Визначення припусків на механічну обробку деталей з хромовими покриттями
Анотація
Проведено аналіз методів визначення припусків на механічну обробку металевих, оксидних та керамічних покриттів, які базуються на міцності покриттів, зміні мікротвердості, забезпеченні одержання мінімальної шорсткості обробленої поверхні. Визначення раціональних припусків на механічну обробку деталей з електрохімічними хромовими покриттями є важливою техніко-економічною задачею машинобудування, оскільки занижені значення припусків не гарантують досягнення необхідної точності розмірів та відповідної шорсткості робочої поверхні деталей, призводять до зниження ресурсу роботи виробів, а завищені значення припусків призводять до зростання витрат на механічну обробку. Мета – розроблення інженерної методики визначення припусків на механічну обробку сталевих деталей з хромовими електрохімічними покриттями для забезпечення необхідної точності та шорсткості зовнішніх циліндричних поверхонь. Покриття наносили на циліндричні сталеві зразки у спокійному та проточному електроліті на установці, спорядженій автоматизованою системою контролю технологічних параметрів процесу електрохімічного хромування. Досліджено шорсткість поверхонь після алмазного круглого шліфування електрохімічних хромових покриттів, нанесених у спокійному та в проточному електролітах. Встановлено, що товщина дефектного шару залежить від способу нанесення електрохімічного хромового покриття. Хромування сталевих деталей у проточному електроліті забезпечує одержання меншої товщини дефектного шару порівняно з хромуванням у спокійному електроліті. Також встановлено, що мінімальний припуск для одержання поверхонь із мінімальною шорсткістю після алмазного шліфування електрохімічного хромового покриття залежить від загальної товщини покриття та збільшується з її зростанням. Аналіз результатів розрахунку припусків показав, що припуск на механічну обробку заготовок деталей з хромовим покриттям, нанесеним у спокійному електроліті, є більшим порівняно з покриттям, отриманим у проточному електроліті, в 2,5 разу. Це обумовлено нерівномірним нанесенням електрохімічного хромового покриття у спокійному електроліті внаслідок ускладнення газовідведення з поверхні покриття у процесі електролізу порівняно з електролізом у проточному електроліті. Зазначені недоліки хромування в спокійному електроліті усуваються під час нанесення покриття на циліндричні деталі в проточному електроліті, про що свідчить також зменшення конусоподібності деталей з покриттями приблизно в 1,7 разу та глибини дефектного поверхневого шару – 2,6 разу відповідно. Наукова новизна одержаних результатів досліджень полягає у встановленні залежності товщини дефектного поверхневого шару від товщини робочого шару для хромових електрохімічних покриттів, нанесених у спокійному та в проточному електроліті, на циліндричні сталеві деталі, після зняття якого алмазним круглим шліфуванням забезпечується отримання обробленої поверхні з мінімальною шорсткістю. Практична цінність полягає в тому, що розроблено інженерну методику розрахунку припусків на механічну обробку (операцію алмазного шліфування) циліндричних сталевих деталей з хромовими електрохімічними покриттями
Ключові слова
хромове електрохімічне покриття; шорсткість поверхні; припуск на механічну обробку; алмазне шліфування; шток; поршневий насос
Використані джерела
[1] I. Koval, L. Bodrova, H. Kramar, S. Marynenko, Ya. Kovalchuk, and N. Kondzelko, "Wear resistant hard alloys for agricultural machines elements", Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol. 98, no. 2, pp. 33-39, 2020.
[2] V. M. Holubets, M. I. Pashechko, J. Borc, O. V. Tisov, and Y. S. Shpuliar, "Wear resistance of electrospark-deposited coatings in dry sliding friction conditions", Powder Metallurgy and Metal Ceramics, vol. 60, no. 1-2, pp. 90-96, 2021.
[3] Y. М. Kuskov, V. А. Zhdanov, І. О. Ryabtsev, М. М. Student, and H. H. Veselivska, "Methods for increasing the corrosion resistance of coatings deposited under a flux layer from highchromium powder wires", Materials Science, vol. 55, no. 5, pp. 710-715, 2020.
