blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2017-2-124-127blackmet-1020Research ArticleИННОВАЦИИ В МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМ ПРОМЫШЛЕННОМ И ЛАБОРАТОРНОМ ОБОРУДОВАНИИ, ТЕХНОЛОГИЯХ И МАТЕРИАЛАХINNOVATIONS IN METALLURGICAL INDUSTRIAL AND LABORATORY EQUIPMENT, TECHNOLOGIES AND MATERIALSСОЗДАНИЕ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПАР ТРЕНИЯ, РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ ЖИДКОСТНОЙ И ГРАНИЧНОЙ СМАЗКИCREATION OF WEARPROOF SURFACES OF FRICTION PAIRS WORKING IN THE CONDITIONS OF LIQUID AND BORDER GREASINGЛюленковВ. И.LyulenkovV. I.

Кандидат технических наук, доцент

Cand. Sci.

olgamatekhina@yandex.ruПолищукС. В.PolishchukS. V.

Старший преподаватель кафедры механики и машиностроения

Senior Lecturer of the Chair of Mechanics and Mechanical Engineering

sveta-polishuk@mail.ruНикитинА. Г.NikitinA. G.

Доктор технических наук, доцент, директор института машиностроения и транспорта

Dr. Sci. (Eng.), Assist. Professor, Director of Institute of Mechanical Engineering and Transport

nikitin1601@yandex.ruСибирский государственный индустриальный университетРоссияSiberian State Industrial UniversityRussian Federation201701032017602124127Copyright © Люленков В.И., Полищук С.В., Никитин А.Г., 20172017Люленков В.И., Полищук С.В., Никитин А.Г.Lyulenkov V.I., Polishchuk S.V., Nikitin A.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1020

Разработана технология создания износостойких поверхностей пар трения, имеющих масляные карманы для удержания смазочного материала, которые находятся между валиками, образованными на плоских поверхностях с помощью быстровращающегося диска. Обработку поверхности трения осуществляют диском толщиной 6 – 15 мм с армированной рабочей поверхностью твердым сплавом ВК-8. Диск вращается с окружной скоростью 50 – 150 м/с, прижимается с давлением 1,2 – 40,0 МПа, перемещается по обрабатываемой поверхности со скоростью 3 – 30 мм/с. В локальной зоне обработки металл обрабатываемой поверхности, имеющий феррито-перлитную структуру, нагревается до температуры 1100 – 1200 °С и переходит в аустенитное состояние. Затем при движении диска за пределы зоны обработки нагретый слой резко охлаждается за счет отвода тепла в массу детали. Происходит структурное превращение аустенита в мартенсит с изменением кристаллической решетки из гранецентрированной кубической в объемно-центрированную тетрагональную с увеличением объема нагретого металла. Увеличившийся объем, ограниченный с трех сторон металлом детали, выдавливается над обрабатываемой поверхностью на высоту 0,3 – 1,5 мм и образует за движущимся диском выпуклый валик, металл которого имеет мартенситную структуру. В нем возникают напряжения сжатия, степень деформации составляет до 240 %. Валики создаются по всей поверхности от края до края в направлении, перпендикулярном движению изделия в процессе эксплуатации. Наклонные (клиновые) рабочие поверхности валиков обеспечивают гидродинамические силы поддержания при скоростях скольжения поверхностей трения более 2 – 3 м/с (жидкостная смазка), а опорные поверхности валиков выполнены из высокотвердого материала, позволяющего сохранять износостойкость в условиях граничной смазки при малых скоростях скольжения поверхностей трения (менее 2 м/с).

