Поверхностная фрикционно-электрическая обработка алюминиевых сплавов

Рассмотрена фрикционно-электрическая обработка поверхностных слоев деталей из алюминиевых сплавов, являющаяся комбинацией фрикционной и электромеханической обработок. Основным технологическим фактором такой обработки служит температура, выделившаяся в процессе трения, а дополнительным источником тепла — теплота, выделившаяся в процессе прохождения электрического тока через локальный объем фрикционно-термического воздействия. Приведены результаты исследований технологического способа поверхностного модифицирования фрикционно-электрической обработкой сплавов из алюминия с армированием частицами оксида алюминия. Варьируемыми технологическими факторами являлись плотность электрического тока, усилие прижатия инструмента, форма рабочей зоны инструмента и скорость обработки. Для фрикционно-электрической обработки использован твердосплавный инструмент с высокими показателями температуростойкости, установленный в оправку специальной конструкции, способный подавать в зону обработки модификатор — смесь частиц оксида алюминия с поверхностно-активным веществом. Фрикционно-электрическая обработка поверхностного слоя образцов с армированием частицами оксида алюминия дала возможность увеличить его твердость (примерно на 30…40 %) и толщину упрочненного слоя (в 3–5 раз), что связано с локальным деформированием и прохождением электрического тока через зону обработки, а также повысить износостойкость поверхностного слоя.

Литература

[1] Makarov A.V., Savrai R.A., Pozdejeva N.A., Smirnov S.V., Vichuzhanin D.I., Malygina I., Korshunov L.G. Effect of hardening friction treatment with hard-alloy indenter on microstructure, mechanical properties, and deformation and fracture features of constructional steel under static and cyclic tension. Surface and Coatings Technology, 2010, vol. 205, no. 3, pр. 841–852, doi: 10.1016/j.surfcoat.2010.08.025

[2] Вичужанин Д.И., Макаров А.В., Смирнов С.В., Поздеева Н.А., Малыгина И.Ю. Напряженно-деформированное состояние и поврежденность при фрикционной упрочняющей обработке плоской стальной поверхности скользящим цилиндрическим индентором. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2011, № 6, с. 61–69.

[3] Аскинази Б.М. Упрочнение и восстановление деталей машин электромеханической обработкой. Москва, Машиностроение, 1989. 200 с.

[4] Эдигаров В.Р., Малый В.В. Повышение износостойкости деталей ходовой части многоцелевых гусеничных машин комбинированными методами электромеханической обработки. Вестник СибАДИ, 2014, № 4(38), с. 57–64.

[5] Байбарацкая М.Ю., Пальянов А.А., Машков Ю.К. Упрочняющая фрикционно-электрическая обработка стальных поверхностей трения. Трение и износ, 2004, т. 25, № 4, с. 434–439.

[6] Эдигаров В.Р. Исследование температурных полей в рабочей зоне фрикционно-электрического контакта. Актуальные проблемы в машиностроении, 2017, № 1, т. 4, с. 57–61.

[7] Федоров С.К., Федорова Л.В. Упрочнение и восстановление деталей машин электромеханической обработкой. Трактора и сельскохозяйственные машины, 1998, № 6, с. 42–43.

[8] Машков Ю.К., Байбарацкая М.Ю., Пальянов А.А. Повышение износостойкости стальных деталей методом трибоэлектрической обработки. Омский научный вестник, 2002, вып. 18, с. 101–103.

[9] Макаров А.В. Наноструктурирующая фрикционная обработка углеродистых и низколегированных сталей. Тольятти, ТГУ, 2011. 434 с.

[10] Miranda R.M., Santos Telmo G., Gandra J., Lopes N., Silva R.J.C. Reinforcement strategies for producing functionally graded materials by friction stirprocessing in aluminium alloys. Journal of Materials Processing Technology, 2013, September, pp. 1609–1615, doi: 10.1016/j.jmatprotec.2013.03.022

[11] Mahmoud E.R.I., Takahashi M., Shibayanagi T., Ikeuchi K. Effect of friction stir processing tool probe on fabrication of SiC particle reinforced composite on aluminium surface. Science and Technology of Welding and Joining, 2009, vol. 14(5), pp. 413–425, doi: 10.1179/136217109X406974

[12] Miranda R.M., Gandra J., Vilaca P. Modern Surface Engineering Treatments. Chapter 1. Surface modification by friction based processes. Intech Publications, