Применение дисульфида молибдена для повышения качества электроосажденных композиционных покрытий

List of the used sources

1. Developmental works of the Altai GAU in the field of mechanization of livestock production / I.Ya. Fedorenko, M.G. Zheltunov, S.N. Vasilyev, S.A. Sorokin //Products of the enterprises of Altai Krai for agrarian and industrial complex of Russia. Barnaul, 2003. - No. 1. - P. 52-57.

2. Pirozhkov D.N. Determination of design data of the vibration batcher//Siberian messenger of agricultural science. - 2009. - No. 7. - P. 77-83.

3. Sorokin S.A. A research of the forced fluctuations of a mobile part of the vibration batcher // Messenger of the Altai state agricultural university. - Barnaul, 2006. - No. 3. - P. 34-43.

4. Fedorenko I.Ya., Pirozhkov D.N. The factors operating on a particle in the vibrofluidised layer: materials of the XLII ChGAU scientific and technical conference. - Chelyabinsk, 2003. - Ch.3. - P. 155-159.

5. Fedorenko I.Ya., Vasilyev S.N. Dynamics of the vibration batcher of loose forages//Mechanization of technological processes in livestock production collection of scientific works. - Barnaul, 1991. - P. 23 - 33.

6. Yablonsky A.A., Nikifirova V.M. Course of theoretical mechanics: textbook. - The 9th prod. - SPb.: Fallow deer, 2004. - 768 p.

УДК 621.357.77

ПРИМЕНЕНИЕ ДИСУЛЬФИДА МОЛИБДЕНА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРООСАЖДЕННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ

СЕРЕБРОВСКИЙ ВВ.,

доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВО ЮЗГУ; e-mail: sv1111@mail.ru, тел. (4712) 58-71-22. САФРОНОВ Р.И.,

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Электротехника и электроэнергетика» ФГБОУ ВО Курская ГСХА; e-mail: russafronov@yandex.ru, тел. (4712) 53-13-70.

АФАНАСЬЕВ Е.А.,

кандидат технических наук, заместитель директора МЦИТО, ФГБОУ ВО Курская ГСХА; e-mail: afanac08@rambler.ru.

КАЛУЦКИЙ ЕС.,

кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры «Электротехника и электроэнергетика» ФГБОУ ВО Курская ГСХА; e-mail: kalutsky1990@mail.ru, тел. (4712) 53-13-70.

ГРИГОРОВ И.Ю.,

аспирант кафедры «Электротехника и электроэнергетика» ФГБОУ ВО Курская ГСХА; e-mail: grighorov.ighor@mail.ru, тел. (4712) 53-13-70.

Реферат. Практически на всей технике, использующейся в сельскохозяйственных, транспортных и других предприятиях, используются гидравлические приводы. Одним из важнейших элементов гидросистемы является гидрораспределитель, выход из строя которого, влечет за собой сбой в работе всей системы. Наиболее распространенным гидрораспределителем является Р-80. К одному из основных видов износа гидрорсапределителя относится износ золотника, а именно износ рабочих поясков по диаметру. Диаметр новой детали 25 мм. Ремонтный размер - . Твердость - HRC 48. Наиболее распространенная технология восстановления - хромирование, или изготовление новой детали, с учетом ремонтного размера корпуса, после расточки. Помимо износа золотника, причиной выхода из строя гидрораспределителя, может являться износ рабочих поверхностей поясков корпуса распределителя. Ремонтный размер - 25+0,08. Восстановление деталей машин с применением электролитического сплава

железо-фосфор в качестве основы композиционного покрытия Fe-P-MoS2 актуально для восстановления золотников гидрораспределитей, еще и тем, что применяемая в покрытии твердая смазка снижает износ сопрягаемого с золотником корпуса более чем в 3 раза. К технологическому процессу нанесения электролитических покрытий предъявляют два основных требования: процесс должен обеспечить получения на деталях покрытия с заданными свойствами и полученное покрытие должно быть прочно сцеплено с основ-

ным металлом. Нанесение покрытия производили с использованием переменного асимметричного тока. Поэтому перед нами была поставлена задача исследования свойств, характеризующих возможность применения технологического процесса в ремонтном производстве.

Ключевые слова: композиционные электролитические покрытия, дисульфид молибдена, внутренние напряжения, прочность сцепления.

APPLICATION OF MOLYBDENE DISULFIDE TO IMPROVE THE QUALITY OF ELECTRICALLY DEPOSITED COMPOSITION COATINGS

SEREBROVSKY V.V.,

Doctor of Technical Sciences, Professor of the SWSU; e-mail: sv1111@mail.ru, tel. (4712) 58-71-22. SAFRONOV R.I.,

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Electrical and Electrical Engineering, Kursk State Agricultural Academy; e-mail: russafronov@yandex.ru, tel. (4712) 53-13-70.

KALUTSKY E.S.,

Candidate of Technical Sciences,Senior lecturer of the department "Electrical engineering and electric power" Kursk State Agricultural Academy; e-mail: kalutsky1990@mail.ru, tel. (4712) 53-13-70.

