Comparative analysis of the fatigue contact strength of surfaces hardened by cementation and the ion-plasma nitriding Аvinit N

Autor: Sagalovych, Alex, Popov, Viktor, Sagalovуch, Vladislav, Dudnik, Stanislav, Bogoslavzev, Vladimir, Stadnichenko, Nik, Edinovych, Andrey
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 6, № 12 (108) (2020): Матеріалознавство; 20-27
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 6, № 12 (108) (2020): Материаловедение; 20-27
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 6, № 12 (108) (2020): Materials Science; 20-27
ISSN: 1729-3774
1729-4061
Popis: This paper reports comparative tribotechnical tests of surfaces, hardened by cementation and plasma nitriding Avinit N, for contact fatigue strength at friction in rolling with slipping. Following the cementation, the samples' hardened layer thickness was 1.2 mm; on nitriding, the thickness of the hardened layer was 0.25 mm. The tests were carried out using an acoustic emission method, which is extremely sensitive when registering the transition of tribosystems' operation from the normal (mechanochemical) wear to the initial surface destruction of a fatigue nature.The tests have shown that the average number of cycles before the initial destruction due to fatigue for the samples hardened by the Avinit nitriding technology is 1.82-time higher compared to the cementation-hardened samples. The depth of damage at the surface of the cemented samples could vary between 0.01 and 0.027 mm depending on the diameter of the damage. For the nitrided surfaces, the depth of damage did not exceed 0.003 mm.The samples' resistance to the fatigue wear (destruction) was determined by tests based on 1,000,000 cycles at contact loads σmax=1,140 MPa, typical of medium-loaded surfaces. The test results demonstrated that the integrated multicyclic resistance to fatigue wear (destruction) of the samples, hardened by nitriding, is more than 10 times higher than that of the cementation-hardened samples.The study reported here confirms the effectiveness of using the Avinit ion-plasma nitriding technology instead of cementing, to improve the contact strength of the parts' surfaces. At the same time, worth noting are the advantages of this technology to maintain the size and high quality of surface treatment, which eliminates the need to mechanically finish them after hardening
Проведені порівняльні триботехнічні випробування на контактну втомну міцність при терті кочення з проковзуванням поверхонь, зміцнених цементацією і плазмовим азотуванням Авініт N. Зразки після цементації мали товщину зміцненого шару 1,2 мм, а після азотуванням товщина зміцненого шару становила 0,25 мм. Випробування проведені із застосуванням методу акустичної емісії, який надзвичайно чутливий при реєстрації переходу роботи трибосистем від нормального (механохімічного) зносу до початкових руйнувань поверхні втомного характеру.Проведені випробування показали, що усереднена кількість циклів до початкового руйнування від втоми для зразків, зміцнених за технологією азотування Avinit, вище в 1,82 рази в порівнянні із зразками, зміцненими цементацією. Глибина пошкоджень на поверхні цементованих зразків могла знаходитись в межах від 0,01 до 0,027 мм в залежності від діаметру пошкодження. Для азотованих поверхонь глибина пошкоджень не перевищувала 0,003 мм.Стійкість до втомного зношування (руйнування) зразків визначалась по випробуванням на базі 1000000 циклів з контактними навантаженнями σmax=1140 МПа, характерними для середньонавантажених поверхонь. Результати випробувань показали, що інтегральна багатоциклова стійкість до втомного зношування (руйнування) зразків, зміцнених азотуванням, більш ніж в 10 разів вища, ніж зразків, зміцнених цементацією.Проведені дослідження свідчать про ефективність використання іонно-плазмових технологій азотування Avinit замість цементування з метою підвищення контактної міцності поверхні деталей. При цьому, слід взяти до уваги такі переваги цієї технології, як збереження розмірів та високої чистоти обробки поверхонь, внаслідок чого відпадає необхідність їх механічної доробки після зміцнення
Проведены сравнительные триботехнические испытания на контактную усталостную прочность при трении качения с проскальзыванием поверхностей, упрочненных цементацией и плазменным азотированием Авинит N. Образцы после цементации имели толщину упрочненного слоя 1,2 мм, а после азотированием толщина упрочненного слоя составляла 0,25 мм. Испытания проведены с применением метода акустической эмиссии, который чрезвычайно чувствительный при регистрации перехода работы трибосистем от нормального (механохимического) износа до начального разрушения поверхности усталостного характера.Проведенные испытания показали, что усредненное количество циклов до начального разрушения от усталости для образцов, упрочненных по технологии азотирования Avinit, выше в 1,82 раза по сравнению с образцами, упрочненными цементацией. Глубина повреждений на поверхности цементированных образцов могла находиться в пределах от 0,01 до 0,027 мм в зависимости от диаметра повреждения. Для азотированных поверхностей глубина повреждений не превышала 0,003мм.Устойчивость к усталостному износу (разрушению) образцов определяли по испытаниям на базе 1000000 циклов с контактной нагрузкой σmax=1140 МПа, характерной для средненагруженных поверхностей. Результаты испытаний показали, что интегральная многоцикловая устойчивость к усталостному износу (разрушению) образцов, упрочненных азотированием, более чем в 10 раз выше, чем образцов, упрочненных цементацией.Проведенные исследования свидетельствуют об эффективности использования ионно-плазменных технологий азотирования Avinit вместо цементирования с целью повышения контактной прочности поверхности деталей. При этом следует принять во внимание такие преимущества этой технологии, как сохранение размеров и высокой чистоты поверхностей, в результате чего отпадает необходимость их механической доработки после упрочнения
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: