ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ДЕТАЛЕЙ РАЗЛИЧНЫХ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ МАРГАНЦОВИСТОЙ СТАЛИ

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены износостойкие материалы для литых деталей машин и оборудования, используемых в металлургии и сельхозмашиностроении. Представлены образцы с износостойким твердосплавным покрытием, полученным путем литья по пенополистироловым газифицируемым моделям. Приведены химические составы исследованных различных марок сталей. Проведены испытания на абразивный износ образцов до и после термической обработки с двойной фазовой перекристаллизацией. Показано, что термическая обработка с двойной фазовой перекристаллизацией повышает износостойкость литых образцов и деталей в 3-4 раза по сравнению с серийными изделиями.

AВSTRACT

The article discusses wear-resistant materials for cast parts of machinery and equipment used in metallurgy and agricultural machine building. Samples with a wear-resistant hard-alloy coating obtained by casting using gasified expanded polystyrene models are presented. The chemical compositions of the studied different grades of steels are given. Abrasive wear tests of specimens were carried out before and after heat treatment with double phase recrystallization. It is shown that heat treatment with double phase recrystallization increases the wear resistance of cast samples and parts by 3-4 times as compared to serial products. 

Ключевые слова: газифицируемая пеномодель, литые образцы, твердосплавное покрытие, износостойкий твердый сплав, термическая обработка с двойной фазовой перекристаллизацией, закалка, отпуск, микроструктура, твердость образцов, абразивная износостойкость и долговечность.

Keywords: gasified foam model, cast samples, hard-alloy coating, wear-resistant hard alloy, heat treatment with double phase recrystallization, hardening, tempering, microstructure, hardness of samples, abrasive wear resistance and durability.

Введение. Одной из наиболее важных задач сельскохозяйственного машиностроения являются повышение эксплуатационных свойств и качеств, а также удлинение сроков службы деталей машин и механизмов [1]. Это требует широкого использования прочных и износостойких материалов на основе твердого сплава типа сормайт ПГ-С27 [2], а также внедрения новых современных технологических методов, улучшающих эксплуатационные свойства и повышающих сроки службы деталей машин и оборудования.              

Машины, применяемые в металлургической и автотракторосельхоз-машиностроительной отрасле, выходят из строя вследствие интенсивного абразивно-коррозионного или ударно-абразивного износа [3] основных деталей машин и механизмов. Одним из наиболее простых и результативных способов продления жизни сельхозмашин является изготовление их из износостойких твердых сплавов типа сормайт ПГ-С27 путем литья по пенополистироловым [2,4] газифицируемым моделям.

В настоящей статье приводятся материалы по исследованию абразивной износостойкости среднеуглеродистых и марганцовистых сталей.

Имеющиеся данные о износостойкости различных сталей [5,6] в абразивной среде недостаточны для обобщений, поэтому нам пришлось исследовать различные марки сталей, чтобы на этой основе выявить зависимость между абразивной износостойкостью стали, её химсоставом, свойством и микроструктурой [7,8].     

Методика проведения исследования. Для исследования были выбраны следующие марки сталей: среднеуглеродистые (сталь 35ГЛ, 40ГЛ) и марганцовистые (сталь 65Г).  

Химический состав сталей приведен в табл.1. Из всех указанных в ней сталей изготовлялись специальные образцы для испытания на абразивный износ. Для этого были выбраны образцы из качественной среднеуглеродистой стали (35ГЛ,40ГЛ), полученные путем литья по пенополистироловым газифицируемым моделям, а также из марганцовистой стали (65Г) и подвергали различным режимам термической обработки (закалка от 900⁰ до 1150⁰С) и (отпуск от 200⁰ до 600⁰С).

Таблица 1.

Химический состав исследованных марганцовистых сталей

Результаты исследований и их обсуждение. Все образцы с твердосплавным покрытием до и после термической об­работки с двойной фазовой перекристаллизацией были проверены на абразивную износостойкость [8,9]. Эти образцы по очередности испытывались на абразивное изнашивание на машине трения ПВ-7 с незакрепленным абразивным материа­лом. Время испытания для каждого образца 30 мин. Для экспериментальных литых образцов с покрытием испытания повторялись 5-6 раз, а для стандартных сталей (образцов) – 6-8 раз. Твердосплавное покрытие резко увели­чивает износостойкость: чем больше толщина покрытия, тем меньше величина износа. Результаты испытания абразивного износа образцов из литого образца 35ГЛ,40ГЛ, а также 65Г до и после термической обработки приведены в табл.2-3.

Таблица 2.

Абразивный износ марганцовистых сталей

Результаты испытания абразивного износа образцов после термической обработки приведены в табл.3.

Таблица 3. 

Абразивный износ марганцовистых сталей

Продолжение табл.3

Абразивный износ литых экспериментальных образцов

Как видно из табл. 2-3, проведенные нами испытания на абразивное изнашивание образцов с толщиной слоя обмазки 2,0 и 2,5 мм полностью соответствуют результатам полевых испытаний (табл.4), которые действительно повышают износостойкость литых деталей после термической обработки с двойной фазовой перекристаллизацией в три и четыре раза [8,9].    

На основании выполненных исследований для проведения полевых испытаний были изготовлены четыре опытные партии деталей по 20 штук в каждой партии. Первая партия была изготовлена по серийной технологии из стали 65ГЛ без термообработки, вторая - из стали 65ГЛ с термообработки, третья - из стали 65ГЛ после термической обработки с двойной фазовой перекристаллизацией. Величина износа образцов определялась весовым методом, после работы культиватора в течение времени для обработки 150-230 га посевных гектаров. Также определяли относительную износостойкость образцов по сравнению с серийными деталями. Полевые испытания были проведены в различных областях (районах) Республики Узбекистан и получены почти одинаковые результаты (табл.4).

Таблица 4.

Результаты полевых испытаний

В соответствии с поставленной задачей целью данной работы является разработка технологии получения пенополистироловых моделей и литых деталей с высокой абразивной износостойкостью. Объектом исследований были детали металлургических и почвообрабатывающих машин, таких как зубья бороны, наральника, лапы культиваторов, так и роликов металлургического прокатного оборудования, испытывающих интенсивный абразивный износ при скольжении по металлу и почве.

Исходя из вышеизложенного, можно сделать следующие выводы: самым эффективным способом повышения абразивной износостойкости является нанесение на рабочие поверхности изделия твердосплавного покрытия при литье по газифицируемым моделям. Термическая обработка твер­досплавного покрытия из высокохромистого твердого сплава типа сормайт, прове­денная с двойной фазовой перекристаллизацией, форми­рует оптимальную структуру с высокой плотностью дис­локаций, дисперсными вторичными и скоагулированны­ми первичными карбидами. Из приведенных данных видно, что термическая обработка с двойной фазовой перекристаллизацией повышает [10] абразивную износостойкость и долговечность литых деталей машин в 3-4 раза выше по сравнению с серийными изделиями. Данная технология внедрена в АО «Узметкомбинат» с хорошим экономическим эффектом.

Список литературы:

1. Гамольская З.М., Гутерман В.М. Износостойкость сталей в условиях гидроабразивного износа. – М.: Машгиз, 1986. - 179 с.
2. Тилабов Б.К. Износостойкость наплавочного твердого сплава типа ПГ-С27 с метастабильным аустенитом и мартенситом // Актуальные вопросы в области технических и социально-экономических наук: Республиканский межвузовский сборник научных трудов. – Ташкент. Вып.1. 2011. - С.359-362.
3. Махкамов К.Х. Ударно-абразивный износ деталей машин. – Т.: ТашГТУ, 2013. - 223 с.
4. Кирпиченков В.П. Технологический процесс литья по газифицируемым моделям. – М.: НИИМАШ, 2006. - 224 с.  
5. Меськин В.С. Основы легирования стали. – М.: Металлургиздат, 1987. - 316 с.
6. Гудремон Э.Г. Специальные стали. Т.1,2. – М.: Металлургиздат, 1989. - 237 с.
7. Тилабов Б.К., Мухамедов А.А. Микроструктура и механические свойства литых металлокомпозиционных материалов и их применение в машиностроении // Материалы научно-технической конференции с участием зарубежных ученых. ГУП, «Фан ва тараққиёт» 27-27 июня 2008 г. – Ташкент, 2008. - С.101-103.   
8. Normurodov U.E., Tilabov B.K. Nitrocementation at 840 °С with subsequent hardening of the surface layer of cast rotary sprockets of earth working machines // Technical science and innovation. - Toshkent, 2020. No. 3 (05). - p. 216-221.
9. Tilabov, B., Jumaev, A., Sherbutaev, J., Normurodov, U., & Salimov, G. (2024). Testing of heat-treated surfaced samples and machine parts for hardness and wear resistance. In E3S Web of Conferences (Vol. 548, p. 03014). EDP Sciences.
10. Tilabov, B., Normurodov, U., Alimbabaeva, Z., Saidumarov, B., Kamilova, G., & Normurodov, S. (2024). INCREASE IN HARDNESS AND WEAR RESISTANCE OF CAST SAMPLES AND MACHINE PARTS WITH A SURFACE COATING AND THEIR HEAT TREATMENT. International Journal of Mechatronics and Applied Mechanics, (17), 159-165.
11. Alikulov, A., Bektemirov, B., Norkhudjayev, F., & Tlovoldiyev, S. (2023). Research electrical conductivity of copper-chromium based powder alloy. Universum: технические науки, (10-6 (115)), 60-63.
12. Alikulov, А. K., Bektemirov, B. S., Norkhudjaev, F. R., & Mirzarakhimova, Z. B. (2023). Determination of Density of the Samples Made of Copper Based Materials. Best Journal of Innovation in Science, Research and Development, 2(9), 106-111.