Доктор технических наук, профессор
Professor, PhD in Engineering
Адрес для переписки: Гагарин Владимир Александрович – Приазовский государственный технический университет, ул. Университетская, 7, 87500, г. Мариуполь, Донецкая обл. Тел.: +380 985 54-82-13 Gagarin_v_a@ukr.net
Address for correspondence: Haharin Vladimir A.– Pryazovskyi State Technical University, 7 Universytetskaya str., 87500, Mariupol, Donetskaya obl.
Кандидат технических наук, доцент
Associate Professor, PhD in Engineering
В ходе эксплуатации кранов происходит интенсивное изнашивание крановых колес и рельсов. Поэтому повышение работоспособности этих деталей актуально. Перспективным направлением является поверхностная обработка высококонцентрированными потоками энергии: лазерным лучом, плазменной струей. Предлагается применять градиентную поверхностную плазменную обработку с целью повышения работоспособности крановых рельсов. Для проведения исследований на крановые рельсы наносили упрочненные зоны при разных режимах обработки. Микротвердость измеряли как на поверхности, так и по глубине на специально изготовленных шлифах. Приведены результаты исследования влияния плазменного поверхностного упрочнения на износостойкость крановых рельсов. Изменение параметров плазменной обработки (ток, скорость перемещения плазмотрона, расход плазмообразующего газа аргона) позволяет получать требуемые твердость и структуру стали, а выбор оптимального расположения упрочненных зон дает возможность существенно повысить износо- и трещиностойкость. Плазменная закалка способствует получению структуры высокодисперсного мартенсита преимущественно пластинчатой морфологии и более высокой твердости по сравнению с закалкой токами высокой частоты или наплавкой. Испытаниями на износостойкость углеродистых сталей установлено, что плазменная поверхностная обработка в 2–3 раза снижает интенсивность абразивного изнашивания по сравнению с исходным состоянием. Достаточно резкая граница между упрочненными и неупрочненными участками благоприятно влияет на работоспособность деталей в условиях действия динамических нагрузок, способствуя торможению трещин при переходе из твердого в мягкий металл. Для углеродистых и низколегированных рельсовых сталей плазменное упрочнение по достигаемым свойствам может эффективно заменить закалку токами высокой частоты или наплавку. Установлен диапазон режимов плазменной обработки, который позволяет получить поверхностный слой с определенным комплексом эксплуатационных свойств.
Crane wheels and rails are subjected to intensive wear in the process of operation. Therefore, improvement of these components’ performance can be considered a task of high importance. A promising direction in this regard is surface treatment by highly concentrated energy flows such as laser beams or plasma jets. This thesis suggests that the use of gradient plasma surface treatment can improve the performance of crane rails. A research was conducted, according to which hardened zones were deposited on crane rails under different treatment modes. Microhardness was measured both at the surface and in depth using custom-made microsections. The article includes the results of study of plasma surface hardening effects on wear resistance of crane rails. Change of plasma surface treatment parameters (current, plasma torch movement speed, argon gas flow rate) allows for desired steel hardness and structure, while the choice of optimal location for hardened zones makes it possible to significantly improve wear resistance and crack resistance. As a result of plasma surface hardening, the fine-grained martensite structure is obtained with mainly lamellar morphology and higher hardness rate compared toinduction hardening or overlaying. Wear test of carbon steels revealed that plasma surfacing reduces abrasive wear rate compared to the irinitial state by 2 to 3 times. Enough sharp boundary between hardened and non-hardened portions has a positive effect on the performance of parts under dynamic loads, contributing to the inhibition of cracks during the transition from solid to a soft metal. For carbon and low alloy rail steels, the properties achieved by plasma surface hardening can effectively replace induction hardening or overlaying.The mode range for plasma surface treatment that allow sobtaining a surface layer with certain operating properties has been determined.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.