izvestswsuИзвестия Юго-Западного государственного университетаProceedings of the Southwest State University2223-15602686-6757ЮЗГУ10.21869/2223-1560-2019-23-6-8-20izvestswsu-655Research ArticleМашиностроение и машиноведениеMechanical engineering and machine scienceИспользование современных ресурсосберегающих методов при изготовлении и ремонте деталей на примере электроискрового легирования (ЭИЛ)Use of Modern Resource-Saving Methods in Parts' Manufacturing and Repairing on the Example of Electric Spark Alloying (ESA)ИвановВ. И.IvanovV. I.

Иванов Валерий Игоревич, кандидат  технических наук, заведующий лабораторией «Электроискровые и термодиффузионные  процессы»

 

Valery I. Ivanov, Cand. of Sci. (Engineering),  Head of the Laboratory of Electrospark  and Thermal Diffusion Processes

Moscow

tehnoinvest-vip@mail.ruДенисовВ. А.DenisovV. A.

Денисов Вячеслав Александрович, доктор технических наук, руководитель  направления 

 

Vyacheslav A. Denisov, Dr. of Sci. (Engineering), Head of Departmen

Moscow

ИгнатьковД. А.IgnatkovD. A.

Игнатьков Дмитрий Андреевич, доктор  технических наук, профессор

проспект Независимости, 99, г. Минск,  220023

Dmitry A. Ignatkov, Dr. of Sci. (Engineering), ProfessoК

Minsk

ФГБНУ ФНАЦ ВИМFederal State Budgetary Institution Scientific Center for Scientific and Applied Mathematics, VIMБелорусский государственный аграрный технический университетBSATU201922022020236820Copyright © Иванов В.И., Денисов В.А., Игнатьков Д.А., 20202020Иванов В.И., Денисов В.А., Игнатьков Д.А.Ivanov V.I., Denisov V.A., Ignatkov D.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestswsu.elpub.ru/jour/article/view/655

Работа посвящена универсальному ресурсосберегающему методу обработки деталей – электроискровому легированию (ЭИЛ), используемому как при изготовлении, так и при ремонте деталей. Этот метод позволяет наносить упрочняющие и восстанавливающие покрытия на различные объекты (детали, инструменты, технологическую оснастку) независимо от их форм и размеров.

Цель исследования

Цель исследования: примерами практического применения метода ЭИЛ показать высокую универсальность и эффективность его для решения задач машиностроительного и ремонтного производства.

Методы

Методы. Работа аналитическая, выполнена с учетом практического опыта авторов.

Результаты

Результаты. Приведены краткие сведения о методе ЭИЛ, механизме формирования покрытий, их толщине и свойствах. При реализации упрочняющих технологий износостойкость повышается в 2-5 раз и более нанесением покрытий повышенной твердости с использованием электродов из металло-керамических твердых сплавов на основе карбидов TiC, WC и других твердых соединений. Показана целесообразность восстанавливающих ЭИ технологий: износ большинства деталей (около 85 %) агрегатов различной техники не превышает 200 мкм, а себестоимость восстановления их обычно составляет не более 25-30 % от стоимости новой детали; ресурс восстановленных деталей соизмерим или превышает ресурс новых деталей. Описаны на конкретных примерах упрочняющие и восстанавливающие технологии.

Заключение

Заключение. Приведенные примеры практического применения метода ЭИЛ подтверждают положение о высокой универсальности и эффективности этого метода для решения задач машиностроительного и ремонтного производства. Полученные результаты могут быть использованы при выборе метода упрочнения или восстановления различных объектов из металлов и сплавов (детали машин, инструменты, технологическую оснастку) с учетом достоинств ЭИЛ.

The work is devoted to a universal resource-saving method of parts processing - electric spark alloying (ESA). It is used both in manufacturing and repairing. This method allows you to apply reinforced and restored coatings to various objects (parts, tools, and tooling) regardless of their shapes and sizes.

Purpose of reseach is to show high universality and efficiency of ESA method on the examples of its practical application for problem solving of machine-building production and repair.

Methods

Methods. The work is analytical and carried out taking into account authors' practical experience.

Results

Results. Some information about ESA method, coating forming mechanism, their thickness and properties is given. Implementing strengthening technologies wear resistance is increased by 2-5 times and more by coatings of increased hardness using electrodes from metal-ceramic hard alloys based on carbides of TiC, WC and other hard compounds. The expediency of recovery technologies is shown: wear of most parts (about 85%) of various techniques does not exceed 200 um and their recovery cost is usually no more than 25-30% of a new part cost; recovered parts resource is commensurate or exceeds new parts resource. Adjusting and restoring technologies are described using specific examples.

Conclusion

Conclusion. Given examples of practical application of ESA method confirm high universality and efficiency of this method for solving machine-building and repair production problems. Obtained results can be used in method selecting for strengthening or reducing of various objects from metals and alloys (parts of machines, tools, technological equipment) taking into account ESA advantages.

электроискровое легированиеупрочнениевосстановлениедетальпокрытиеэффективностьelectric spark alloyinghardeningrestorationdetailcoveringefficiencyReferencesЛазаренко Б.Р., Лазаренко Н.И. Физика электроискрового способа обработки материалов. М.: ЦБТИ МЭП, 1946.Lazarenko B.R., Lazarenko N.I. Fizika elektroiskrovogo sposoba obrabotki materialov [Physics of the electrospark method of processing materials]. Moscow, 1946 (In Russ.).Spadło S. Comparative studies of brush electrodischarge machining with electrodes of alloy steel and tungsten. Advanced Manufacturing Systems and Technology, International Centre for Mechanical Sciences (CISM), Courses and Lectures. Springer – Veralag Wien New York. 2002. № 437. P. 515-524.Spadło S. Comparative studies of brush electrodischarge machining with electrodes of alloy steel and tungsten. Advanced Manufacturing Systems and Technology, International Center for Mechanical Sciences (CISM), Courses and Lectures. Springer. Veralag Wien New York, 2002, no.437, pp. 515-524.Radek N., Bartkowiak K. Performance properties of electro-spark deposited carbideceramic coatings modified by laser beam // Physics Procedia. 2010. № 5. Р. 417-423.Radek N., Bartkowiak K. Performance properties of electrospark deposited by carbide-ceramic coatings modified by laser beam. Physics Procedia. 2010, no. 5, pp. 417-423.Chang-bin T., Dao-xin L., Zhan W., Yang G. Electro-spark alloying using graphite electrode on titanium alloy surface for biomedical applications // J. Applied Surface Science. 2011. № 257. Р. 6364-6371.Chang-bin T., Dao-xin L., Zhan W., Yang G. Electrospark alloying using graphite electrode on a titanium alloy surface for biomedical applications. J. Applied Surface Science, 2011, no.257, pp. 6364-6371.Victor Verbitchi, Cristian Ciuca, Radu Cojocaru. Electro-spark coating with special materials // Nonconventional Technologies Review. 2011. № 1. Р. 57-62.Victor Verbitchi, Cristian Ciuca, Radu Cojocaru. Electro-spark coating with special materials. Nonconventional Technologies Review, 2011, no.1, pp. 57-62.Xie Y.J., Wang M.C., Huang D.W. Comparative study of microstructural characteristic of electrospark and Nd: YAG laser epitaxially growing coatings // J Applied Surface Science. 2007. № 253(14). Р. 6149−6156.Xie Y.J., Wang M.C., Huang D.W. Comparative study of microstructural characteristics of electrospark and Nd: YAG laser epitaxially growing coatings. J Applied Surface Science, 2007, no. 253 (14), pp. 6149-6156.Ribalko A.V., Sahin O. The use of bipolar current pulses in electro spark alloying of metal surfaces // Surface & Coatings Technology. 2003. № 168. Р. 129-135.Ribalko A.V., Sahin O. The use of bipolar current pulses in electro spark alloying of metal surfaces. Surface & Coatings Technology, 2003, no. 168, pp. 129-135.Николенко С.