[4] V. Gurey, and I. Hurey, "Influence of surface hardened nanocrystalline layers on the resistance of contact fatigue destruction", Lecture Notes in Mechanical Engineering, pp. 483-491, 2020.
[5] V. Kovbashyn, and I. Bochar, "Research of properties of protective coating applied to the surface of reaction-sintered ceramic materials", Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol. 101, no. 1, pp. 22-27, 2021.
[6] V. M. Posuvailo, V. V. Kulyk, Z. A. Duriagina, I. V. Koval’chuck, M. M. Student, and B. D. Vasyliv, "The effect of electrolyte composition on the plasma electrolyte oxidation and phase composition of oxide ceramic coatings formed on 2024 aluminium alloy", Archives of Materials Science and Engineering, vol. 105, no. 2, pp. 49-55, 2020.
[7] I. M. Zin’, R. S. Mardarevych, L. M. Bilyi, S. A. Kornii, and Z. A. Duryagina, "Influence of the surface chemical treatment of D16T alloy on the protective properties of alkyd coatings", Materials Science, vol. 55, no. 2, pp. 278-284, 2019.
[8] I. V. Smirnov, V. K. Furman, V. Chornyi, N. A. Dolgov, and A. Y. Andreytsev, "Nanostructured PVD film-coated alumina powders for thermal spraying technologies", in Proc. IEEE 7th Int. Conf. on Nanomaterials: Applications and Properties, NAP 2017, art. no. 01FNC04, 2017.
[9] J. Viňáš, D. Draganovská, Y. Nykyforchyn, and I. Okipnyi, "The influence of surface pretreatment on the quality of plasma coatings", Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol. 90, no. 2, pp. 5-11, 2018.
[10] O. Hasiy, and I. Horbachevsky, "Determination of stresses in materials with evaporated coatings", Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol. 92, no. 4, pp. 24-33, 2018.
[11] T. A. Shihab, L. S. Shlapak, N. S. Namer, P. M. Prysyazhnyuk, O. O. Ivanov, and M. J. Burda, "Increasing of durability of mechanical seals of oil and gas centrifugal pumps using tungsten-free cermet with CuNi-Mn binder", Journal of Physics: Conference Series, vol. 1741, no. 1, art. no. 012031, 2021.
[12] R. M. Kreyda, S. M. Matsepa, V. I. Gordienko, and M. V. Golub, "Features of manufacturing a rotor for a float gyroscope in production conditions", Visnyk Cherkaskogo derzhavnogo tekhnolohichnogo universytetu, no. 2, pp. 143-149, 2020 [in Ukrainian].
[13] V. Borovets, O. Lanets, V. Korendiy, and P. Dmyterko, "Volumetric vibration treatment of machine parts fixed in rotary devices", in Lecture Notes in Mechanical Engineering, pp. 373-383, 2021.
[14] L. G. Polonskyi, "Mechanical processing of gas-thermal coatings and its influence on the development of the spraying technic", NTU KPI bulletin: coll. of research papers, Kharkiv, pp. 132-145, 2011.
[15] S. A. Klimenko, Turning of wear-resistant protective coatings, Kyiv, Ukraine: Tehnіka, 1997 [in Russian].
[16] O. M. Pylypenko, Vibration treatment of gas-thermal coatings, Cherkasy, Ukraine: Siyach, 2000 [in Ukrainian].
[17] V. V. Kustov, "Precision analysis of outer cylindrical sleeve surface turning", Bulletin of Mykhailo Ostrohradskyi KrNU, Kremenchug, KrNU, no. 1, part 1 (90), pp. 86-93, 2015.
[18] I. P. Shatskyi, L. Y. Ropyak, and M. V. Makoviichuk, "Strength optimization of a two-layer coating for the particular local loading conditions", Strength of Materials, vol. 48, no. 5, pp. 726-730, 2016.
