Випуски МФіНТ »  Том 47, випуск 10

Дослідження впливу продуктивности на формування структури поверхневих шарів крицевих деталів під час азотування методом електроіскрового леґування (ЕІЛ). I. Оцінка впливу продуктивности на параметри якости поверхневих шарів крицевих деталів під час азотування методом ЕІЛ

В. Б. Тарельник$^{1}$, О. П. Гапонова$^{2,3}$, Н. В. Тарельник$^{1}$, Т. М. Воліна$^{4}$, В. М. Зубко$^{1}$, М. Ю. Думанчук$^{1}$, О. М. Лавренко$^{1}$, М. О. Мікуліна$^{1}$, А. О. Доценко$^{1}$, О. Є. Білий$^{1}$, С. С. Шевченко$^{5}$, С. Г. Бондарев$^{1}$, О. В. Семерня$^{1}$

$^{1}$Сумський національний аграрний університет, вул. Герасима Кондратьєва, 160, 40021 Суми, Україна
$^{2}$Сумський державний університет, вул. Харківська, 116, 40007 Суми, Україна
$^{3}$Інститут фундаментальних технологічних досліджень ПАН, вул. Павінськєго, 5В, 02-016 Варшава, Польща
$^{4}$Національний університет біоресурсів і природокористування України, вул. Героїв Оборони, 15, 03041 Київ, Україна
$^{5}$Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г. Є. Пухова НАН України, вул. Генерала Наумова, 15, 03164 Київ, Україна

Отримано: 25.12.2023; остаточний варіант - 20.06.2024. Завантажити: PDF

В статті обґрунтовано важливість і актуальність проблеми підвищення параметрів якости поверхневих шарів відповідальних деталів динамічного обладнання (насосних і компресорних аґреґатів, турбін, центрифуґ і т.ін.), які лімітують їхню надійність і довговічність. Підкреслено, що під час дослідження параметрів якости поверхневих шарів, синтезованих технологіями електроіскрового леґування (ЕІЛ), задля визначення впливу енергетичних параметрів обладнання на їхнє структуроутворення основна увага приділялася впливу енергії розряду Wр, а величина продуктивности оброблення Q [см2/хв.] практично не враховувалася. Щоб оцінити вплив продуктивности на параметри якости одержаних покриттів, в дослідженнях використовувалася продуктивність приблизно у два, три й чотири рази менша за традиційну, тобто час оброблення τ одиниці площі (трудомісткість процесу ЕІЛ) збільшувався у два, три й чотири рази. Проведено дослідження особливостей формування мікроструктури, розподілу мікротвердости в покритті, проаналізовано зміну шерсткости. В результаті мікроструктурної аналізи обробленої поверхні після азотування криць 20 і 40 методом ЕІЛ з використанням азотовмісного спеціяльного технологічного насичувального середовища встановлено, що для всіх варіянтів параметра Q структура покриття складається з трьох ділянок — «білого шару», дифузійної зони й основного металу. Воднораз зі збільшенням Wр зростають товщини «білого» шару та дифузійної (перехідної) зони, збільшуються мікротвердість, шерсткість і суцільність поверхні. Зі збільшенням параметра τ зростають товщини «білого» шару та дифузійної (перехідної) зони, збільшуються мікротвердість і суцільність поверхні. Із заміною криці 20 на крицю 40 незначно збільшуються товщини «білого» шару й дифузійної зони та мікротвердість поверхні.

Ключові слова: електроіскрове леґування, покриття, матеріял електроди, криця, товщина шару, шерсткість, суцільність.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v47/i10/1061.html

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

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. S. Shevchenko, O. Shevchenko, and S. Vynnychuk, Nuclear and Radiation Safety, No. 1 (89): 80 (2021).
  2. S. Shevchenko and O. Shevchenko, Nuclear and Radiation Safety, No. 4 (88): 47 (2020).
  3. 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, and V. O. Scrypnikov, PAST, No. 4: 137 (2022).
  4. B. Antoszewski, S. Tofil, M. Scendo, and W. Tarelnik, IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 233: 012036 (2017).
  5. I. P. Shatskyi, V. V. Perepichka, and L. Ya. Ropyak, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 42, No. 1: 69 (2020) (in Ukrainian).
  6. M. S. Storozhenko, A. P. Umanskii, A. E. Terentiev, and I. M. Zakiev, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 56, Nos. 1–2: 60 (2017).
  7. 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).
  8. M. Bembenek, P. Prysyazhnyuk, T. Shihab, R. Machnik, O. Ivanov, and L. Ropyak, Materials, 15, No. 14: 5074 (2022).
  9. 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).
  10. L. Ropyak, I. Schuliar, and O. Bohachenko, Eastern-European J. Enterprise Technol., 1, No. 5: 53 (2016) (in Ukrainian).
  11. I. Ivasenko, V. Posuvailo, H. Veselivska, and V. Vynar, 2020 IEEE 15th Int. Conf. on Computer Sci. and Information Technol. (CSIT) (Zbarazh, 2020), p. 50.
  12. M. Bembenek, M. Makoviichuk, I. Shatskyi, L. Ropyak, I. Pritula, L. Gryn, and V. Belyakovskyi, Sensors, 22, No. 21: 8105 (2022).
  13. M. M. Student, V. M. Dovhunyk, V. M. Posuvailo, I. V. Koval’chuk, and V. M. Hvozdets’kyi, Mater. Sci., 53, No. 3: 359 (2017).
  14. O. Bazaluk, O. Dubei, L. Ropyak, M. Shovkoplias, T. Pryhorovska, and V. Lozynskyi, Energies, 15, Iss. 1: 83, (2022).
  15. S. Pylypaka, T. Volina, A. Nesvidomin, I. Zakharova, and A. Rebrii, Advances in Design, Simulation and Manufacturing IV (Eds. V. Ivanov, I. Pavlenko, O. Liaposhchenko, J. Machado, and M. Edl) (Springer: 2021), p. 156.
  16. S. Pylypaka, V. Nesvidomin, T. Volina, L. Sirykh, and L. Ivashyna, Agricultural Eng., 62, No. 3: 79 (2020).
  17. T. Volina, S. Pylypaka, A. Rebrii, O. Pavlenko, and Ya. 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.
  18. S. Pylypaka, T. 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.
  19. 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.
  20. O. D. Pogrebnjak, K. O. Dyadyura, and O. P. Gaponova, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 37, No. 7: 899 (2015) (in Russian).
  21. V. B. Tarel’nik, V. S. Martsinkovskii, and A. N. Zhukov, Chem. Petroleum Eng., 53: 266 (2017).
  22. V. B. Tarel’nik, V. S. Martsinkovskii, and A. N. Zhukov, Chem. Petroleum Eng., 53: 385 (2017).
  23. V. Martsinkovsky, V. Yurko, V. Tarelnik, and Yu. Filonenko, Proc. Eng., 39: 157 (2012).
  24. 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).
  25. V. Martsinkovsky, V. Yurko, V. Tarelnik, and Yu. Filonenko, Proc. Eng., 39: 148 (2012).
  26. V. Tarelnyk, I. Konoplianchenko, N. Tarelnyk, and A. Kozachenko, Mater. Sci. Forum, 968: 131 (2019).
