satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical University10.21122/2227-1031-2019-18-5-359-368sat-2014Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGСтруктура и триботехнические свойства хромовых покрытий, сформированных электродеформационным плакированием гибким инструментомStructure and Tribological Properties of Chromium Coatings Formed by Electrodeformation Cladding with Flexible ToolsШелегВ. К.ShelegV. K.

Член-корреспондент НАН Беларуси, доктор технических наук, профессор

Адрес для переписки: Шелег Валерий Константинович – Белорусский национальный технический университет, ул. Б. Хмельницкого, 9, 220013, г. Минск, Республика Беларусь. Тел.: +375 17 292-74-54    metech@bntu.by

Address for correspondence: Sheleg Vаlery K. – Belarusian National Technical University, 9 B. Hmelnitzkogo str., 220013, Minsk, Republic of Belarus. Tel.: +375 17 292-74-54    metech@bntu.by

 

metech@bntu.byЛеванцевичМ. А.LevantsevichM. A.

Кандидат технических наук

ПилипчукЕ. В.PilipchukY. V.

Магистр технических наук

НазаровС. М.NazarovS. M.

Инженер

Белорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus201914102019185359368Copyright © Шелег В.К., Леванцевич М.А., Пилипчук Е.В., Назаров С.М., 20192019Шелег В.К., Леванцевич М.А., Пилипчук Е.В., Назаров С.М.Sheleg V.K., Levantsevich M.A., Pilipchuk Y.V., Nazarov S.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/2014

The paper contains results of investigations on structure and tribotechnical properties of chromium coatings formed by a method of electrodeformation cladding with flexible tools (EDCFT). The purpose of these investigations is to assess prospects for application of the coatings as an alternative to galvanic chrome plating which is widely used in manufacturing hydraulic cylinder rods of metal-cutting machines. Rotary metal brushes with a wire pile made of 65Г-steel and 03Х17Н14М2-stainless steel have been used as a flexible tool. A compacted bar obtained by sintering a mixture of pure chromium powders and a nano-sized diamond-graphite blend UDDG has been employed as a donor material for EDCFT. According to results of the research it has been established that alloying elements of wire pile such as chromium and nickel are added to a coating composition while forming coatings a stainless steel brush. So in the case of using brushes with wire pile of 03X17H14M2-stainless steel the amount of chromium and nickel in a clad coating layer is 5.3 and 9.6 times higher in percentage, respectively, in comparison with the coating formed by a 65Г-steel brush that can contribute to improvement of coating corrosion resistance. At the same time, surface relief of the coating has a developed rough structure consisting of chromium microparticles having various size that are tightly packed and elongated in the direction of brush rotation and there are no flaws in the form of discontinuities and delaminations. Tribological tests have been performed under conditions of “boundary lubrication” on a rotary friction machine that implements friction of a rubber indenter on a flat surface of a rotating disk. According to data of the tribotechnical tests it has been ascertained that under conditions of “boundary friction” for such paired samples as “coated disc – rubber roller” chromium coatings formed by the EDCFT method, have the lowest values of a sliding friction coefficient (fтр = 0.023) which are 7.5 times lower than chromium coatings obtained by electroplating. At the same time the wear of rubber rollers in pairs with electroplated chromium coatings has turned out to be less than in pairs with the coating formed by the EDCFT method.

