CC BY
4
технологии, машины и оборудование для агропромышленного комплекса
4.3.1 ТЕХНОЛОГИИ, МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА
Научная статья УДК 631.198
DOI: 10.24412/2227-9407-2024-11-7-18 END: ZGOKOR
Влияние хромирования на физико-механические свойства и циклическую долговечность ремонтируемых деталей
Владимир Константинович Астанин1, Виталий Валерьевич Емцев2^, Ирина Вячеславовна Титова3, Юрий Александрович Стекольников4, Иван Андреевич Янин5
12 3 Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра 1, Воронеж, Россия 2 5ВУНЦВВС ВВА им. проф. Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина, Воронеж, Россия 4 Елецкий государственный университет имени И. А. Бунина, Елец, Россия
1 astanin_vk@mail. ги
2 Ьесоо192@тш1. гия
4 еЫт1с57@таИ ги
5 оуШ. [email protected]
Аннотация
Введение. В статье приведен способ повышения долговечности рабочих органов сельскохозяйственных машин покрытиями на основе хрома, а также результаты испытаний механических свойств и режимы нанесения гальванических покрытий. Для восстановления и упрочнения поверхностей деталей машин с минимальной потерей усталостной прочности разработан электролит и режимы нанесения хромовых покрытий на реверсивном и импульсном токе.
Материалы и методы. Электролитические покрытия наносили из универсального сульфатного электролита, а также предложенного электролита. Нестационарные токовые режимы (асимметричный переменный ток, импульсный переменный ток) задавали на специальных установках. Испытания проводились на усталостную прочность на машине МУИ-6000. Предел выносливости определяли по ординате асимптоты кривой усталостной прочности.
Результаты. Покрытия, полученные на нестационарных режимах, снижают износ, внутренние напряжения в осадках, хрупкость, микротвердость, повышают фреттингостойкость. Упругопластичные хромовые покрытия с микротвердостью 6000-8000 МПа осаждаются на импульсном токе с параметрами: tимп = 30-60 сек, tпаузы = 4-8 сек, 1кат = 25-30 А/дм2, Т = 63-68 °С, на реверсном токе: при Т = 63-68 °С, tкат = 30-90 сек, 1кат = 25-30 А/дм2. Подводное полирование, термическая обработка при 150-200 °С обеспечивают восстановление усталостной прочности в 1,5-3 раза. Изменение толщины осадка хрома практически не влияет на величину снижения усталостной прочности.
Заключение. Хромирование на нестационарных режимах наиболее эффективно воздействует на структуру и физико-механические свойства покрытий. Покрытия с заданными механическими свойствами (микротвердостью, износостойкостью, шероховатостью, пористостью, внутренними напряжениями) можно получать, подбирая параметры электролиза. Использование нестационарных режимов осаждения повышает скорость оса-
<© Астанин В. К., Емцев В. В., Титова И. В., Стекольников Ю. А., Янин И. А., 2024 Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License. The content is available under Creative Commons Attribution 4.0 License.
Вестник НГИЭИ. 2024. № 11 (162). C. 7-18. ISSN 2227-9407 (Print) Bulletin NGIEI. 2024. № 11 (162). P. 7-18. ISSN 2227-9407 (Print)
V^W^VWW^V ТРГНМП! nniFS МЛГШМРЯ ЛМП FflIIIPMFNT WWW^^WW
WVW^^WWV^^ FnR TUP AiZRn.INnilSTItlA I ГПМР1 rvV^^VWW^^WW
run inn lwuujinirtl, ^итгьсл
ждения, выход по току, экологичность и технологичность процесса, рассеивающую и кроющую способность электролитов.
Ключевые слова: предел выносливости, стационарные и нестационарные режимы осаждения, усталостная прочность, хромирование
Для цитирования: Астанин В. К., Емцев В. В., Титова И. В., Стекольников Ю. А., Янин И. А. Влияние хромирования на физико-механические свойства и циклическую долговечность ремонтируемых деталей // Вестник НГИЭИ. 2024. № 11 (162). С. 7-18. DOI: 10.24412/2227-9407-2024-11-7-18. EDN: ZGOKOR.
The effect of chrome plating on the physical and mechanical properties and cyclic durability of the repaired parts
Vladimir K. Astanin1, Vitaly V. Emtsev2B, Irina V. Titova3, Yury A. Stekolnikov4, Ivan A. Yanin5
12 3 Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter the Great, Voronezh, Russia 2 5 VUNTS of the Air Force of the VVA named after Prof. N. E. Zhukovsky and Yu. A. Gagarin, Voronezh, Russia 4 Yelets state university of I. A. Bunin, Yelets, Russia
5 avto. [email protected]
Abstract
Introduction. The article presents a way to increase the durability of the working bodies of agricultural machines with chromium-based coatings, as well as the results of tests of mechanical properties and modes of electroplating. To restore and harden the surfaces of machine parts with minimal loss of fatigue strength, an electrolyte and modes of applying chrome coatings on reversible and pulsed current have been developed.
Materials and methods. Electrolytic coatings were applied from a universal sulfate electrolyte, as well as the proposed electrolyte. Non-stationary current modes (asymmetric alternating current, pulsed alternating current) were set on special installations. Fatigue strength tests were carried out on the MUI-6000 machine. The endurance limit was determined by the ordinate of the asymptote of the fatigue strength curve.
