ЭФФЕКТИВНОСТЬ УПРОЧНЕНИЯ ТВЕРДЫМ СПЛАВОМ СМЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ АГРЕГАТОВ

Для  упрочнения  быстроизнашивающихся  деталей,  работающих  при  высокотемпературных  видах  износа,  широко  применяются  композиционные материалы (КМ) на основе тугоплавких твердых сплавов, в качестве которых используются карбиды переходных металлов IV – VI групп А, определяющие физику высокотемпературного износа. Для этих целей используется спеченный твердый сплав типа  ТН 20  на  основе  (Ti,  Mo)C – Ni – Mo,  имеющий  кольцевую  структуру,  предотвращающую  образование  сложнолегированных  структур  на  границе раздела твердая частица – матрица. Благодаря минимальной растворимости спеченного твердого сплава типа ТН 20 в сплаве-связке на поверхности раздела твердая частица – матрица практически не выделяются сложнолегированные структурные фазы, вызывающие  охрупчивание  и  рост  остаточных  термических  напряжений  и  деформаций,  что  приводит  к  повышению  износостойкости  и  росту  срока  службы  упрочненных  деталей.  С  целью  повышения  эффективности  работы  металлургических  агрегатов  за  счет  упрочнения  сменных  деталей  композиционным  материалом  на  основе  спеченного  твердого  сплава  типа  ТН  20  с  использованием  электрошлаковой  наплавки  (ЭШН)  разработана  комплексная  программа  управления  эффективностью  упрочнения  деталей.  В  процессе  управления  наплавкой  твердым сплавом особое внимание уделено жаропрочности и высокотемпературной износостойкости КМ, которые определяются комплексом  свойств твердых частиц. Следовательно, сохранение высоких механических, теплофизических и энергетических характеристик карбидов  и  снижение  растворимости  твердых  частиц  в  матрице  КМ  при  наплавке  является  первоочередной  задачей  повышения  эффективности  в процессе упрочнения сменных деталей. Комплексная программа управления процессом ЭШН КМ основана на управляющих воздействиях,  направленных  на  предотвращение  образования  сложнолегированных  структур  на  поверхности  раздела  твердая  частица – матрица;  снижение термических напряжений и деформаций (приводящих к образованию трещин и выкрашиванию твердых частиц при абразивном  износе);  повышение  высокотемпературной  износостойкости.  Применение  разработанных  систем  управляющих  воздействий  на  процесс  упрочнения быстроизнашивающихся деталей металлургического оборудования позволило значительно увеличить срок службы сменных  деталей и повысить производительность металлургических агрегатов, что обеспечило получение определенного экономического эффекта.

спеченный твердый сплав, граница раздела твердая частица – матрица, растворимость твердых частиц, релаксация напряжений

1. Быстров В.А., Верёвкин В.А., Селянин И.Ф. Электрошлаковые технологии упрочнения композиционными материалами деталей металлургического оборудования. Изв. вуз. Черная металлургия. 2005. No 6. С. 28 – 32.

2. Композиционные материалы: Справочник / Под общ. ред. В.В. Васильева, 2-е изд. – М.: Машиностроение, 2010. – 512 с.

3. Быстров В.А., Борисова Т.Н. Роль твердых частиц КМ, работающих при высокотемпературном износе // В мире научных открытий. 2014. No 8(56). С. 22 – 41.

4. Быстров В.А., Трегубова О.Г. Термодинамическая совместимость твердых частиц с матрицей КМ // Доклады АН ВШ. 2015. No 4. С. 255 – 267.

5. Aboudi J., Arnold S., Bednarcyk B. Micromechanics of Composite Materials. – Elsevier, 2013. – 984 p.

6. Brebbia C.A., Klemm A. Materials Characterizations VI: Computational Methods and Experiments. – Southampton; Boston: WIT Press. Glasgow Caledonian University, 2013. – 364 p.

7. Dvorak G. Micromechanics of Composite Materials. – Springer, 2013. – 442 p.

8. Kozlowski M., Senkara J. Nickel alloy + TiC composite lagers made by oscillating electron beam // ASM Int. Eur.: Conference Weld and Join Science and Technology: Book Proc. Brussels, 2011. Р. 425 – 431.

9. Kivineva E.I., Olsom D.L., Matlock D.K. Particulate reinforced metal metrics composite (TiC) as a weld deposited // Welding J. 2009. No. 3. Р. 83 – 92.

10. Burggraf A.J., Winnubust A.J. Dense and porous nanostracted ceramics and composites (TiC) // Third Euro-Ceramics. 2013. Vol. 3. P. 561 – 576.

11. Трегубова О.Г., Грекова Н.Ю. Эффективность инноваций, повышающих производительность и качество металлопродукции за счет упрочнения сменных деталей. – В кн.: Научные изыскания в сфере социально-экономических и гуманитарных наук: Междисциплинарный подход и генезис знаний. – Самара: ООО «Офорт», 2017. С. 341 – 359.

12. Большаков В.И., Андрианов И.В. Асимптотические методы расчета композиционных материалов с учетом внутренней структуры. Изд. 5. – Днепропетровск: Пороги, 2008. – 197 с.

13. Быстров В.А., Грекова Н.Ю., Трегубова О.Г. Формирование рациональных программ управления ЭШП упрочнения деталей новыми КМ // Вестник СибГИУ. 2012. No 1. С. 60 – 65.

14. Верёвкин В.А., Атавин Т.А. Оптимизация процесса ЭШЛ биметаллических валков холодной прокатки // Вестник РАЕН. 2008. No 10. С. 126 – 128.

15. Каракулов В.В., Смолин И.Ю. Численная методика прогнозирования эффективных механических свойств композитов при ударном нагружении с учетом эволюции структуры // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2013. Т. 4. No 24. С. 70 – 77.

16. Whitehorse C.V. Applications in hard facing. “IIW Public Session and Metals Technology Conference”. – Sydney, 2011. 6.1/1 – 6.1/20.

17. Xidong Hui, Zhifu Wang, Benmao Sun. Study of high-temperature deformation of casting Fe-26Cr-14Ni /TiC (p) composite. – Instit. Of Materials Science, Shandong Univ. of Technology. Jinan. 2011. Vol. 19. No. 12. Р. 64 – 68.

18. Walker D.M., Smith R.M. Bor, receipt, structure and properties: Materials of the 4th International Symposium on forest. – M.: Nauka, 2014. P. 32 – 44.

19. Быстров В.А., Борисова Т.Н. Борирование твердых частиц КМ // В мире научных открытий. 2015. No 2(59). С. 22 – 42.

20. Артемьев А.А. Разработка технологии ЭШН порошковой проволокой с упрочняющими частицами TiB2 : Автореф. дис. канд. техн. наук. – Волгоград, 2010. – 13 с.

21. Туманов А.В., Митин Б.С., Панов В.С. Исследование кинетики смачивания TiC и TiNC расплавами интерметаллидов никеля // Физическая химия. 2012. Т. 54. No 6. С. 1434 – 1437.

22. Современное предпринимательство / Под общ. ред. О.И. Кирикова. Кн. 18. – Воронеж: ВГПУ, 2007. – 320 с.