Шерсткість поверхневого шару збільшується, а суцільність покриття (S) зменшується. Показники якости покриття поліпшуються із застосуванням після ЕІЛ безабразивного ультразвукового оброблення (БУФО).

Ключові слова: електроіскрове леґування, електрода-інструмент, анода, катода, масоперенесення, поверхневий шар, покриття, структура, мікротвердість, шерсткість, суцільність.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v47/i04/0427.html

PACS: 62.20.Qp, 68.35.Ct, 68.35.Gy, 68.55.J-, 68.55.Ln, 81.15.Pq, 81.65.Lp

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. DSTU 3925-99 Chavun z Kulyastym Grafitom dlya Vylyvkiv. Marky. Z Popravkamy [Ductile Iron for Castings. Grades. With Amendments] (IPS № 9-2002, IPS № 8-2006) (in Ukrainian).
  2. V. P. Movchan and M. M. Berezhnyi, Osnovy Metalurgii [Fundamentals of Metallurgy] (Dnipropetrovsk: Porohy: 2001) (in Russian).
  3. O. K. Antonov, Ukrainska Radyanska Ehntsyklopediya [Ukrainian Soviet Encyclopedia] (Kyiv: Holovna Redaktsiia URE: 1985) (in Ukrainian).
  4. N. A. Kalin, Vostochno-Yevropeiskiy Zhurnal Peredovykh Tekhnologiy, 2:19 (2008) (in Russian).
  5. M. A. Kalin, Novi Materialy i Tekhnologii Dlya Zvaryuvannya Chavunu [New Materials and Technologies for Welding Cast Iron] (Kharkiv: NTMT: 2009) (in Ukrainian).
  6. V.B. Tarelnik, Materiały VI Konferencji Naukowo-Technicznoj TEROTECHNOLOGIA-2009 (Targi–Kielce, 29–30 września 2009) (Targi–Kielce: 2009).
  7. Yu. S. Samotugina, B. A. Lyashenko, and O. О. Bezumova, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 43, No. 8: 1105 (2021) (in Ukrainian).
  8. O. P. Shylina, Visnyk Mashynobuduvannya ta Transportu, 2: 115 (2017).
  9. T.A. Hurei, Visnyk KhNADU, 74: 48 (2016).
  10. T. S. Skoblo, O. I. Sidashenko, and O. V. Saichuk, Korpusni Detali z Chavuniv ta Yikh Yakisni Pokaznyky [Useful Cast Iron Parts and Their Quality Indicators] (Kharkiv: Disa plius: 2019) (in Ukrainian).
  11. A. Sidashenko, О. Tikhonov, S. Luzan, Т. Skoblo, N. Pilgui, V. Avetisyan, O. Saychuk, and V. Manilo, Repair Technology of Machinery and Equipment, (Kharkiv: Co Ltd «PromArt»: 2017).
  12. T. Skoblo, S. Romanyuk, and T. Maltsev, Systemy Rozroblennya ta Postanovlennya Produktsii na Vyrobnytstvo. Industriia 4.0. Suchasnyi Napryamok Avtomatyzatsii ta Obminu Danymy u Vyrobnychykh Tekhnologiyakh: Materialy II Mizhnar. Nauk.-Prakt. Konf. (Sumy: 2017).
  13. T. Skoblo, О. Klochko, E. Belkin, and А. Sidashenko, International Journal of Mineral Processing and Extractive Metallurgy, 2, No. 3: 34 (2017).
  14. T. S. Skoblo, A. K. Avtukhov, O. I. Sidashenko, O. Iu. Klochko, Yu. L. Belkin, and R. H. Sokolov, Sposib Vyrobnytstva Prokatnykh Valkiv [Method of Manufacturing Rolling Rolls], Patent 105761UA (opubl. 11.04.2016) (in Ukrainian).