В., Верхотуров А.Д. Новые электродные материалы для электроискрового легирования. Владивосток: Дальнаука, 2005. 219 с.Nikolenko S.V., Verkhoturov A.D. Novye elektrodnye materialy dlya elektroiskrovogo legirovaniya [New electrode materials for electrospark alloying]. Vladivostok, Dal'nauka Publ., 2005, 219 p. (In Russ.).Zamulaeva E.I., Levashov E.A., Skryleva E.A., Sviridova T.A., KiryukhantsevKorneev Ph.V. Conditions for formation of MAX phase Cr2AlC in electrospark coatings deposited onto titanium alloy // Surface & Coatings Technology. 2016. № 298. Р. 15–23.Zamulaeva E.I., Levashov E.A., Skryleva E.A., Sviridova TA, KiryukhantsevKorneev Ph.V. Conditions for the formation of MAX phase Cr2AlC in electrospark coatings deposited onto titanium alloy. Surface & Coatings Technology, 2016, no. 298, pp. 15-23.Михайлов В.В., Бачу К.А., Пасинковский Е.А., Перетятку П.В. К вопросу электроискрового легирования титана и его сплавов // Электронная обработка материалов. 2006. № 3. С. 106−111.Mikhailov V.V., Bachu K.A., Pasinkovsky E.A., Peretyatku P.V. K voprosu elektroiskrovogo legirovaniya titana i ego splavov [On the issue of electrospark doping of titanium and its alloys]. Elektronnaya obrabotka materialov = Electronic material processing, 2006, no. 3, pp. 106-111 (In Russ.).Электроискровые технологии восстановления и упрочнения деталей машин и инструментов (теория и практика) / Ф.Х. Бурумкулов, П.П. Лезин, П.В. Сенин, В.И. Иванов, С.А. Величко, П.А. Ионов. Саранск, 2003. 504 с.Burumkulov F.H., Lezin P.P., Senin P.V., Ivanov V.I., Velichko S.A., Ionov P.A. Elektroiskrovye tekhnologii vosstanovleniya i uprochneniya detalei mashin i instrumentov (teoriya i praktika) [Electrospark technologies for the restoration and hardening of machine parts and tools (theory and practice)]. Saransk, 2003, 504 p. (In Russ.).Электроискровые технологии восстановления и упрочнения деталей машин и инструментов (теория и практика) / Ф.Х. Бурумкулов, П.П. Лезин, П.В. Сенин [и др.]. Саранск, 2003. 504 с.Ogareva N.P., Burumkulov F.H., Lezin P.P., Senin P.V. Elektroiskrovye tekhnologii vosstanovleniya i uprochneniya detalei mashin i instrumentov (teoriya i praktika) [Electrospark technology for restoration and hardening of machine parts and tools (theory and practice)]. Saransk, 2003, 504 p. (In Russ.).Иванов В.И., Бурумкулов Ф.Х., Денисов В.А. Электроискровой способ нанесения толстослойных покрытий повышенной сплошности / Евразийский патент № 017066, опубл. 28.09.2012. Бюллетень ЕАПВ «Изобретения (евразийские заявки и патенты)». № 9. 2012.Ivanov V.I., Burumkulov F.Kh., Denisov V.A. Elektroiskrovoi sposob naneseniya tolstosloinykh pokrytii povyshennoi sploshnosti [Electrospark method for applying thicklayer coatings of increased continuity]. Eurasian patent No. 017066, publ. 09/28/2012. EAPO Bulletin “Inventions (Eurasian Applications and Patents)”, no. 9, 2012 (In Russ.).Гвоздев А.А., Иванов В.И., Костюков А.Ю. О развитии опыта восстановления неподвижных соединений нанесением электроискровых покрытий // Ремонт, восстановление, модернизация. 2017. № 12. С. 9-12.Gvozdev A.A., Ivanov V.I., Kostyukov A.Yu. O razvitii opyta vosstanovleniya nepodvizhnykh soedinenii naneseniem elektroiskrovykh pokrytii [On the development of the experience of restoring fixed joints by applying electrospark coatings]. Remont, vosstanovlenie, modernizatsiya = Repair, restoration, modernization, 2017, no. 12, pp. 9-12 (In Russ.).Иванов В.И. Электроискровые технологии и оборудование в России и за рубежом // Сельскохозяйственная техника: обслуживание и ремонт. 2017. № 5. С. 41-54.Ivanov V.I. Elektroiskrovye tekhnologii i oborudovanie v Rossii i za rubezhom [Electrospark technologies and equipment in Russia and abroad]. Sel'skokhozyaistvennaya tekhnika: obsluzhivanie i remont = Agricultural machinery: maintenance and repair, 2017, no. 5, pp. 41-54 (In Russ.).

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