УДК 621.785

О.І. Геращенко, Ю.В. Ключников, к.ф.-м.н., доцент

Національний технічний університет України  «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Дослідження впливу виду технології зміцнення на зносостійкість деталі в умовах віброударних навантажень

Неповнота даних з адгезійної взаємодії робочих поверхонь, зміцнених різними видами хіміко-термічної обробки, є однією з причин ще недостатньо широкого залучення прогресивного методу поверхневого зміцнення.

Нами досліджено вплив виду зміцнюючої технології на зносостійкість деталей в умовах віброударного навантаження. Дослідження проводили на сталі 40Х, робочі шари якої підвергали азотуванню, цементації, боруванню, термообробці( гартування HRC 4345, відпал)

Спряжені пари працювали в режимах тертя, що характеризуються наступними параметрами: швидкість відносного ковзання V=16 м/хв.; питоме навантаження ρ =1,5 Н/м²; частота коливань f = 50 Гц; амплітуду коливань змінювали в діапазоні 0-0,3 мм. Для зменшення дисперсій результатів експерименту на стандартній ділянці проводили припрацювання зразків. Зразки прироблювали на сприятливих режимах тертя до інтенсивного виникнення в частинках зносу продуктів окиснення зміцнених шарів. Крім характеристик тертя, що знімали безпосередньо в процесі випробувань, проводили оцінку зносу, якості поверхні, що треться, фазового складу та мікротвердості.

В результаті дослідження встановлено, що термічна і хіміко-термічна обробка зразків зі сталі 40Х значно збільшує зносостійкість їх робочих поверхонь в умовах дії віброударних навантажень. Так, в діапазоні амплітуд коливань 0,1-0,3 мм наведений знос для відпаленої сталі 40Х збільшується приблизно від 43 до 155 мкм/км, в той час як знос зміцнених поверхонь зі збільшенням амплітуди змінюється несуттєво. Найкращою зносостійкістю в даних умовах тертя володіє борована сталь. При амплітуді коливань А=0,3 мм приведений знос борованої сталі складає 3 мкм/км, що в 6 разів менше, ніж у цементованої і в 13 разів менше, ніж у азотованої сталі.

Основним видом зносу в умовах динамічного навантаження є втомне руйнування. В поверхневих шарах тертя утворюються втомні мікротріщини, які інтенсивно розвиваються зі збільшенням числа циклів навантаження, що призводить до викрошування зміцнених частинок: останні в свою чергу сприяють розвитку супутнього виду зносу – абразивного. В залежності від виду зміцнення і умов напруження на зміцнених поверхнях розвиваються окиснювальні,  втомлювальні і абразивні види зношування. Найсприятливішим з точки зору збільшення зносостійкості робочих поверхонь є окислювальне  зношення.

Поверхневе зміцнення даними методами збільшує твердість робочого шару, стійкість втоми матеріалу, що в свою чергу пов’язано з виникненням в дифузійних шарах залишкових напружень стиску. Всі ті фактори сприяють зменшенню активності процесів руйнування [1].

Таким чином, застосування загартовування і хіміко-термічної обробки сталі 40Х дозволяє суттєво збільшити її зносостійкість при терті з віброударними навантаженнями.