  15. O. I. Sidashenko, O. V. Tikhonov, T. S. Skoblo, O. D. Martynenko, O. O. Honcharenko, O. V. Saichuk, V. K. Avetisian, A. K. Avtukhov, I. M. Rybalko, P. S. Syromiatnikov, V. A. Bantkovskyi, and V. L. Manilo, Praktykum z Remontu Mashyn. T. 1: Zagalnyi Tekhnologichnyi Protses Remontu ta Tekhnologii Vidnovlennya i Zmitsnennya Detalei Mashyn [Workshop on Machine Repair. Vol. 1: General Technological Process of Repair and Technology of Restoration and Strengthening of Machine Parts] (Kharkiv: TOV «PromArt»: 2018) (in Ukrainian).
  16. I. P. Shatskyi, V. V. Perepichka, and L. Ya. Ropyak, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 42, No. 1: 69 (2020) (in Ukrainian).
  17. M. S. Storozhenko, A. P. Umanskii, A. E. Terentiev, and I. M. Zakiev, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 56, Nos. 1–2: 60 (2017).
  18. O. Umanskyi, M. Storozhenko, G. Baglyuk, O. Melnyk, V. Brazhevsky, O. Chernyshov, O. Terentiev, Yu. Gubin, O Kostenko, and I. Martsenyuk, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 59, Nos. 7–8: 434 (2020).
  19. M. Bembenek, P. Prysyazhnyuk, T. Shihab, R. Machnik, O. Ivanov, and L. Ropyak, Materials, 15, No. 14: 5074 (2022).
  20. 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, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 44, No. 4: 493 (2022).
  21. L. Ropyak, I. Schuliar, and O. Bohachenko, Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1, No. 5: 53 (2016) (in Ukrainian).
  22. I. Ivasenko, V. Posuvailo, H. Veselivska, and V. Vynar, International Scientific and Technical Conference on Computer Sciences and Information Technologies, 2: 9321900 (2020).
  23. M. Bembenek, M. Makoviichuk, I. Shatskyi, L. Ropyak, I. Pritula, L. Gryn, and V. Belyakovskyi, Sensors, 22, No. 21: 8105 (2022).
  24. М. М. Student, V. M. Dovhunyk, V. M. Posuvailo, I. V. Koval’chuk, and V. M. Hvozdets’kyi, Mater. Sci., 53, No. 3: 359 (2017).
  25. O. Bazaluk, O. Dubei, L. Ropyak, M. Shovkoplias, T. Pryhorovska, and V. Lozynskyi, Energies, 15, No. 1: 83 (2022).
  26. T. S. Skoblo, A. A. Goncharenko, N. V. Firsova, and A. N. Legkobyt, Materialy Nauchno-Prakticheskoy Konferentsii Studentov i Magistrantov BGATU [Materials of the Scientific and Practical Conference of Students and Graduate Students BGATU] (2019) (in Russian).
  27. A. V. Karakurkchi, Functional Materials, 22, No. 2: 181 (2015).
  28. G. S. Yar-Mukhamedova, N. D. Sakhnenko, M. V. Ved’, I. Y. Yermolenko, and S. I. Zyubanova, Mater. Sci. Eng., 213: 012019 (2017).
  29. A. D. Pogrebnjak, A. A. Bagdasaryan, P. Horodek, V. Tarelnyk, V. V. Buranich, H. Amekura, N. Okubo, N. Ishikawa, and V.M. Beresnev, Materials Letters, 303: 130548 (2021).
  30. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, Ye. V. Konoplyanchenko, N. S. Yevtushenko, and V. O. Herasymenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 40, No. 6: 795 (2018).
  31. V. Tarelnyk, I. Konoplianchenko, O. Gaponova, B. Antoszewski, C. Kundera, V. Martsynkovskyy, M. Dovzhyk, M. Dumanchuk, and O. Vasilenko, NAP 2019. Springer Proceedings in Physics. Vol. 240 (2019), p. 195.
  32. O. Gaponova, Cz. Kundera, G. Kirik, V. Tarelnyk, V. Martsynkovskyy, Ie. Konoplianchenko, M. Dovzhyk, A. Belous, and O. Vasilenko, Advances in Thin Films, Nanostructured Materials, and Coatings. Lecture Notes in Mechanical Engineering (Singapore: Springer: 2019).
  33. V. Martsynkovskyy, V. Tarelnyk, I. Konoplianchenko, O. Gaponova, and M. Dumanchuk, Advances in Design, Simulation and Manufacturing II. DSMIE 2019. Lecture Notes in Mechanical Engineering (Singapore: Springer: 2020).
  34. O. M. Myslyvchenko, O. P. Gaponova, V. B. Tarelnyk, and M. O. Krapivka, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 59, Nos. 3–4: 201 (2020).
  35. 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).
  36. N. V. Tarelnyk, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 44, No. 8: 1037 (2022).
  37. V. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, Ie. V. Konoplianchenko, N. V. Tarelnyk, M. Yu. Dumanchuk, V. O. Pirogov, T. P. Voloshko, and D. B. Hlushkova, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 44, No. 12: 1643 (2022) (in Ukrainian).
  38. V. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, Ie. V. Konoplianchenko, N. V. Tarelnyk, M. Y. Dumanchuk, M. O. Mikulina, V. O. Pirogov, S. O. Gorovoy, and N. K. Medvedchuk, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 44, No. 11: 1475 (2022) (in Ukrainian).
  39. O. P. Gaponova and N. V. Tarelnyk, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 44, No. 9: 1103 (2022) (in Ukrainian).
  40. V. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, Ye. V. Konoplyanchenko, N. S. Yevtushenko, and V. O. Herasymenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 40, No. 6: 795 (2018) (in Russian).
  41. V. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, G. V. Kirik, Ye. V. Konoplyanchenko, N. V. Tarelnyk, M. O. Mikulina, Metallofiz. Noveishie Tekhnol, 42, No. 5: 655 (2020) (in Ukrainian).
  42. O. P. Gaponova, V. B. Tarelnyk, V. S. Martsynkovskyy, G. V. Kirik, and A. B. Batalova, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 43, No. 8: 1121 (2021) (in Ukrainian).
  43. O. P. Gaponova, V. B. Tarelnyk, V. S. Martsynkovskyy, Y. I. Semirnenko, and O. V. Ryasnaya, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 43, No. 9: 1155 (2021) (in Ukrainian).
  44. V. B. Tarelnyk, I. V. Konoplianchenko, O. P. Gaponova, O. A. Sarzhanov, and B. Antoszewski, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 58, Nos. 11–12: 703 (2020).
  45. V. Martsinkovsky, V. Yurko, V. Tarelnik, and Yu. Filonenko, Procedia Engineering, 39: 148 (2012).
  46. V. Martsinkovsky, V. Yurko, V. Tarelnik, and Yu. Filonenko, Procedia Engineering, 39: 157 (2012).
  47. V. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, Ye. V. Konoplianchenko, N. V.Tarelnyk, and O. O. Vasylenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 41, No. 2: 173 (2019) (in Ukrainian).
  48. V. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, Ye. V. Konoplianchenko, V. S. Martsynkovskyy, N. V. Tarelnyk, and O. O. Vasylenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 41, No. 3: 313 (2019) (in Ukrainian).
  49. V. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, Ie. V. Konoplianchenko, S. O. Gorovoy, and N. K. Medvedchuk, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 44, No. 11: 1475 (2022) (in Ukrainian).
  50. B. Antoszewski, O. P. Gaponova, V. B. Tarelnyk, O. M. Myslyvchenko, P. Kurp, T. I. Zhylenko, and I. Konoplianchenko, Materials, 14: 739 (2021).
  51. V. B. Tarelnyk, I. V. Konoplianchenko, O. P. Gaponova, O. A. Sarzhanov, and B. Antoszewski, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 58, Nos. 11–12: 703 (2020).
  52. V. Martsynkovskyy, V. Tarelnyk, V. Martsynkovskyy, P. Furmańczyk, and N. Tarelnyk, AIP Conference Proc., 2017, No. 1: 020017 (2018).
  53. V. Tarelnvk, A. Kozachenko, V. Martsynkovskyy, C. Kundera, and O. Gaponova, Proc. of the 2018 IEEE 8th International Conference on Nanomaterials: Applications and Properties—NAP 2018, p. 8915077 (2018).
  54. V. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, V. B. Loboda, M. A. Mikulina, and B. A. Sarzhanov, Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 57, No. 2: 173 (2021).