AFANASYEV E.A.,

Candidate of Technical Sciences, Deputy Director of MTSITO, Kursk State Agricultural Academy; e-mail: afanac08@rambler.ru.

GRIGOROV I.Yu.,

Post-graduate student of the department "Electrical Engineering and Power Engineering" Kursk State Agricultural Academy; e-mail: grighorov.ighor@mail.ru, tel. (4712) 53-13-70.

Essay. Almost all of the equipment used in agricultural, transport and other enterprises uses hydraulic drives. One of the most important elements of a hydraulic system is a hydraulic distributor, whose failure, entails a failure in the operation of the entire system. The most common valve is the P-80. One of the main types of wear of the hydraulic distributor is the wear of the spool, namely the wear of the working belts in diameter. The diameter of the new part is 25 mm. The repair size is Hardness - HRC 48. The most common res-

toration technology is chrome plating, or the manufacture of a new part, taking into account the repair size of the case, after boring. In addition to wear of the spool, the cause of the failure of the valve, may be the wear of the working surfaces of the belts of the distributor housing. The repair size is 25+0,0S. Restoration of machine

parts using electrolytic iron-phosphorus alloy as the basis for Fe-P-MoS2 composite coating is important for the restoration of hydraulic distribution spools, and the fact that the solid lubricant used in the coating reduces the wear of the housing associated with the spool more than 3 times. Two basic requirements are imposed on the technological process of applying electrolytic coatings: the process must ensure that a coating with given properties is obtained on the parts and the coating obtained must be firmly bonded to the base metal. The coating was produced using asymmetric alternating current. Therefore, we were faced with the task of studying the properties that characterize the possibility of using the technological process in the repair industry.

Key words: composite electrolytic coatings, molybdenum disulfide, internal stresses, adhesion strength.

Введение. В практике ремонтного производства для восстановления деталей применяются многие способы восстановления автотракторных деталей: сварка, наплавка, напыление; пластическое деформирование; нанесение полимерных материалов, лазерные технологии. Однако они имеют ряд существенных недостатков: не всегда обеспечивают необходимую долговечность трущихся по-

верхностей; применяется сложное и дорогостоящее технологического оборудование [1, 2].

Перспективным способом, отвечающим современным требованиям, позволяющим в значительной степени увеличить износостойкость деталей машин является нанесение композиционного электролитического покрытия (КЭП), получаемого из электролита для осаждения электролитического

сплава железо-фосфор, с введением в него в качестве вещества второй фазы частиц твердой смазки - дисульфида молибдена.

Как известно, [3, 4] размер и содержание дисперсной фазы в электролите влияет на формирование композиционного покрытия: частицы дисперсной фазы включаются в покрытие пропорционально содержанию MoS2 в электролите. Р.С. Сайфуллиным предложена формула для расчета объемного содержания частиц в покрытии: ОД  Сф

а„ =

Ра

где а„ - объемное содержание частиц в покрытии, %; '-; - концентрация веществ второй фазы в

электролите-суспензии, г/см3;

рд - плотность веществ второй фазы, г/см3.

Результаты исследования. Нами были проведены эксперименты по осаждению покрытий из электролитов с различной концентрацией дисульфида молибдена. Затем, фотометрическим методом определи объемное содержание дисульфида молибдена в покрытии, и сравнили с расчетными (теоретическими) значениями, полученными при расчете, в соответствии с выражением (1). Результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Объемное содержание частиц дисперсной фазы в покрытии

Концентрация в av экспери- av расчет-

электролите Сф, ментальная, ная, %

кг/м3 %

5 1 0,98

10 2 1,97

20 4 3,95

30 6 5,92

Как видно, экспериментальные и расчетные данные близки, что подтверждает взаимосвязь между концентрацией дисперсной фазы в электролите и ее содержании в покрытии [5].

При концентрации до 20 кг/м3 осадки получались качественные, плотные, светло-серого цвета, без следов питтинга и дендридов.

При увеличении концентрации дисульфида молибдена свыше 20 кг/м3 в электролите наблюдалось снижение качества покрытий и отслаивание покрытия.

При введение в электролит частиц молибденита, структура КЭП претерпевала структурные изменения, особенностью, которых является:

- равномерное распределение дисперсной фазы по покрытию;

- отсутствие частиц в начальных слоях покрытия вблизи границы раздела с подложкой, что соответствует результатам исследований, изложенных в литературе [6], и доказывает незначительное влияние частиц на сцепление матрицы с основой;

- уменьшение и исчезновение сетки трещин с увеличением содержания частиц в покрытиях до оптимального значения;

- постепенное увеличение толщины слоев и исчезновение слоистости при повышенной концентрации дисульфида молибдена в покрытии до оптимального значения;

- в процессе электролиза частицы MoS2 изменяют свою первоначальную форму и становятся шарообразными под действием кристаллизационного давления.

На рисунке 1 представлены микроструктуры электролитического сплава железо-фосфор и композиционного покрытия железо-фосфор-дисульфид молибдена при различных концентрациях мо82 в покрытии.

а - железо-фосфорное покрытие; б - железо-фосфор-дисульфид молибденовое покрытие - 1 %;

в - железо-фосфор-дисульфид молибденовое покрытие - 4 %;

г - железо-фосфор-дисульфид молибденовое покрытие - 6 %.

Рисунок 1 - Влияние дисперсной фазы на микроструктуру КЭП, в зависимости от концентрации мо82 в покрытии

Согласно общим положениям о механизме электрокристаллизации железа и металлов железной группы в присутствии дисперсной фазы [7] дисперсные частицы, находясь в перемешиваемом электролите, механически очищают катод от пузырьков водорода и пассивных пленок и тем самым облегчают условия электрокритсаллизации железа. Одновременно частицы способствуют выносу из прикатодной зоны солей гидроокиси железа и разрыхлению катодной гидрооксидной пленки. Вследствие этого уменьшается включение гидрооксида в осадок и нарушается слоистая структура железных покрытий.

Указанные факторы способствуют повышению пластичности и прочности сцепления между слоя-

ми металла, полученного в условиях выпадения гидрооксида, что улучшает механические свойства железа.

Выводы. Проведенные исследования позволили выявить, что при концентрации молибденита в электролите 20 кг/м3, достигаются наилучшие физико-механические свойства: микротвердость -7500 МПа; весовой износ - 3,4 10-6 кг; внутренние напряжения - 580 МПа; сцепляемость - 700 МПа. Полученные результаты, превосходят результаты чистого электролитического железного покрытия, и могут быть применены в ремонтном производстве. Изучаемое покрытие может быть применено для деталей цилиндрической формы, износ которых лежит в пределах от 0,1 мм до 3 мм.

Список использованных источников

1. Серебровский В.И., Гнездилова Ю.П. Электроосаждение бинарных сплавов на основе железа для упрочнения деталей машин // Вестник Орловского государственного аграрного университета. - 2009. - Т. 16. - № 1. - С. 9-12.

2. К вопросу о сцепляемости электроосажденных покрытий с основным металлом / В.И. Серебровский, В.В. Серебровский, Р.И. Сафронов и др.: материалы Международной научно-практической конференции. - Курск, 2015. - С. 216-218.

3. Использование электроосажденных сплавов на основе железа для упрочнения и восстановления деталей машин / В.И. Серебровский, В.В. Серебровский, Б.С. Блинков, Е.С. Калуцкий // Региональный вестник. - 2016. - № 1. - С. 41-43.

4. Серебровский В.И. Электроосаждение двухкомпонентных покрытий на основе железа и их химико-термическая обработка для упрочнения и восстановления деталей машин: автореф. дисс. ... на соискание ученой степени доктора технических наук. - Курск, 2004.

5. Гадалов В.Н., Серебровский В.И. Структура и физико-механические свойства сталей, сплавов и многофункциональных покрытий. - Курск, 2003.

6. Упрочняющее легирование электроосажденного железа / В.И. Серебровский, В.В. Серебровский, Р.И. Сафронов, Ю.П. Гнездилова // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. -2015.- № 4.- С. 68-71.

7. Использование электроосажденных сплавов на основе железа для упрочнения и восстановления деталей машин / В.И. Серебровский, В.В. Серебровский, Б.С. Блинков, Е.С. Калуцкий // Региональный вестник. - 2016. - № 1. - С. 41-43.

List of used sources

1. Serebrovsky V.I., Gnezdilova Yu.P. Electrodeposition of iron-based binary alloys for hardening machine parts // Vestnik Orlovskogo State Agrarian University. - 2009. - T. 16. - № 1. - P. 9-12.

2. On the issue of adhesion of electrodeposited coatings to the base metal / V.I. Serebrovsky, V.V. Serebrovsky, R.I. Safronov et al .: Materials of the International Scientific and Practical Conference. - Kursk, 2015. - P. 216-218.

3. The use of electrodeposited iron-based alloys for hardening and repairing machine parts / V.I. Serebrovsky, V.V. Serebrovsky, B.S. Blinkov, E.S. Kalutsky // Regional Bulletin. - 2016. - № 1. - P. 41-43.

4. Serebrovsky V.I. Electrodeposition of two-component iron-based coatings and their chemical-thermal treatment for hardening and repairing machine parts: author. diss. ... for the degree of Doctor of Technical Sciences. - Kursk, 2004.

5. Gadalov V.N., Serebrovsky V.I. Structure and physico-mechanical properties of steels, alloys and multifunctional coatings. - Kursk, 2003.

6. Hardening doping of electrodeposited iron / V.I. Serebrovsky, V.V. Serebrovsky, R.I. Safronov, Yu.P. Gnezdilova // Bulletin of the Kursk State Agricultural Academy. - 2015. - № 4. - P. 68-71.

7. The use of electrodeposited iron-based alloys for hardening and repairing machine parts / V.I. Serebrovsky, V.V. Serebrovsky, B.S. Blinkov, E.S. Kalutsky // Regional Bulletin. - 2016. - № 1. - P. 41-43.