Results. Coatings obtained in non-stationary modes reduce wear, internal stresses in precipitation, brittleness, micro-hardness, and increase fretting resistance. Elastoplastic chrome coatings with a microhardness of 6000-8000 MPa are deposited at a pulsed current with the parameters: timp = 30-60 sec, tpause = 4-8 sec, Icat = 25-30 A/dm2, T = 63-68 °C, at reverse current: at T = 63-68 °C, tcat = 30-90 seconds, Icat = 25-30 A/dm2. Underwater polishing, heat treatment at 150-200 °C ensure the restoration of fatigue strength by 1.5-3 times. The change in the thickness of the chromium precipitate practically does not affect the amount of reduction in fatigue strength.
Conclusion. Chrome plating in non-stationary modes has the most effective effect on the structure and physico-mechanical properties of coatings. Coatings with specified mechanical properties (microhardness, wear resistance, roughness, porosity, internal stresses) can be obtained by selecting the parameters of electrolysis. The use of non-stationary deposition modes increases the deposition rate, current output, environmental friendliness and manufactura-bility of the process, scattering and hiding ability of electrolytes.
Keywords: endurance limit, stationary and non-stationary deposition modes, fatigue strength, chrome plating
For citation: Astanin V. K., Emtsev V. V., Titova I. V., Stekolnikov Yu. A., Yanin I. A. The effect of chrome plating on the physical and mechanical properties and cyclic durability of the repaired parts // Bulletin NGIEI. 2024. № 11 (162). P. 7-18. DOI: 10.24412/2227-9407-2024-11-7-18. EDN: ZGOKOR.
технологии, машины и оборудование ] для агропромышленного комплекса ]
Введение
Рабочие органы сельскохозяйственных машин в процессе эксплуатации подвергаются действию меняющихся по знаку и величине циклических нагрузок от повторно статических (до 10 циклов/мин) до вибрационных (до 10000 циклов/сек), что приводит к необратимым изменениям в металле и уменьшению прочности деталей. Хромирование в универсальном сульфатном электролите может приводить к снижению усталостной прочности до 60 % [1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10]. В связи с этим выбор рационального режима хромирования связан с исследованием влияния на предел выносливости параметров электролиза (состава электролита, плотности стационарного или нестационарного тока, толщины осадков, видов механической и термической обработки до и после осаждения хрома). Использование изменяемых режимов нанесения позволяет целенаправленно получать покрытия с заданными механическими свойствами (микротвердость, пористость, внутренние напряжения, износостойкость, шероховатость) [5; 11; 19]. Применение электролитов с низким содержанием оксида хрома, а также использование кристаллического фиолетового (КФ) (150 г/л СЮ3+1,5 г/л Н2SO4+1,5г/л) в совокупности с применением нестационарных режимов осаждения увеличивает рассеивающую и кроющую способность электролитов, выход по току, скорость осаждения, а также снижаются вредные выбросы в окружающую среду.
Материалы и методы
Испытание на усталостную прочность заключалось в изгибе вращающихся образцов из стали 45 на машине МУИ-6000, согласно Госта 25.504-82 (расчеты и испытания на прочность, предел выносливости) и Гост 25.502-79 (испытания на усталость). Предел выносливости определяли по ординате асимптоты кривой усталостной прочности. Для обеспечения статических показателей испытаний (коэффициента корреляции в пределах 0,867-0,927 и детерминации 75,2-91,4) требуется тщательная подготовка изготовления и контроля состояния образцов до и после хромирования, а также соблюдение условий хромирования. Исследования проводили на электролитических покрытиях, нанесенных из универсального сульфатного электролита (150 г/л
Сг03+1,5 г/л Н2804) на образцах с толщиной осадка хрома 50 мкм, а также предложенного электролита (150 г/л СЮ3+1,5 г/л Н2SO4+1,5 г/л КФ). Нестационарные токовые режимы (асимметричный переменный ток, импульсный переменный ток) задавали на специальных установках.
Результаты и их обсуждение
Ремонт гальваническими покрытиями связан с решением вопросов кристаллизации и структурных превращений в поверхностном слое покрытия деталей. Осаждение в нестационарных условиях покрытий, легированных неметаллическими элементами и металлами, более технологично, экологично, экономично, эффективно. Эксплуатационные свойства деталей после ремонта покрытиями можно расширить за счет уменьшения наводороживания, повышения износостойкости, твердости, сцепления с основой [6; 13; 14]. Однако технологические вопросы упрочнения поверхностного слоя при восстановлении изношенных деталей и режимы ремонта хромированием в малоконцентрированном электролите хромирования (МХЭ) с КФ (150 г/л СЮ3+1,5 г/л Н2SO4+1,5г/л (КФ)) в нестационарных условиях окончательно не решены. Послеремонтный срок эксплуатации деталей машин определяется структурой хромового покрытия, прочностью сцепления с основой и износостойкостью [12; 15; 16; 17; 18]. Рекомендуются режимы износостойкого хромирования из проведенных исследований (рисунок 1):
- на постоянном токе: Д = 70-90 А/дм2, Т = 60-65 °С;
- реверсивном токе: Д = 90-120 А/дм2,
1кат 3 5 мин ^'кат^^'ан 70 50, 1 катран 3 1 5;
- импульсном токе: Д = 70-100 А/дм2, ^мп = 1,5-2,5 мин, скважность импульса 1,1-1,2.
Износ вначале уменьшается до минимальных значений, затем растет, что можно связать с ростом прочности и уменьшением микротвердости, а выше оптимума - снижением прочности сцепления кристаллов между собой, ростом хрупкости и абразивного износа. На нестационарных режимах с более мелкозернистой структурой, повышенной прочностью и твердостью кристаллов покрытия, износостойкостью хромовых покрытий в сравнении с по-стояннотоковыми [5; 7].
[ technologies, machines and equipment ; for the agro-industrial complex
А/дм: / A/dm2
Рис. 1. Износ покрытий хромом от плотности тока в стандартном электролите (1), малоконцентрированном (2, 3, 4), на постоянном токе (1, 2), импульсном (3), реверсивном (4) Fig. 1. Wear of chromium coatings on current density in standard electrolyte (1), low-concentration (2, 3, 4), direct current (1, 2), pulsed (3), reversible (4) Источник: составлено авторами на основе собственных исследований
Рост температур уменьшает износ до минимума, с последующим увеличением (рисунок 2). На постоянном токе минимальное значение износа находится при 50-55 °С, в нестационарных условиях при 55-62 °С - в малоконцентрированном, а в универсальном электролите при 45-50 °С, что можно объяснить разной микроструктурой хрома. Износ
вначале уменьшается при росте длительности времени катодных импульсов до минимальных значений, с последующим возрастанием (рисунок 3). Минимум износа связан с отсутствием выкрашивания и образованием мелкозернистой структуры. Аналогичная зависимость износа от длительности импульсов при импульсном электролизе.
Рис. 2. Температурный износ хромового покрытия в стандартном электролите (1, 2) и малоконцентрированном (3, 4, 5), на реверсивном (2, 5), импульсном (4), постоянном токах (1, 3) Fig. 2. Temperature wear of the chrome coating in standard electrolyte (1, 2) and low-concentration (3, 4, 5), reversible (2, 5), pulsed (4), direct current (1, 3) Источник: составлено авторами на основе собственных исследований
технологии, машины и оборудование ] для агропромышленного комплекса ]
Рис. 3. Износ хромового покрытия в зависимости от длительности импульсов в стандартном электролите (1), малоконцентрированном (2, 3), на реверсивном (1, 3), импульсном токах (2) Fig. 3. Wear of the chrome coating depending on the pulse duration in a standard electrolyte (1), low-concentration (2, 3), reversible (1, 3), pulse currents (2) Источник: составлено авторами на основе собственных исследований
К возрастанию износа приводит увеличение 1катИан и tкаJtан на реверсивном токе из-за образования крупнозернистых осадков с большой хрупкостью, уменьшенной вязкостью, т. е. случай абразивного изнашивания (рисунок 4, кривые 1, 2).
^к^ан / ^k^an
50
100
10
9
8
7
M s 6
s 5
4
§ 3
2= 2
1
0
-1-г~
2 4
1к/1ан ! Ik^an
7
6
5
4 - s
3 S
2
1
0
С ростом твердости покрытия происходит уменьшение износа до минимума, далее растет, что можно связать с изменением хрупкости, ростом внутренних напряжений (рисунок 5). Толщина осадков влияет на износостойкость покрытий (рисунок 6, кривая 1). В пределах 100-120 мкм (срезание гребешков микрорельефа) из-за высокой вязкости износостойкость хрома не изменяется, а свыше износ возрастает из-за ее уменьшения, что приводит к выкрашиванию (рисунок 6, кривая 2).
Рис. 4. Износ хромового покрытия в малоконцентрированном электролите в зависимости от величины 1к/1ан и 1к/1ан Fig. 4. The wear of the chrome coating in a low-concentration electrolyte, depending
on the values of Ik/Ian and tk/tcn Источник: составлено авторами на основе собственных исследований
Рис. 5. Износ трущейся пары в зависимости от твердости хромового покрытия: хром (1), чугун (2) Fig. 5. Wear of the rubbing pair depending on the hardness of the chrome coating: chrome (1), cast iron (2) Источник: составлено авторами на основе собственных исследований
0
0
6
[ technologies, machines and equipment ; for the agro-industrial complex
3
2,5
M 2
s 2
- 1,5
ь
S
S 1
0,5 0
10200
10000
9800
9600 ев
еь
9400 S3
/
9200 ев И
9000 S3
8800
8600
8400
0
0,5 1
мм / mm
1,5
Рис. 6. Изменение износа (1) и микротвердости (2)
от толщины хромового покрытия Fig. 6. The change in wear (1) and microhardness (2) from the thickness of the chrome coating Источник: составлено авторами на основе собственных исследований
Рост толщины осадка снижает на 15-20 % микротвердость, износостойкость до 4 раз (рисунок 6, кривая 2). Выход по току хрома при времени
осаждения 1 час при постоянном токе (70 А/дм2), 55-60 °С около 22 %, на реверсивном 29 % и на импульсном 25 %.
Микротвердость неравномерно распределена по толщине покрытия. Максимальная на 30 мкм, до 42 мкм снижается и с шагом 35-40 мкм волнообразно уменьшается из-за остаточных напряжений в осадке хрома и трещин с растрескиванием, по-видимому, каждые 30-40 мкм (рисунок 7). Различная твердость по толщине обуславливает большую износостойкость покрытий хромом при 20 мкм, чем при 50 мкм.
Поскольку детали машин работают при различных нагрузках, то износ меняется и возрастает свыше 60 МПа и резко возрастает при 70-80 МПа из-за разрыва масляной пленки при трении, выкрашивании зерен, т. е. абразивного истирания. Износ хромовых покрытий поршневых пальцев можно уменьшить при работе с освинцованными, кадмиро-ванными втулками. Износ хромовых покрытий уменьшают созданием маслозадерживающего рельефа, уменьшением пористости и прирабатываемо-сти хрома при пористости покрытия, оптимально около 30 % из-за вязкой износостойкости деталей с микротвердостью 9000-10000 МПа.
Рис. 7. Изменение микротвердости по глубине (сечению) хромового осадка Fig. 7. Change in microhardness by depth (cross section) of the chrome deposit Источник: составлено авторами на основе собственных исследований
Из наших данных можно рекомендовать режимы упрочнения при восстановлении хромом деталей машин:
- на реверсивном токе tкат = 3-5 мин, 1кат11ан = = 1,5, ^ан = 50-60, 1кат = 100-120 А/дм2; Т = 57-62 °С;
- на импульсном токе ^мп = 1,5-2,5 мин, Q = = 1,1-1,2, 1имп = 100-120 А/дм2, Т = 55-58 °С.
Режимы, снижающие износ, внутренние напряжения в осадках, хрупкость, микротвердость, повышают фреттингостойкость. Упругопластичные хромовые покрытия с микротвердостью 6000-8000 МПа осаждаются на импульсном токе с параметрами: кмп = 30-60 сек, tпаузы = 4-8 сек, 1Шт = 25-30 А/дм2, Т = 63-68 °С, на реверсном токе: при Т = 63-68 °С, = 25-30 А/дм2. При 80 А/дм2 и
tкат = 30-90 сек, I,
технологии, машины и оборудование ] для агропромышленного комплекса ]
длительности тока 7 минут износ и разрушение хромовых покрытий возрастают из-за снижения упругопластических свойств, а твердость покрытий возрастает до 9000-11000 МПа при снижении температуры до 50-55 °С.
Следовательно, хромирование на нестационарных режимах наиболее эффективно воздействует на структуру и физико-механические свойства покрытий. Покрытия с заданными механическими свойствами (микротвердостью, износостойкостью, шероховатостью, пористостью, внутренними напряжениями) можно получать, подбирая параметры электролиза. Использование нестационарных режимов осаждения повышает скорость осаждения, выход по току, экологичность и технологичность процесса, рассеивающую и кроющую способность электролитов.
Рабочие органы сельскохозяйственных машин в процессе эксплуатации подвергаются действию меняющихся по знаку и величине циклических нагрузок от повторно статических (до 10 циклов/мин) до вибрационных (до 10000 циклов/сек), что приводит к необратимым изменениям в металле и уменьшению прочности деталей. Хромирование в универсальном сульфатном электролите может приводить к снижению усталостной прочности до 60 % [2; 8; 9]. В связи с этим выбор рационального режима хромирования связан с исследованием влияния на предел выносливости параметров электролиза (состава электролита, плотности стационарного или нестационарного тока, толщины осадков, видов механической и термической обработки до и после осаждения хрома) [4; 20]. Использование изменяемых режимов нанесения позволяет целенаправленно получать покрытия с заданными механическими свойствами (микротвердость, пористость, внутренние напряжения, износостойкость, шероховатость). Применение электролитов с низким содержанием оксида хрома, а также использование кристаллического фиолетового (КФ) (150 г/л СЮ3+1,5 г/л Н2SO4+1,5г/л) в совокупности с применением нестационарных режимов осаждения увеличивает рассеивающую и кроющую способность электролитов, выход по току, скорость осаждения, а также снижаются вредные выбросы в окружающую среду. Для восстановления и упрочнения деталей машин с минимальной потерей усталостной прочности нами предложен электролит (150 г/л СЮ3+1,5 г/л Н2SO4+1,5 г/л КФ). Нами предлагаются следующие режимы осаждения хромовых покрытий с высокими износостойкими свойствами:
- на реверсивном токе: 1кат = 100-120 А/дм2;
tкат 3 5 мин ^кат^ан 1,5; ^катран 50 60,
Т = 57-62 °С ;
- на импульсном токе: 1имп = 100-120 А/дм2, 1м = 1,5-2,5 мин, Q = 1,1-1,2; Т = 55-58 °С.
Для повышения фреттингостойкости необходимо использовать следующие режимы, которые способствуют снижению микротвердости, внутренних напряжений, хрупкости и повышению упруго-пластических свойств:
- на реверсном токе: 1кат = 25-30 А/дм2 и Т = 63-68 °С, ^ат = 30-90 сек;
- на импульсном токе: 1кат = 25-30 А/дм2, 1ммп = 30-60 сек, 1,Шузы = 4-8 сек, Т = 63-68 °С.
Данные режимы осаждения оксида хрома позволяют получать на восстановленных и упрочненных поверхностях упруго-пластичные покрытия с микротвердостью 6000-8000 МПа.
Для определения влияния режимов нанесения хромовых покрытий на механические свойства (предел выносливости, усталостная прочность) были проведены испытания. Испытание на усталостную прочность заключалось в изгибе вращающихся образцов из стали 45 на машине МУИ-6000, согласно Госта 25.504-82 (расчеты и испытания на прочность, предел выносливости) и Гост 25.502-79 (испытания на усталость). Предел выносливости определяли по ординате асимптоты кривой усталостной прочности. Для обеспечения статических показателей испытаний (коэффициента корреляции в пределах 0,867-0,927 и детерминации 75,2-91,4) требуется тщательная подготовка изготовления и контроля состояния образцов до и после хромирования, а также соблюдение условий хромирования. Исследования проводили в универсальном сульфатном электролите (150 г/л Сг03+1,5 г/л Н2SO4) на образцах с толщиной осадка хрома 50 мкм, наносимых при плотности тока 45-80 А/ дм2 и температуре 55-65 °С. Снижение предела выносливости при хромировании (от величины 160 МПа) составило 45 % (при 80 А/ дм2 ), 33 % (45 А/ дм2 ) при 65 °С, а при 45 °С соответственно 35 и 25,5 %. При реверсировании тока (с амплитудой анодного импульса к катодному 1:4) изменение предела выносливости составило 21 % вместо 45 % при остальных одинаковых условиях осаждения. При введении нанопо-рошков борида титана, оксида алюминия в электролит дисперсностью 80-100 ангстрем (3 г/л) предел выносливости уменьшается всего на 9-11 % соответственно. Снижение предела выносливости при
V^W^VWW^V ТРГНМП! nniFS МЛГШМРЯ ЛМП FflIIIPMFNT WWW^^WW
technologies, machines and equipment
WVW^^WWV^^ FOR THF АПРП.1МПИЯТР1А I ГПМР1 rvV^^VWW^^WW
ror ihe agro lndusirlal complex
нанесении покрытия хромом толщиной 30 мкм составляет 25,5 %. Причиной снижения усталостной прочности являются возникающие при электролизе высокие внутренние напряжения в самом осадке хрома, в особенности на границе раздела основной металл/осадок хрома при восстановлении геометрической формы деталей при ремонте. Параллельное сопутствующее выделение водорода приводит к наводороживанию основного металла и осадка, способствуя возникновению концентраторов напряжения и значительному снижению усталостной прочности. Из-за сильного наводороживания высокопрочных сталей может произойти их разрушение под нагрузкой (водородное охрупчивание) в процессе эксплуатации. Восстановления усталостной прочности можно добиться при хромировании на низких плотностях тока или реверсировании тока, понижении температуры до 50 °С, пористом хромировании или используя наночастицы карбидов, боридов титана; окиси алюминия, кремния. Подводное полирование, термическая обработка при 150-200 °С обеспечивают восстановление усталостной прочности в 1,5-3 раза. Изменение толщины осадка хрома практически не влияет на величину снижения усталостной прочности. Отметим, что обезводороживание при термической обработке сопровождается снижением микротвердости осадков, восстановлением усталостной прочности до исходной, снижением микроискажений из-за удаления водорода из кристаллических решеток основного металла и осадка хрома, а также скопившихся по границам зерен и трещинам. Отметим, что хромирование относится к передовым технологическим процессам из-за высоких функциональных свойств хрома и широко применяется при ремонте и изготовлении деталей сельскохозяйственной техники. С
целью повышения экологичности процесса используются разработанные нами малоконцентрированные электролиты и нестационарные режимы осаждения.
Заключение
Для восстановления и упрочнения поверхностей деталей машин с минимальной потерей усталостной прочности нами разработан электролит (150 г/л СЮ3+1,5 г/л Н2SO4+1,5 г/л КФ) и рекомендуются следующие режимы нанесения хромовых покрытий:
- на реверсивном токе 1кат = 100-120 А/дм2,
tкат 3 5 ми^ ^кат^ан 1,5; tкатltан 50 60,
Т = 57-62 °С;
- на импульсном токе 1имп = 100-120 А/дм2, ^мп = 1,5-2,5 мин, б = 1,1-1,2, Т = 55-58 °С.
Повысить фреттингостойкость можно, используя следующие режимы нанесения: на реверс-ном токе при 1кат = 25-30 А/дм2 и Т = 63-68 °С, tкат = 30-90 сек; на импульсном 1кат = 25-30 А/дм2, tимп = 30-60 сек, tпаузы = 4-8 сек, Т = 63-68 °С. Данные режимы нанесения снижают значения микротвердости (до 6000-8000 МПа), внутренние напряжения, хрупкость и повышают упругопластические свойства. При увеличении плотности тока до 80 А/дм2 и повышении времени катодного периода в течение 7 минут и более, а также понижении температуры электролита до 50-55 °С микротвердость покрытий возрастает до 9000-11000 МПа, при этом упругопластические свойства снижаются, а износостойкость хромовых покрытий увеличивается.
Таким образом, регулируя параметрами режимов нанесения хромовых покрытий, возможно целенаправленно получать необходимые механические свойства (микротвердость, пористость, износостойкость, шероховатость) поверхностей деталей.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Денисов А. С., Верхутов А. А., Виденеев А. А., Юдин В. М. Оценка изменения несущей способности коленчатого вала в процессе усталостного разрушения // Техническое регулирование в транспортном строительстве. 2016. № 2 (16). С. 64-67. ББ№ УиУ001.
2. Юдин В. М., Веселовский Н. И. Повышение скорости нанесения покрытий при восстановлении и упрочнении деталей // Совершенствование эксплуатации и ремонта сельскохозяйственной техники. Труды ВСХИЗО. Москва, 1986. С. 75-79. ББ№ УУУЬ8Т.
3. Юдин В. М., Вихарев М. Н., Юдин М. В. Восстановление деталей гальваническими покрытиями // Научно-информационное обеспечение инновационного развития АПК. 2012. С. 423-426. ББ№ VWCUAJ.
4. Батищев А. Н., Юдин В. М., Веселовский Н. И. Направление развития ресурсосберегающих технологий при ремонте и ТО техники в современных условиях // Инженерное обеспечение агропромышленного комплекса. 1998. С. 105-108. ББ№ VWCSDX.
ХХХХХХХХХХХ технологии, машины и оборудование ХХХХХХХХХХХ ХХХХХХХХХХХ для агропромышленного комплекса ХХХХХХХХХХХ
5. Астанин В. К., СтекольниковЮ. А., Емцев В. В., Санников Э. М. Износостойкость деталей, восстановленных хромованием на нестационарных режимах осаждения // Вестник Мичуринского аграрного университета. 2017. Т. 2. С. 102-109. EDN: ZEFUNR.
6. Гранкин Э. А., Шалимов Ю. Н., Островская Е. Н. Наводороживание электролитических осадков хрома, никеля и их сплавов // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. 2005. № 6 (26). С. 13-17 EDN: HRUGVN.