  27. V. A. Tatarenko, T. M. Radchenko, A. Yu. Naumuk, and B. M. Mordyuk, Progress in Physics of Metals, 26, No. 1: 3 (2025).
  28. D. B. Hlushkova, V. A. Bagrov, S. V. Demchenko, V. M. Volchuk, O. V. Kalinin, and N. E. Kalinina, PAST, No. 4: 125 (2022).
  29. A. Zahorulko, C. Kundera, and S. Hudkov, IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 233: 012039 (2017).
  30. F. A. P. Fernandes, S. C. Heck, R. G. Pereira, A. Lombardi-Neto, G. E. Totten, and L. C. Casteletti, J. Achievements Mater. Manufacturing Eng., 40: 175 (2010).
  31. S.-H. Yeh, L.-H. Chiu, and H. Chang, Eng., 3, No. 9: 942 (2011).
  32. S. Ben Slima, Mater. Sci. Applications, 3, No. 9: 640 (2012).
  33. E. J. Lavernia and T. S. Srivastan, J. Mater. Sci., 45: 287 (2010).
  34. M. Salehi and K. Dehghani, J. Alloys Compd., 457: 357 (2008).
  35. F. Zupanic, T. Boncina, A. Krizman, W. Grogger, C. Gspan, B. Markoli, and S. Spaic, J. Alloys Compd., 452: 343 (2008).
  36. M. Brochu, J. G. Portillo, J. Milligan, and D. W. Heard, Open Surface Sci. J., 3: 105 (2011).
  37. 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, Nuclear Inst. Methods in Phys. Research B, 499: 25 (2021).
  38. V. P. Poida, D. E. Pedun, V. V. Bruhovetskii, A. V. Poida, R. V. Sukhov, A. L. Samsonik, and V. V. Litvinenko, Phys. Metals Metallography, 114: 779 (2013).
  39. S. E. Donets, V. F. Klepikov, V. V. Lytvynenko, Yu. F. Lonin, A. G. Ponomarev, O. A. Startsev, and V. T. Uvarov, PAST, No. 4: 302 (2015).
  40. V. F. Klepikov, V. V. Lytvynenko, Yu. F. Lonin, A. G. Ponomarev, O. G. Tolstolutskiy, V. V. Uvarov, and V. T. Uvarov, PAST, No. 1: 119 (2009).
  41. V. F. Klepikov, E. M. Prokhorenko, V. V. Lytvynenko, A. A. Zakharchenko, and M. A. Hazhmuradov, PAST, No. 2: 193 (2015).
  42. 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.
  43. V. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, N. V. Tarelnyk, and O. M. Myslyvchenko, Progress in Physics of Metals, 24, No. 2: 282 (2023).
  44. G. V. Kirik, O. P. Gaponova, V. B. Tarelnyk, O. M. Myslyvchenko, and B. Antoszewski, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 56: 688 (2018).
  45. V. Tarelnyk and V. Martsynkovskyy, Applied Mech. Mater., 630: 397 (2014).
  46. V. B. Tarel’nik, E. V. Konoplyanchenko, P. V. Kosenko, and V. S. Martsinkovskii, Chem. Petroleum Eng., 53: 540 (2017).
  47. V. Tarelnyk, V. Martsynkovskyy, O. Gaponova, I. Konoplianchenko, A. Belous, V. Gerasimenko, and M. Zakharov, IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 233: 012048 (2017).
  48. V. B. Tarelnik, A. V. Paustovskii, Yu. G. Tkachenko, V. S. Martsinkovskii, A. V. Belous, E. V. Konoplyanchenko, and O. P. Gaponova, Surf. Eng. Applied Electrochem., 54, No. 2: 147 (2018).
  49. V. B. Tarelnyk, Ie. V. Konoplianchenko, O. P. Gaponova, N. V. Tarelnyk, V. S. Martsynkovskyy, B. O. Sarzhanov, O. A. Sarzhanov, and B. Antoszewski, Powder Metall. Met. Ceram., 58: 703 (2020).
  50. 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: 2019), p. 216.
  51. 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).
  52. O. P. Gaponova, V. B. Tarelnyk, B. Antoszewski, N. Radek, N. V. Tarelnyk, P. Kurp, O. M. Myslyvchenko, and J. Hoffman, Materials, 15, Iss. 17: 6085 (2022).
  53. 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 Electrochem., 57: 173 (2021).

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»