Испытания на износ порошковых покрытий и исследования микрогеометрии поверхностей трения в условиях холода

Интенсивная эксплуатация техники в природно-климатических условиях Севера часто приводит к преждевременному износу деталей ее узлов трения. При низкой температуре запуска техники происходят повторные термические расширения уже приработанных деталей узлов трения и изменения их геометрических размеров. Повышение вязкости технических смазочных материалов при холоде также снижает износостойкость узлов трения. Снижение ресурса рабочих элементов и деталей ходовой системы землеройной и горнодобывающей техники Севера обусловлено также мерзлыми грунтами в криолитозоне. Основной задачей трибологии для техники Севера становится исследование узлов трения машин и механизмов, эксплуатирующихся в условиях холода. Следует выявить, как низкие климатические температуры внешней среды будут влиять на процессы изнашивания материалов узлов трения, в том числе порошковых износостойких покрытий. Проведены испытания на износ при низких климатических температурах модифицированных порошковых покрытий, профилометрические и теплофизические измерения поверхностей трения. Исследования проводились на специальном низкотемпературном стенде в период зимних низких климатических температур в г. Якутск (ниже –40 °С, декабрь 2020 г., январь и декабрь 2021 г.). Выявлены закономерности установления рабочей температуры узла трения «порошковое покрытие–стальное контртело» при холоде. Получены данные массового износа покрытий и стальных контртел, параметры шероховатости контактных поверхностей при их трении скольжения в условиях низких климатических температур.

1. Ишлинский А.Ю., Белый В.А. Развитие науки о трении и износе в СССР // Трение и износ. 1980. Т. 1, № 1. С. 7–12.

2. Ермолаев С.В., Болдаев А.П. Прогнозирование износа деталей тяжелых бульдозеров // Колыма. 1981. № 2. С. 24–26.

3. Ларионов В.П., Ковальчук В.А. Хладостойкость и износ деталей машин и сварных соединений. Новосибирск: Наука, 1976. 206 с.

4. Черский И.Н. О критериях работоспособности и прогнозирования долговечности металлополимерных узлов трения // Трение и износ. 1980. Т. 1, № 6. С. 1021–1026.

5. Исследование триботехнических систем в условиях холодного климата. Сборник научных трудов. Якутск: Изд-во ЯФ СО АН СССР, 1985. 120 c.

6. Черский И.Н., Моров В.А. Прогнозирование долговечности и оптимизация подшипников и уплотнений из полимерных и композитных материалов // Механика композитных материалов. 1980. № 6. С. 1094–1102.

7. Богатин О.Б., Моров В.А., Черский И.Н. Основы расчета полимерных узлов трения. Новосибирск: Наука, 1983. 213 с.

8. Пернебеков С.С., Балабеков З.А., Асылбек Г.У., Рахимберды Б.К., Манкараева М.А. Анализ факторов, определяющих интенсивность износа двигателя при низких температурах // Молодой ученый. 2017. № 1 (135). С. 76–77.

9. Андреева И.А., Хомич А.И. Пластические свойства и износ материалов при низких температурах // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2014. Технические науки. С. 5–6.

10. Gradt T., Schneider T., Hübner W., Börner H. Friction and wear at low temperatures // International Journal of Hydrogen Energy. 1998. Vol. 23, Iss. 5. P. 397–403. DOI: https://doi.org/10.1016/S0360-3199(97)00070-0

11. Ma L., Shi L.B., Guo J., Liu Q.Y., Wang W.J. On the wear and damage characteristics of rail material under low temperature environment condition // Wear. 2018. Vol. 394-395. P. 149–158. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wear.2017.10.011

12. Khadem M., Kim Dae-Eun. Friction and wear behaviors of bare and diamond-like carbon/chromium bilayer coated SKH51 steel at low temperatures // Surface and Coatings Technology. 2021. Vol. 412. 127018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2021.127018

13. Кудинов В.В., Пекшев П.Ю., Белащенко В.Е., Солоненко О.П., Сафиуллин В.А. Нанесение покрытий плазмой. М.: Наука, 1990. 408 c.

14. Бороненков В.Н., Коробов Ю.С. Основы дуговой металлизации. Физико-химические закономерности. Екатеринбург: Изд-во Уральского университета, 2012. 268 с.

15. Архипов В.Е. Газодинамическое напыление. Структура и свойства покрытий. М.: Красанд, 2017. 239 с.

16. Тушинский Л.И., Плохов А.В., Токарев А.О., Синдеев В.И. Методы исследования материалов: Структура, свойства и процессы нанесения неорганических покрытий. М.: Мир, 2004. 384 с.

17. Усольцев А.А., Кибко Н.В., Козырев Н.А., Бащенко Л.П., Гусев А.И. Исследование качества металла, наплавленного порошковыми проволоками системы Fe–C–Si–Mn–Cr–Ni–Mo // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2018. № 1 (23). С. 4–9.

18. Капралов Е.В., Райков С.В., Будовских Е.А., Громов В.Е., Ващук Е.С., Иванов Ю.Ф. Структурнофазовые состояния и свойства покрытий, наплавленных на поверхность стали порошковыми проволоками // Известия РАН. Серия Физическая. 2014. Т. 78, № 10. С. 1266–1272. DOI: https://doi.org/10.7868/S0367676514100093

19. Патент 93019989/02 Российская Федерация. Порошковая проволока для получения покрытий; заявл. 14.04.1993; опубл.20.11.1995, Бюл. № 32. 3 с.

20. Патент 2040570 Российская Федерация, МПК C22C19/05, C23C4/06. Порошковый материал для газотермического напыления / Болотина Н.П., Милохин С.Е., Ларионов В.П., Виноградов А.В., Стафецкий Л.П., Циелен У.А., Смилга А.А., Лобзов С.Н. // заявитель и патентообладатель Ин-т физико-техн. проблем Севера СО РАН; заявл. 06.07.92; опубл. 25.07.95.

21. Патент 2042728 Российская Федерация, МПК C22C19/05, C23C4/06. Порошковый материал для газотермического напыления / Болотина Н.П., Милохин С.Е., Ларионов В.П., Виноградов А.В., Стафецкий Л.П., Циелен У.А., Смилга А.А., Лобзов С.Н. // заявитель и патентообладатель Ин-т физико-техн. проблем Севера СО РАН; заявл. 06.05.93; опубл. 27.08.95.

22. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов В.С. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. 526 с.

23. Трение, изнашивание и смазка: Справочник. В 2-х кн. / Под ред. И.В. Крагельского, В.В. Алисина. М.: Машиностроение, 1978. кн. 1, 2. 400 с.

24. Словарь-справочник по трению, износу и смазке деталей машин / В.Д. Зозуля, Е.Л. Шведков, Э.Д. Браун и др. Киев: Наукова думка, 1990. 264 с.

25. Каржавин В.В., Зимин А.И. Трение, износ, смазочные материалы: Учеб. пособие. Екатеринбург: Изд-во РГППУ, 2003. 83 с.

26. Лужнов Ю.М., Калачкв Ю.Н., Александров В.Д., Морщилов М.В. Анализ видов изнашивания рабочих поверхностей деталей: учебно-методическое пособие. М.: Изд-во МАДИ, 2018. 48 с.