7. Larionov A. N., Polivaev O. I., Larionova N. N., Bozhko A. V., Gorban L. K. Influence of pressure and temperature on the parameters of liquid-crystalline working fluids of technical devices // IOP conference series: Materials science and engineering. Irkutsk National Research Technical University. 2019. С. 012032. EDN: DLQLCQ.
8. Груба О. Н., Векессер Н. А. Повышение эффективности процесса электролитического хромирования // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия. 2022. Т. 14. № 1. С. 114-124. EDN: MFSQCA.
9. Шемякин А. В., Пухов Е. В., Успенский И. А., Стекольников Ю. А., Рембалович Г. К. Хромирование режущих рабочих органов уборочных машин // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П. А. Костычева. 2023. Т. 15. № 4. С. 181-186. EDN: QSIPKJ.
10. Котомчин А. Н., Корнейчук Н. И. Оптимизация условий электролиза при восстановлении золотников гидрораспределителя р-80 хромированием // Вестник Приднестровского университета. Серия: Физико-математические и технические науки. 2021. № 3 (69). С. 113-119. EDN: PBCCLG.
11. Безик Д. А., Безик В. А., Симохин С. П., Кисель Ю. Е., Симохина Е. Е., Обозов А. А. Зависимость шероховатости электрохимических покрытий от параметров электролиза // Проблемы энергообеспечения, автоматизации, информатизации и природопользования в АПК. 2024. С. 101-107. EDN: VFWYCN.
12. Шалимов Ю. Н., Токарева И. А., Евсеев Е. П., Бабкин В. Ф., Шалимов Д. Л. Образование дефектов структуры при катодном восстановлении металлов // Технология машиностроения. 2014. № 12. С. 5-12. EDN: TGUACR.
13. Шалимов Ю. Н. Исследования в области наводороживания металлов // Российский инженер. 2016. Т. 2. № 1 (4). С. 20-42. EDN: WWLVJJ.
14. Котомчин А. Н., Синельников А. Ф., Корнейчук Н. И. Влияние неорганических добавок и условий электролиза хромирования на качество получаемых покрытий для восстановления и упрочнения деталей машин // Транспорт: наука, техника, управление. Научный информационный сборник. 2021. № 7. С. 49-56. EDN: TVEVXL.
15. Котомчин А. Н., Зорин В. А. Усовершенствование электролитического хромирования для восстановления деталей автомобилей и дорожно-строительных машин // Вестник Приднестровского университета. Серия: Физико-математические и технические науки. 2023. № 3 (75). С. 126-134. EDN: BFVUWM.
16. Котомчин А. Н., Синельников А. Ф., Корнейчук Н. И. К вопросу выбора способа восстановления деталей машин // Вестник Сибирского государственного автомобильно-дорожного университета. 2020. Т. 17. № 1 (71). С. 84-97. EDN: DESOQN.
17. Серебровский В. В., Пашин Е. А., Извеков Ф. И. Влияние условий электролиза на процесс формирования внутренних напряжений в покрытиях // Региональный вестник. 2016. № 2 (3). С. 36-37. EDN: WEOOSR.
18. Серебровский В. И., Серебровский В. В., Гнездилова Ю. П., Богомолов С. А. Восстановление и упрочнение деталей машин электроосажденными покрытиями // Актуальные вопросы инновационного развития агропромышленного комплекса. 2016. С. 180-183. EDN: WGOAMZ.
19. Серебровский В. В., Серебровский А. В., Кузнецов В. М., Третьяков Д. Н. Установка для восстановления деталей машин электролитическими покрытиями на асимметричном токе // Региональный вестник. 2017. № 2 (7). С. 5-6. EDN: ZBIOFV.
20. Серебровский В. В., Серникова О. С., Калуцкий Е. С. Влияние электроосажденных покрытий на усталостную прочность материалов // Современные материалы, техника и технологии. 2023. № 3 (48). С. 58-64. EDN: CCNZKT.
Дата поступления статьи в редакцию 15.08.2024; одобрена после рецензирования 19.09.2024;
принята к публикации 20.09.2024.
V^W^VWW^V ТРГНМП! nniFS МЛГШМРЯ ЛМП FflIIIPMFNT WWW^^WW
technologies, machines and equipment
WVW^^WWV^^ FOR TUP AiZRn.INnilSTItlA I ГПМР1 rvV^^VWW^^WW
for the agro-industrial complex
Информация об авторах:
В. К. Астанин - д.т.н., доцент, профессор кафедры «Транспортные и технологические машины», Spin-код: 5631-6270;
В. В. Емцев - к.т.н., доцент кафедры «Транспортные и технологические машины» ВГАУ, преподаватель кафедры «Эксплуатация и ремонт САТОП» ВУНЦ ВВС ВВА, Spin-код: 7994-5165;
И. В. Титова - к.т.н., доцент, доцент кафедры «Транспортные и технологические машины», Spin-код: 63060503;
Ю. А. Стекольников - к.х.н., доцент, профессор кафедры «Химия и биология», Spin-код: 2318-4641; И. А. Янин - обучающийся ВУНЦ ВВС ВВА.
Заявленный вклад авторов: Астанин В. К. - общее руководство, анализ и дополнение текста статьи. Емцев В. В. - сбор и обработка материалов, подготовка первоначального варианта текста. Титова И. В. - обработка данных, участие в планировании исследований. Стекольников Ю. А. - обработка данных и анализ результатов исследований. Янин И. А. - сбор и обработка материалов.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
REFERENCES
1. Denisov A. S., Verkhutov A. A., Videneev A. A., Yudin V. M. Ocenka izmeneniya nesushhej sposobnosti kolenchatogo vala v processe ustalostnogo razrusheniya [Evaluation of changes in the bearing capacity of the crankshaft during fatigue failure], Texnicheskoe regulirovanie v transportnom stroiteVstve [Technical regulation in transport construction], 2016, No. 2 (16), pp. 64-67, EDN: VUYOGJ.
2. Yudin V. M., Veselovsky N. I. Povy'shenie skorosti naneseniya pokry'tij pri vosstanovlenii i uprochnenii de-talej [Increasing the coating rate during the restoration and hardening of parts], Sovershenstvovanie e'kspluatacii i remonta seTskoxozyajstvennoj texni-ki. Trudy' VSXIZO [Improving the operation and repair of agricultural machinery. The works of VSKHIZO], 1986, pp. 75-79. EDN: VYVLST.
3. Yudin V. M., Vikharev M. N., Yudin M. V. Vosstanovlenie detalej gal'vanicheskimi pokry'tiyami [Restoration of parts by electroplating], Nauchno-informacionnoe obespechenie innovacionnogo razvitiya APK [Scientific and information support for the innovative development of agriculture], 2012, pp. 423-426, EDN: VWCUAJ.
4. Batishchev A. N., Yudin V. M., Veselovsky N. I. Napravlenie razvitiya resursosberegayushhix texnologij pri remonte i to texniki v sovremenny'x usloviyax [The direction of development of resource-saving technologies in the repair and maintenance of equipment in modern conditions], Inzhenernoe obespechenie agropromy'shlennogo kom-pleksa [Engineering support of the agro-industrial complex], 1998, pp. 105-108, EDN: VWCSDX.
5. Astanin V. K., Stekolnikov Yu. A., Yemtsev V. V., Sannikov E. M. Iznosostojkost' detalej, vosstanovlenny'x xromovaniem na nestacionarny'x rezhimax osazhdeniya [Wear resistance of parts restored by chrome plating in non-stationary deposition modes], Vestnik Michurinskogo agrarnogo universiteta [Bulletin of the Michurinsk Agrarian University], 2017, Vol. 2, pp. 102-109, EDN: ZEFUNR.
6. Grankin E. A., Shalimov Yu. N., Ostrovskaya E. N. Navodorozhivanie e'lektroliticheskix osadkov xroma, nikelya i ix splavov [Flooding of electrolytic deposits of chromium, nickel and their alloys], Mezhdunarodnyj nauch-nyj zhurnal Al'ternativnaya e'nergetika i e'kologiya [International Scientific Journal Alternative Energy and Ecology], 2005, No. 6 (26). pp. 13-17, EDN: HRUGVN.
7. Larionov A. N., Polivaev O. I., Larionova N. N., Bozhko A. V., Gorban L. K. Influence of pressure and temperature on the parameters of liquid-crystalline working fluids of technical devices, IOP conference series: Materials science and engineering, 2019, pp. 012032, EDN: DLQLCQ.
8. Gruba O. N., Vekesser N. A. Povy'shenie e'ffektivnosti processa e'lektroliticheskogo xromirovaniya [Improving the efficiency of the electrolytic chrome plating process], Vestnik Yuzhno-UraFskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Ximiya [Bulletin of the South Ural State University. Series: Chemistry], 2022, Vol. 14, No. 1, pp. 114-124, EDN: MFSQCA.
ХХХХХХХХХХХ технологии, машины и оборудование ХХХХХХХХХХХ ХХХХХХХХХХХ для агропромышленного комплекса ХХХХХХХХХХХ
9. Shemyakin A. V., Pukhov E. V., Uspensky I. A., Stekolnikov Yu. A., Rembalovich G. K. Xromirovanie rezhushhix rabochix organov uborochny'x mashin [Chrome plating of cutting working bodies of harvesting machines], Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo agrotexnologicheskogo universiteta im. P. A. Kosty 'cheva [Bulletin of the Ryazan State Agrotechnological University named after P. A. Kostychev], 2023, Vol. 15, No. 4, pp. 181-186, EDN: QSIPKJ.
10. Kotomchin A. N., Korneychuk N. I. Optimizaciya uslovij e'lektroliza pri vosstanovlenii zolotnikov gidro-raspredelitelya r-80 xromirovaniem [Optimization of electrolysis conditions during the restoration of the valves of the hydraulic distributor r-80 by chrome plating], VestnikPridnestrovskogo universiteta. Seriya: Fiziko-matematicheskie i texnicheskie nauki [Bulletin of the Pridnestrovian University. Series: Physical, mathematical and technical sciences], 2021, No. 3 (69), pp. 113-119, EDN: PBCCLG.
11. Bezik D. A., Bezik V. A., Simokhin S. P., Kisel Yu. E., Simokhina E. E., Obozov A. A. Zavisimost' sheroxovatosti e'lektroximicheskix pokry'tij ot parametrov e'lektroliza [Dependence of the roughness of electrochemical coatings on the parameters of electrolysis], Problemy ' e'nergoobespecheniya, avtomatizacii, informatizacii i pri-rodopoFzovaniya v APK [Problems of energy supply, automation, informatization and environmental management in agriculture], 2024, pp. 101-107, EDN: VFWYCN.
12. Shalimov Yu. N., Tokareva I. A., Evseev E. P., Babkin V. F., Shalimov D. L. Obrazovanie defektov struktury' pri katodnom vosstanovlenii metallov [Formation of structural defects during cathodic reduction of metals], Texnologiya mashinostroeniya [Technology of mechanical engineering], 2014, No. 12, pp. 5-12. EDN: TGUACR.
