Development of technology for restoration and hardening of working bodies of tillage machines by laser surfacing

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅或者付费存取

详细

The article proposes a technology for restoring and strengthening the working bodies of tillage machines, including laser surfacing with a mixture of powders containing tungsten carbide to obtain a wear-resistant work surface. The purpose of the study is to determine the rational operating parameters of laser surfacing for the formation of the microstructure of wear-resistant coatings. The laser layers deposited by surfacing were examined for the resulting structure and the resulting hardness to match the modes of laser surfacing and the indicators of abrasive wear resistance. A total of 121 samples were deposited. A mixture of powders is used as a wear-resistant material, including 43…53 % of the iron base in powder form PG-C27 «Sormayt», with particle sizes of 80 microns, 45…55 % of the hardening phase in the form of tungsten carbide with particle sizes of 15 microns and 2 % aluminum oxide Al2O3 nanopowder with particle sizes of 70 nm. During the study of the microstructure, the parameters of the surfacing mode were determined, allowing to achieve the necessary dendritic-cellular structure deposited wear-resistant coating of the ledeburite type: laser radiation power 2500…2700 W, the surfacing speed is 7…9 mm/s, the content of tungsten carbide is 49…53 % of the volume powder mixtures. Theoretical studies of the laser surfacing process aimed at obtaining coatings with increased hardness have made it possible to determine the rational operating parameters for surfacing wear-resistant coatings: the deposition rate is 7 mm/s; the content of tungsten carbide in the powder mixture is 51 %; the laser radiation power is 2700 watts.

全文:

受限制的访问

作者简介

V. Shakhov

Orenburg State Agrarian University

编辑信件的主要联系方式.
Email: shahov-v@yandex.ru

доктор технических наук

俄罗斯联邦, Orenburg

P. Uchkin

Orenburg State Agrarian University

Email: shahov-v@yandex.ru

кандидат технических наук

俄罗斯联邦, Orenburg

I. Zatin

Orenburg State Agrarian University

Email: shahov-v@yandex.ru

кандидат технических наук

俄罗斯联邦, Orenburg

M. Golubev

Mytishchi Branch of the Bauman Moscow State Technical University

Email: shahov-v@yandex.ru

кандидат технических наук

俄罗斯联邦, Mytishchi

参考

  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.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. TST-LFR3000 robotic cladding and peening system

下载 (95KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Seams obtained by laser cladding at different modes

下载 (100KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Laser clad microdeposits at different modes and with different tungsten carbide content, cast in epoxy resin

下载 (132KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Microstructure of the welded layer at different content of tungsten carbide in the mixture: a) 45 %; b) 47 %; c) 49 %; d) 51 % e) 53 %; f) 55 %

下载 (434KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Dependence of hardness of the clad layer: a) on the content of tungsten carbide in the powder mixture and cladding speed; b) on the laser radiation power and cladding speed; c) on the laser radiation power and the content of tungsten carbide in the powder mixture

下载 (725KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024