  55. V. Tarelnyk, I. Konoplianchenko, O. Gaponova, B. Sarzhanov, and A. Polyvanyi, Proc. of the 2022 IEEE 12th International Conference «Nanomaterials: Applications and Properties»—NAP 2022 (2022).
  56. V. Tarelnyk, O. Gaponova, V. Martsynkovskyy, T. Voloshko, and O. Semernya, Proc. of the 2020 IEEE 10th International Conference on «Nanomaterials: Applications and Properties»—NAP 2020, p. 9309618 (2020).
  57. V. Tarelnyk, O. Gaponova, V. Martsynkovskyy, N. Tarelnyk, and A. Polyvanyi, Proc. of the 2021 IEEE 11th International Conference «Nanomaterials: Applications and Properties»—NAP 2021 (2021).
  58. O. P. Gaponova, V. B. Tarelnyk, B. Antoszewski, O. M. Myslyvchenko, and J. Hoffman, Materials, 15, No. 17: 6085 (2022).
  59. V. Tarelnyk, I. Konoplianchenko, V. Martsynkovskyy, M. Dovzhyk, M. Dumanchuk, M. Goncharenko, B. Antoszewski, and O. Gaponova, 8th IEEE International Conference on Nanomaterials: Applications and Properties—NAP 2018, p. 03TFNMC26 (2018).
  60. O. V. Ivankova, O. V. Harashchuk, V. I. Kutsenko, V. V. Shcherbyna, D. V. Chyzhevsʹkyy, Ya.V. Babych, and M. O. Tikhonov, Visnyk PDAA, 4: 283 (2020).
  61. M. M. Student, V. M. Hvozdetskyi, T. R. Stupnytskyi, and Y. V. Dzioba, Science and Innovation, 13, No. 6: 34 (2017).
  62. V. M. Gvozdecki, Visnik Nacional’noi Academii Nauk Ukrainy, 3: 79 (2018) (in Ukrainian).
  63. B. A. Lyashenko, Ye. K. Solovykh, and V. I. Mirnenko, Optimizatsiya Tekhnologii Naneseniya Pokrytiy po Kriteriyam Prochnosti i Iznosostoykosti [Optimization of Coating Application Technology According to Durability and Wear Resistance Criteria] (Kyiv: IPP NANU: 2010) (in Russian).
  64. T. S. Skoblo, N. N. Rybalko, A. V. Tykhonov, and A. D. Martynenko, Tekhnichnyy Servis Agropromyslovoho, Lisovoho ta Transportnoho Kompleksiv, 15: 60 (2019) (in Ukrainian).
  65. B. Carcel, J. Sampedro, A. Ruescas, and X. Toneu, Physics Procedia, 12: 353 (2011).
  66. A. Guzanova, M. Džupon, D. Draganovská, J. Brezinová, J. Viňáš, D. Cmorej, E. Janoško, and P. Maruschak, Acta Metallurgica Slovaca, 26, No. 2: 37 (2020).
  67. F. Kh. Burumkulov, P. P. Lezin, P. V. Senin, V. I. Ivanov, S. A. Velichko, and P. A. Ionov, Ehlektroiskrovyye Tekhnologii Vosstanovleniya i Uprochneniya Detaley Mashin i Instrumentov (Teoriya i Praktika) [Electrospark Technologies for Restoration and Hardening of Parts of Machines and Tools (Theory and Practice)] (Saransk: Krasnyy Oktyabr’: 2003) (in Russian).
  68. V. Tarelnyk, I. Konoplianchenko, O. Gaponova, and B. Sarzhanov, Key Engineering Materials, 864: 265 (2020).
  69. V. B. Tarel’nik, A. V. Paustovskii, Y. G Tkachenko, V. S. Martsinkovskii, E. V. Konoplyanchenko, and K. Antoshevskii, Surf. Engin. Appl.Electrochem., 53: 285 (2017).
  70. V. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, V. I. Melnyk, N. V. Tarelnyk, V. M. Zubko, V. M. Vlasovets, Ie. V. Konoplianchenko, S. G. Bondarev, O. V. Radionov, M. M. Mayfat, V. O. Okhrimenko, and A. V. Tkachenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 45: 683 (2023) (in Ukrainian).

Ліцензія Creative Commons
Цю статтю ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
© 1979 «Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України»