[19] L. Ya. Ropyak, I. P. Shatskyi, and M. V. Makoviichuk, "Influence of the oxidelayer thickness on the ceramic-aluminium coating resistance to indentation", Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, vol. 39, no. 4, pp. 517-524, 2017.
[20] L. Ya. Ropyak, I. P. Shatskyi, and M. V. Makoviichuk, "Analysis of interaction of thin coating with an abrasive using onedimensional model", Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, vol. 41, no. 5, pp. 647-654, 2019.
[21] I. P. Shatskyi, V. V. Perepichka, and L. Y. Ropyak, "On the influence of facing on strength of solids with surface defects", Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, vol. 42, no. 1, pp. 69-76, 2020.
[22] Zh. A. Mroczek, Processing of wearresistant coatings, Minsk, Belarus: Design PRO, 1997 [in Russian].
[23] M. P. Kravchenko, L. G. Polonskyi, V. M. Nochvay, V. O. Loshenkov, and O. A. Stepchyn, "Method for determining the allowance for machining of products with gas-thermal coatings", Patent 100332 Ukraine, / patentee and patent owner is ZSTU, no. a201111957, appl. 11.10.11, publ. 10.12.12, Bul. no. 23.
[24] M. P. Kravchenko, V. M. Nochvay, L. G. Polonskyi, A. J. Shchehorskyi, and Yu. E. Ryzhov, "Determination of allowance for machining of products with gas-thermal coating PG-12N-01 of 0.6-2.4 mm thick according to roughness criterion", Bulletin of ZSTU. The processes of machining in mechanical engineering, no. 10, pp. 178-191, 2011.
[25] S. A. Klimenko, V. V. Burykin, G. Polonskyi, and V. G. Snitsar, Repair and restoration technology (Diamond abrasive finishing with elastic tools in repair production), Zhytomyr, Ukraine: ZSTU, 2014 [in Ukrainian].
[26] L. Ya. Ropyak, V. S. Vytvytskyi, S. Velychkovych, T. O. Pryhorovska, and M. V. Shovkoplias, "Study on grinding mode effect on external conical thread quality", IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 1018, no. 1, art. no. 012014, 2021.
[27] N. Lishchenko, "Theoretical-probabilistic model for defining the gear grinding stock allowance", Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol. 89, no. 1, pp. 89-99, 2018.
[28] Yu. A. Kuznetsov, and N. V. Mityureva, "Features of machining of parts made of aluminum alloys, hardened by micro-arc oxidation", Uprochnyayushchiye tekhnologii i pokrytiya, no. 9, pp. 29-31, 2006 [in Russian].
[29] Z. Lipa, J. Peterka, P. Pokorný, Š. Václav, and I. Buranský, "Contribution to the investigation of surface roughness models of grinded plasma-jet sprayed ceramic coatings", Research papers Faculty of Materials Science and Technology in Trnava Slovak University of Technology Bratislava, Bratislava, no. 28, pp. 27-37, 2010.
[30] T. Kubohori, Y. Inui, and T. Ikuta, "Evaluation of grinding characteristics of thermal spraying ceramics film", Materials Transactions, vol. 48, no. 5, pp. 1050-1054, 2007.
[31] A. A. Mikhailov, Processing of parts with electroplated coatings, Moscow, Russia: Mashinostroyeniye, 1981 [in Russian].
[32] L. Ropyak, and V. Ostapovych, "Optimization of process parameters of chrome plating for providing quality indicators of reciprocating pumps parts", Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, vol. 2, no. 5, pp. 50-62, 2016.
[33] V. G. Zyikov, A. D. Kochetova, I. S. Kochetova, I. S. Shnyirova, and L. N. Goronovich, Drilling pump UNB-600: Catalog of spare parts for oil equipment, Ministry of Oil and Gas Industry of the USSR, PO "Soyuz-nefteburmashremont". Moscow, Russia: Nedra, 1989 [in Russian].
[34] A. G. Kosilova, and R. K. Mescheryakov, Handbook of a technologist-mechanical engineer, in 2 vol. Vol. 2, 4th ed., revised and add. Moscow, Russia: Mashinostroenie, 1986 [in Russian].