электродеформационное плакирование гибким инструментомшток гидроцилиндравращающаяся металлическая щеткаматериал-донорпокрытиегальванический хромультрадисперсная алмазно-графитовая шихтакоэффициент трения скольжения«граничное трение»износшероховатостьelectrodeformation cladding with a flexible toolhydraulic cylinder rodrotating metal brushdonor materialcoatingelectroplating chromeultradispersed diamond-graphite mixturecoefficient of sliding friction“boundary friction”wearroughnessReferencesСвешников, В. К. Станочные гидроприводы: справочник / В. К. Свешников. М.: Машиностроение, 2004. 512 с.Sveshnikov V. K. (2004) Machine hydraulic drive. Moscow, Mashinostroyenie Publ. 512 (in Russian).Гидроцилиндры: учебно-методическое пособие / Д. Ю. Воронов [и др.]. Тольятти: ТГУ, 2011. 72 с.Voronov D. Yu., Voloskov V. V., Drachev A. O., Boichenko O. V. (2011) Hydraulic cylinders. Tolyatti, Togliatti State University. 72 (in Russian).Беленький, М. А. Электроосаждение металлических покрытий: справочник / М. А. Беленький, А. Ф. Иванов. М.: Металлургия, 1985. 288 с.Belenkii M. A., Ivanov A. F. (1985) Electrodeposition of metal coatings. Moscow, Metallurgiya Publ. 288 (in Russian).Фаличева, А. И. Экологические проблемы хромирования и альтернативного покрытия / А. И. Фаличева, Ю. А. Стекольников, Н. И. Глянцев // Вестн. Тамб. университета. Сер. Естеств. и техн. науки. 1999. Т. 4, вып. 2. С. 256–257.Falicheva A. I., Stekolnikov Yu. A., Glyantsev N. I. (1999) Ecological problems of chroming and alternative coating. Vestnik Tambovskogo universiteta. Seriya Estestvennye i tekhnicheskie nauki = Tambov University Reports. Series: Natural and Technical Sciences, 4 (2), 256–257 (in Russian).Перспективы замены гальванического хромирования гиперзвуковой металлизацией / М. А. Белоцерковский [и др.] // Актуальные вопросы машиноведения: сб. науч. тр. / Объединенный ин-т машиностроения НАН Беларуси; редкол.: А. А. Дюжев [и др.]. Минск, 2014. Вып. 3. С. 324–328.Belotserkovsky M. A., Sosnovsky A.V., Grigorchik A. N., Prjadko A.S., Cherepko A. E. (2014) Prospects of substitution of the galvanic chromium coating by hypersonic metallization. Aktual'nye voprosy mashinovedeniya: sb. nauch. tr. [Pertinent Issues in Mechanical Engineering: Collection of Research Papers]. Minsk, (3), 324–328 (in Russian).Verstak, A. Activated Combustion HVAF Coatings for Protection against Wear and High Temperature Corrosion / А. Verstak, V. Baranovski // Thermal Spray 2003. Advancing the Science and Applying the Technology: Proceedings of the 2003 International Thermal Spray Conference, 5-8 May 2003 Orlando, Florida. USA, Ohio, 2003. Р. 535–541.Verstak A., Baranovski V. (2003) Activated Combustion HVAF Coatings for Protection against Wear and High Temperature Corrosion. Thermal Spray 2003. Advancing the Science and Applying the Technology: Proceedings of the 2003 International Thermal Spray Conference, 5-8 May 2003 Orlando, Florida. USA, Ohio, 535–541.Пилюшина, Г. А. Состояние и пути повышения работоспособности гидропривода лесозаготовительных машин / Г. А. Пилюшина, С. В. Тяпин // "Автотракторостроение-2009", международный научный симпозиум (Москва). М.: МГТУ «МАМИ», 2009. Кн. 1. С. 452–455.Pilyushina G. A., Tyapin S. V. (2009) State and approaches for improvement of hydrodrive performance in tree harvesting machines. "Avtotraktorostroenie-2009", mezhdunarodnyi nauchnyi simpozium (Moskva). Kniga 1 ["Autotractor-building-2009", international scientific symposium (Moscow). Book 1]. Moscow, Moscow State Technical University “MAMI”, P. 452–455 (in Russian).Электроискровые технологии восстановления и упрочнения деталей машин и инструментов (теория и практика) / Ф. Х. Бурумкулов [и др.]. Саранск: Красный Октябрь, 2003. 504 с.Lezin P. P., Senin P. V., Ivanov V. I., Velichko S. A., Ionov P. A. (2003) Electric spark technologies for reconditioning and strengthening of machine parts and tools (Theory and Practice). Saransk, Krasny Oktyabr Publ. 504 (in Russian).Raykis, O. High-Speed Laser Metal Deposition Replaces Hard Chrome Plating / О. Raykis // Laser Technik Journal. 2017. No 1. P. 28–30. https://doi.org/10.1002/latj.201700006Raykis O. (2017) High-Speed Laser Metal Deposition Replaces Hard Chrome Plating. Laser Technik Journal, (1), 28–30. https://doi.org/10.1002/latj.201700006Белевский, Л. С. Фрикционный и электрофрикционный способы нанесения покрытий / Л. С. Белевский, И. В. Белевская // Обработка сплошных и слоистых материалов. 2012. № 38. С. 158–163.Belevskii L. S., Belevskaya I. V. (2012) Friction and electric-friction methods for coating deposition. Obrabotka sploshnykh i sloistykh materialov [Processing of solid and multi-layer materials], (38), 158–163 (in Russian).Износостойкость легированных хромовых покрытий, сформированных способом деформационного плакирования с электрическим напряжением / М. А. Леванцевич [и др.] // Актуальные вопросы машиноведения : сб. науч. тр. / Объединенный ин-т машиностроения НАН Беларуси ; редкол.: С. Н. Поддубко [и др.]. Минск, 2017. Вып. 6. С. 159–162.Levantsevich M. A., Pilipchuk E. V., Sheleg V. K., Kalach V. N. (2017) Wear resistance of alloy chrome platings formed while using method of deformative cladding with electric voltage. Aktual'nye voprosy mashinovedeniya: sb. nauch. tr. [Pertinent Issues in Mechanical Engineering: Collection of Research Papers]. Minsk, (6), 159–162 (in Russian).Борисов, Г. А. Технологические основы повышения ресурса штокового узла гидроцилиндра / Г. А. Борисов, Е. Е. Семенова, В. Ю. Чикунков // Вестник РГАТУ. 2010. № 2. С. 44–50.Borisov G. A., Semenova E. E., Tchikunkov V. Yu. (2010) Technique for improvement of resource in rod unit of hydrocylinder. Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo agrotekhnologicheskogo universiteta imeni P. A. Kostycheva = Herald of Ryazan State Agrotechnological University Named after P.A. Kostychev, (2), 44–50 (in Russian).Шнейдер, Ю. Г. Влияние шероховатости металлической поверхности на трение в гидроуплотнительных парах возвратно-поступательного движения / Ю. Г. Шнейдер, А. Л. Рейнус // Вестник машиностроения. 1970. № 5. 19–20.Shneider Yu. G., Reynus A. L. (1970) Influence of metallic surface roughness on friction in hydraulic sealing pairs of backward and forward action. Vestnik Mashinostroyeniya [Bulletin of Mechanical Engineering], (5), 19–20 (in Russian).Проволоцкий, А. Е. Технологические методы повышения долговечности деталей гидромашин / А. Е. Проволоцкий, С. П. Лапшин, С. Л. Негруб // Промислова гідравліка і пневматика. 2004. Т. 4, вып. 2. С. 68–71.Provolotsky A. E., Lapshin S. P., Negrub S. L. (2004) Technological methods for improvement of longevity in hydraulic machine parts. Promislova Gidravlika i Pnevmatika = Industrial hydraulics and pneumatics, 4 (2), 68–71 (in Russian).

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