Разработка технологии восстановления рабочих органов почвообрабатывающих машин лазерной наплавкой

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В связи с изменениями размеров и геометрической формы рабочих органов почвообрабатывающих машин, эксплуатируемых в условиях абразивной среды, возникает необходимость разработки технологий восстановления и упрочнения их деталей. Цель исследования – определение рациональных режимных параметров лазерной наплавки для формирования оптимальной микроструктуры износостойких покрытий. Лазерные слои, нанесенные наплавкой, исследовали на предмет формирующейся структуры и получившейся твердости. Всего был рассмотрен 121 образец, с использованием которых были проведены эксперименты со следующими комбинациями параметров: мощность лазерного излучения – 2100… 2900 Вт с шагом 200 Вт; скорость перемещения оптической головки (скорость наплавки) – 5…11 мм/с с шагом 2 мм/с; содержание карбида вольфрама в смеси – 45…55 % с шагом 2 %. В качестве износостойкого материала использовали смесь порошков, включающую 43…53 % железной основы, в виде порошка ПГ-С27 «Сормайт», с частицами размером 80 мкм, 45…55 % упрочняющей фазы в виде карбида вольфрама c частицами размером 15 мкм и 2 % нанопорошка оксида алюминия Al2O3 с частицами размером 70 нм. Для формирования необходимой дендритно-ячеистой структуры наплавленного износостойкого покрытия ледебуритного типа необходимо соблюдать следующие параметры: мощность лазерного излучения – 2500…2700 Вт, скорость наплавки – 7…9 мм/с, содержание карбида вольфрама – 49…53 % от объема смеси порошков. Рациональные режимные параметры для получения покрытий с повышенной твердостью: скорость наплавки – 7 мм/с; содержание карбида вольфрама в порошковой смеси – 51 %; мощность лазерного излучения – 2700 Вт.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. А. Шахов

Оренбургский государственный аграрный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: shahov-v@yandex.ru

доктор технических наук

Россия, Оренбург

П. Г. Учкин

Оренбургский государственный аграрный университет

Email: shahov-v@yandex.ru

кандидат технических наук

Россия, Оренбург

И. М. Затин

Оренбургский государственный аграрный университет

Email: shahov-v@yandex.ru

кандидат технических наук

Россия, Оренбург

М. И. Голубев

Мытищинский филиал Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана

Email: shahov-v@yandex.ru

кандидат технических наук

Россия, Мытищи

Список литературы

  1. Современные методы лазерной наплавки жаропрочных коррозионностойких материалов / Е. М. Биргер, Г. В. Москвитин, А. Н. Поляков и др. // Сварочное производство. 2018. № 7. С. 37–48.
  2. Shakhov V., Uchkin P., Aristanov M. Study of the Microstructure of Weld Metal Obtained by Plasma Surfacing // Fundamental and Applied Scientific Research in the Development of Agriculture in the Far East (AFE-2022): Agricultural Cyber-Physical Systems. Switzerland: Springer Nature Switzerland AG, 2023. Vol. 706–2. P. 238–246.
  3. Структура и свойства поверхности валков прокатных станов, восстановленных способом лазерной наплавки / А. М. Чирков, А. Ю. Прилуков, С. Д. Калошкин и др. // Материаловедение. 2014. № 8. С. 35–39.
  4. Влияние режимов лазерной наплавки порошка карбида вольфрама на характеристики поверхности стали 12Х18Н10Т / И. В. Родионов, П. Н. Устинов, И. В. Перинская и др.// Известия Волгоградского государственного технического университета. 2024. № 2 (285). С. 41–46. doi: 10.35211/1990-5297-2024-2-285-41-46.
  5. Сдвиженский П. А. Разработка метода непрерывного контроля химического состава композиционных покрытий в процессе коаксиальной лазерной наплавки: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 2022. 141 с.
  6. Бирюков В. П. Повышение износостойкости деталей и почвообрабатывающих орудий в сельхозмашиностроении лазерной наплавкой // Фотоника. 2021. Т. 15. № 2. С. 132–143. doi: 10.22184/1993-7296.FRos.2021.15.2.132.142.
  7. Еремина М. А. Ломаева С. Ф., Харанжевский Е. В. Структура и износостойкость покрытий, полученных высокоскоростной лазерной наплавкой механокомпозитов на основе карбогидрида титан // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2021. Т. 15. № 4. С. 46–56. doi: 10.17073/1997-308X-2021-4-46-56.
  8. Исследование возможности повышения эксплуатационных характеристик штамповой стали Х12МФ методом газопорошковой лазерной наплавки / Д. И. Гаврилов, В. В. Морозов, И. В. Беляев и др. // Электрометаллургия. 2024. № 2. С. 13–21. doi: 10.31044/1684-5781-2024-0-2-13-21.
  9. Влияние нанокарбидов тугоплавких металлов на трибологические свойства покрытий при лазерной наплавке / В. П. Бирюков, В. Н. Петровский, М. А. Мурзаков и др. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2015. № 6. С. 70–74.
  10. Шабурова Н. А., Пашкеев К. Ю., Мясоедов В. А. Сравнительный анализ структуры и свойств хромокобальтового покрытия, полученного диффузионным насыщением и лазерной наплавкой // Материаловедение. 2024. № 6. С. 12–20. doi: 10.31044/1684-579X-2024-0-6-12-20.
  11. Хоменко М. Д. Мирзаде Ф. Х., Низьев В. Г. Параметрическое исследование микроструктурных свойств при лазерной наплавке // Кристаллография. 2019. Т. 64. № 4. С. 663–667. doi: 10.1134/S0023476119040301.
  12. Shakhov V., Uchkin P., Ushakov Yu. Studies in coatings for working bodies of deep-rippers recovered by plasma surfacing // Engineering for Rural Development. 2019. Vol. 18. P. 44–49. doi: 10.22616/ERDev2019.18.N031.
  13. Абрамов А. Н. Эксплуатационная надежность технических систем. Теория. Расчеты. Примеры: учебное пособие / 2-е издание, исправленное и переработанное. М.: Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет, 2024. 174 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Роботизированная система наплавки и упрочнения TST-LFR3000

Скачать (95KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Швы, полученные лазерной наплавкой при различных режимах

Скачать (100KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Микрошлифы, наплавленные лазерной наплавкой при различных режимах и с разным содержанием карбида вольфрама, залитые эпоксидной смолой

Скачать (132KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Микроструктура наплавленного слоя при разном содержании карбида вольфрама в смеси: а) 45 %; б) 47 %; в) 49 %; г) 51 % д) 53 %; е) 55 %

Скачать (434KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость твердости наплавленного слоя: а) от содержания карбида вольфрама в порошковой смеси и скорости наплавки; б) от мощности лазерного излучения и скорости наплавки; в) от мощности лазерного излучения и содержания карбида вольфрама в порошковой смеси

Скачать (725KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024