The paper describes the developed technology of the creation of wear-resistant surfaces of friction pairs, which have oil pockets for the holding of lubricants, which are situated between rollers, formed on flat surfaces with the help of a fast-rotating disk. The treatment of friction surface is performed by the disk of the thickness of 6  –  15  mm with reinforced working surface of solid VK-8 alloy. The disk rotates with the surface velocity of 50 – 150 m/c, it is pressed with the pressure of 1.2 – 40.0 MPa. It also shifts along the treated surface with the velocity of 3 – 30 mm/c. In the local treatment zone the metal of the processed surface, which has a ferrite-pearlite structure, is heated up to the temperature of 1100 – 1200 °С and transfers into an austenitic condition. Then the disk is moving beyond the treatment zone, the heated layer is chilled sharply by means of heat transfer into the mass of the detail. The structural transformation of austenite into martensite happens with the change of crystal lattice from the face-centered cubical lattice into a body-centered tetragonal one with the increase of the volume of heated metal. The increased volume, limited with the metal from three sides of the detail, is pressed above the treated surface up to the height of 0.3 – 1.5 mm and forms a buckled roller of martensite behind the moving disk. Here one can observe compressing stress and the degree of deformation up to 240  %. The rollers are formed along the whole surface from the edge to the edge in the direction, which is perpendicular to the motion of the workpiece during the operation process. Inclined (wedge-like) working surfaces of rollers provide the hydrodynamic supporting forces at sliding velocity of friction surfaces, which is more than 2 – 3 m/c (liquid lubrication), but supporting surfaces of rollers are made of a very hard material, allowing keeping wear-resistance in the conditions of boundary lubrication at slow sliding velocities of friction surfaces (less than 2 m/c).