13. Shalimov Yu. N. Issledovaniya v oblasti navodorozhivaniya metallov [Research in the field of metal hydrogenation], Rossijskij inzhener [Russian engineer], 2016, Vol. 2, No. 1(4), pp. 20-42, EDN: WWLVJJ.
14. Kotomchin A. N., Sinelnikov A. F., Korneychuk N. I. Vliyanie neorganicheskix dobavok i uslovij e'lektroliza xromirovaniya na kachestvo poluchaemy'x pokry'tij dlya vosstanovleniya i uprochneniya detalej mashin [The effect of inorganic additives and electrolysis conditions of chrome plating on the quality of the coatings obtained for the restoration and hardening of machine parts], Transport: nauka, texnika, upravlenie. Nauchny'j informacionny'j sbornik [Transport: science, technology, management. Scientific information collection], 2021, No. 7. pp. 49-56, EDN: TVEVXL.
15. Kotomchin A. N., Zorin V. A. Usovershenstovovanie e'lektroliticheskogo xromirovaniya dlya vosstanovleniya detalej avtomobilej i dorozhno-stroitel'ny'x mashin [Perfecting electrolytic chrome plating for the restoration of car parts and road construction machines], Vestnik Pridnestrovskogo universiteta. Seriya: Fiziko-matematicheskie i texnicheskie nauki [Bulletin of the Pridnestrovian University. Series: Physical, mathematical and technical sciences], 2023, No. 3 (75), pp. 126-134, EDN: BFVUWM.
16. Kotomchin A. N., Sinelnikov A. F., Korneychuk N. I. K voprosu vy'bora sposoba vosstanovleniya detalej mashin [On the issue of choosing a method for restoring machine parts], Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo avto-mobiTno-dorozhnogo universiteta [Bulletin of the Siberian State Automobile and Road University], 2020, Vol. 17, No. 1 (71), pp. 84-97, EDN: DESOQN.
17. Serebrovsky V. V., Pashin E. A., Izvekov F. Vliyanie uslovij e'lektroliza na process formirovaniya vnutren-nix napryazhenij v pokry'tiyax [And the effect of electrolysis conditions on the formation of internal stresses in coatings], RegionaFnyj vestnik [Regional Bulletin], 2016, No. 2 (3), pp. 36-37, EDN: WEOOSR.
18. Serebrovsky V. I., Serebrovsky V. V., Gnezdilova Yu. P., Bogomolov S. A. Vosstanovlenie i uprochnenie detalej mashin e'lektroosazhdenny'mi pokry'tiyami [Restoration and hardening of machine parts with electrodeposited coatings], AktuaFny'e voprosy' innovacionnogo razvitiya agropromy'shlennogo kompleksa [Topical issues of innovative development of the agro-industrial complex], 2016, pp. 180-183, EDN: WGOAMZ.
19. Serebrovsky V. V., Serebrovsky A. V., Kuznetsov V. M., Tretyakov D. N. Ustanovka dlya vosstanovleniya detalej mashin e'lektroliticheskimi pokry'tiyami na asimmetrichnom toke [Installation for the restoration of machine parts with electrolytic coatings on asymmetric current], RegionaFnyj vestnik [Regional Bulletin], 2017, No. 2 (7), pp. 5-6, EDN: ZBIOFV.
20. Serebrovsky V. V., Sernikova O. S., Kalutsky E. S. Vliyanie e'lektroosazhdenny'x pokry'tij na ustalostnuyu prochnost' materialov [Influence of electrodeposited coatings on fatigue strength of materials], Sovremenny'e materialy" texnika i texnologii [Modern materials, technique and technologies], 2023, No. 3 (48), pp. 58-64, EDN: CCNZKT.
The article was submitted 15.08.2024; approved after reviewing 19.09.2024; accepted for publication 20.09.2024.
Вестник НГИЭИ. 2024. № 11 (162). C. 7-18. ISSN 2227-9407 (Print) Bulletin NGIEI. 2024. № 11 (162). P. 7-18. ISSN 2227-9407 (Print)
V^W^VWW^V ТРГНМП! nniFS МЛГШМРЯ ЛМП FflIIIPMFNT WWW^^WW
WVW^^WWV^^ FOR THF АПРП.1МПИЯТР1А I ГПМР1 rvV^^VWW^^WW
run inn lwuujinirtl, ^итгьсл
Information about the authors: V. K. Astanin - Dr. Sci. (Engineering), Associate Professor, Professor of the Department of «Transport and Technological Machines», Spin-code: 5631-6270;
V. V. Yemtsev - Ph. D. (Engineering), Associate Professor of the Department of «Transport and Technological Machines» of the VGAU, lecturer of the Department of «Operation and repair of SATOP» of the VUNTS of the Air Force of the VVA, Spin-code: 7994-5165;
I. V. Titova - Ph. D. (Engineering), Associate Professor, Associate Professor of the Department of «Transport and Technological Machines», Spin-code: 6306-0503;
Yu. A. Stekolnikov - Ph. D. (Chemistry), Associate Professor, Professor of the Department of Chemistry and Biology, Spin-code: 2318-4641;
I. A. Yanin - a student of the VUNTS of the Air Force of the VVA.
The stated contribution of the authors: Astanin V. K. - general guidance, analysis and addition of the text of the article. Yemtsev V. V. - collection and processing of materials, preparation of the initial version of the text. Titova I. V. - data processing, participation in research planning. Stekolnikov Yu. A. - data processing and analysis of research results. Yanin I. A. - collection and processing of materials.
The authors declare that there is no conflict of interest.
