Марина Ивановна Алеутдинова, к.т.н., научный сотрудник лаборатории физики упрочнения поверхности
Россия, 634055, Томск, пр. Академический, 2/4
Marina I. Aleutdinova, Cand. Sci. (Eng.), Research Associate of the Laboratory of Physics of Surface Hardening
2/4 Akademicheskii Ave., Tomsk 634055, Russian Federation
Виктор Вениаминович Фадин, д.т.н., доцент, старший научный сотрудник лаборатории физики упрочнения поверхности
Россия, 634055, Томск, пр. Академический, 2/4
Viktor V. Fadin, Dr. Sci. (Eng.), Assist. Prof, Senior Researcher of the Laboratory of Physics of Surface Hardening
2/4 Akademicheskii Ave., Tomsk 634055, Russian Federation
Авторы изучили триботехническое поведение стали Ст3 в условиях сухого скользящего электрического контакта с плотностью тока более 100 А/см2 при разных коэффициентах трансформации питающего трансформатора. Снижение коэффициента трансформации приводит к снижению износостойкости и электропроводности контакта. Методами металлографии было обнаружено образование слоев переноса на контактных поверхностях. Толщины слоев переноса не превышают 20 мкм. Морфологические картины изношенных контактных поверхностей в масштабе номинальной (геометрической) площади контакта состоят из двух секторов, где один сектор имеет признаки расплава. Рентгеновский фазовый анализ показал, что слои переноса содержат более 70 об. % FeO. Именно поэтому слои переноса можно представить как квази-диэлектрическую среду, где FeO выступает как диэлектрик. Авторы делают предположение, что в зоне контакта возникают сильные импульсы самоиндукции, которые вызывают токи смещения высокой плотности. Эти токи воздействуют непосредственно на ионы FeO и переводят их в расплав. Данные представления позволяют утверждать, что расплав состоит из атомов или ионов железа и кислорода. Снижение коэффициента трансформации (то есть увеличение индуктивности вторичной обмотки питающего трансформатора) вызывает усиление импульсов самоиндукции и токов смещения, что приводит к увеличению количества расплава FeO, его легкому удалению из зоны контакта и к соответствующему уменьшению износостойкости и электропроводности контакта. Полученные данные могут служить ориентирами при выборе износостойких материалов для сильноточного скользящего контакта и, в частности, при задании его конструкции.
The authors studied the tribotechnical behavior of C235 steel under conditions of dry sliding electrical contact with a current density of more than 100 A/cm2 at different transformation coefficients of the supply transformer. A decrease in the transformation coefficient leads to a decrease in the wear resistance and electrical conductivity of the contact. Metallographic methods revealed the formation of transfer layers on the contact surfaces. Thickness of the transfer layers does not exceed 20 μm. Morphological patterns of worn contact surfaces on the scale of the nominal (geometric) contact area consist of two sectors, where one sector has signs of melting. X-ray phase analysis has shown that the transfer layers contain more than 70 vol. % FeO. That is why the transfer layers could be represented as a quasi-dielectric medium, where FeO acts as a dielectric. The authors assume that strong self-induction pulses occur in the contact zone, which cause high-density displacement currents. These currents act directly on FeO ions and convert them into a melt. These concepts allow us to assert that the melt consists of atoms or ions of iron and oxygen. A decrease in the transformation coefficient (that is, an increase in the inductance of the secondary winding of the supply transformer) causes an increase in self-induction pulses and displacement currents, which leads to an increase in the amount of FeO melt, its easy removal from the contact area, and a corresponding decrease in the wear resistance and electrical conductivity of the contact. The data obtained can serve as guidelines when choosing wear-resistant materials for high-current sliding contact and, in particular, when defining its design.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.