пары тренияваликимелкоигольчатый мартенситмасляный кармангидродинамические силыизносостойкая опорная поверхностьfriction pairrollersfine-needled martensiteoily pocketshydrodynamic forceswearproof underlaymentReferencesГаркунов Д.Н. Триботехника. – М.: Машиностроение, 1985. – 424 с.Garkunov D.N. Tribotekhnika [Triboengineering]. Moscow: Mashinostroenie, 1985, 424 p. (In Russ.).Scieszka S.F. Tribological phenomena in steel composite brake material friction pairs // Wear. 1981. Vol. 64. No. 2. P. 367 – 378.Scieszka S.F. Tribological phenomena in steel composite brake material friction pairs. Wear. 1981, vol. 64, no. 2, pp. 367–378.Thieseen P.A., Meyer K., Heinicke G. Grundlagen der Tribochemie. – Berlin: Akademie-Verlag, 1967. – 267 p.Thieseen P.A., Meyer K., Heinicke G. Grundlagen der Tribochemie. Berlin: Akademie-Verlag, 1967, 267 p. (In Germ.)Rоsе К. Which Prосess for Case-Hardening: Steel Cаrburizing, Nitriding оr Сarbоnitriding // Materials and Methods. 1951. Vol. 33. No. 2. P. 11.Rоsе К. Which Prосess for Case-Hardening: Steel Cаrburizing, Nitriding оr Сarbоnitriding. Materials and Methods. 1951, vol. 33, no.  2, pp. 11.Захаров Б.П. Термическая обработка металлов. – М.: Машгиз, 1957. – 302 с.Zakharov B.P. Termicheskaya obrabotka metallov [Heat treatment of metals]. Moscow: Mashgiz, 1957, 302 p. (In Russ.).Williаms G.Т. Sеlесtiоns of Cаrburizing Steel Case Depth and Heat Treatment. Metals Handbook, 1948.Williаms G.Т. Selections of carburizing steel case depth and heat treatment. Metals Handbook. 1948.Sykеs W.Р. Сarburizing Irоn bу Mixtures of Hydrogen and Methan. Transactions Am. Soc. for Steel Treating, 1927. P. 12, XII.Sykеs W.Р. Саrburizing irоn bу mixtures of hydrogen and methane. Transactions Am. Soc. for Steel Treating. 1927, pp. 12.Лахтин Ю.М. Химико-термическая обработка металлов. – М.: Металлургия, 1985. – 256 с.Lakhtin Yu.M. Khimiko-termicheskaya obrabotka metallov [Chemical and thermal treatment of metals]. Moscow: Metallurgiya, 1985, 256 p. (In Russ.).Химико-термическая обработка металлов и сплавов: справочник / Г.В. Борисенок, Л.А. Васильев, Л.Г. Ворошнин и др.; под ред. Л.С. Ляховича. – М.: Металлургия, 1981. – 424 с.Borisenok G.V., Vasil’ev L.A., Voroshnin L.G. etc. Khimiko-termicheskaya obrabotka metallov i splavov: spravochnik [Chemical and thermal treatment of metals and alloys: Reference book]. Lyakhovich L.S. ed. Moscow: Metallurgiya, 1981, 424 p. (In Russ.).Wolter Н. and Holcroft W.Н. Саrbо Nitriding of SAE Steel Pаrts. // Metal Рrоgrеss. 1947. Vol. 52. No. 3. P. IХ.Wolter Н., Holcroft W.Н. Саrbоnitriding of SAE steel pаrts. Metal Рrоgrеss. 1947, vol. 52, no. 3, pp. IХ.Vаlеntin К.В. Structures and Properties of some Саrbо Nitrided Gases // Metal Progress. 1953. Vol. 63. No. 6. P. VI.Vаlеntin К.В. Structures and properties of some cаrbоnitrided gases. Metal Progress. 1953, vol. 63, no. 6, pp. VI.Малушин Н.Н. Азотирование наплавленных деталей металлургического оборудования // Технология металлов. 2013. № 7. С. 26 – 28.Malushin N.N. Nitriding of welded details of metallurgical equipment. Tekhnologiya metallov. 2013, no. 7, pp. 26–28. (In Russ.).Защитные покрытия на металлах. Вып. 9. – Киев: Наукова думка, 1975. – 208 с.Zashchitnye pokrytiya na metallakh. Vyp. 9 [Protective coverings on metals. Issue 9]. Kiev: Naukova dumka, 1975, 208 p. (In Russ.).Прогрессивные методы химико-термической обработки / Под ред. Г.Н. Дубинина, Я.Д. Когана. – М.: Машиностроение, 1979. – 184 с.Progressivnye metody khimiko-termicheskoi obrabotki [Advanced methods of chemical and thermal treatment]. Dubinin G.N., Kogan  Ya.D. eds. Moscow: Mashinostroenie, 1979, 184 p. (In Russ.).Garbarz-Оliviеr J. Etude des discharges electriques produites entre lielectrode et la solution lors des effects dianode et de cathode dans ies electrolytes aqueux / J. Garbarz-Olivier, С. Guilpin // J. Сhim. phys. 1975. Vol. 72. No. 2. Р. 207 – 214.Garbarz-Оliviеr J., Guilpin. С. Etude des discharges electriques produites entre lielectrode et la solution lors des effects dianode et de cathode dans ies electrolytes aqueux. J. Сhim. phys. 1975, vol.  72, no. 2, pp. 207–214. (In Franch)Weissgerber H., Bohme H., Bohme M. Elektrolytische Wärmebehandlund von Stahl // Technick. 1969. No. 6. P. 413 – 417.Weissgerber H., Bohme H., Bohme M. Elektrolytische Wärmebehandlund von Stahl. Technick. 1969, no. 6, pp. 413–417. (In Germ.)А.c. 1603822. Способ химико-термической обработки металлических изделий / В.И. Люленков, В.С. Чалков, А.С. Шинкаренко; заявл. 25.01.1989; опубл. 10.05.2011. Бюл. № 13.Lyulenkov V.I., Chalkov V.S., Shinkarenko A.S. Sposob khimikotermicheskoi obrabotki metallicheskikh izdelii [Ways of chemical and thermal treatment of metal products]. Certificate of authorship USSR no. 1603822. Byulleten’ izobretenii. 2011, no. 13. (In Russ.).Пат. 2466002 РФ. Способ создания износостойких плоских поверхностей пар трения / В.И. Люленков, С.В. Полищук; заявл. 01.06.2011; опубл. 10.11.2012. Бюл. № 31.Lyulenkov V.I., Polishchuk S.V. Sposob sozdaniya iznosostoikikh ploskikh poverkhnostei par treniya [Way of creation of wear-resistant flat surfaces of friction pairs]. Patent no. 2466002 RF. Byulleten’ izobretenii. 2012, no. 31. (In Russ.).Глазов В.М., Вигдорович В.Н. Микротвердость металлов и полупроводников. – М.: Металлургия, 1969. – 248 с.Glazov V.M., Vigdorovich V.N. Mikrotverdost’ metallov i poluprovodnikov [Microhardness of metals and semi-conductors]. Moscow: Metallurgiya, 1969, 248 p. (In Russ.).Williams S.R. Hardness and Hardness Measurements. – Cleveland: ASM, 1942.Williams S.R. Hardness and hardness measurements. Cleveland: ASM, 1942

The authors declare that there are no conflicts of interest present.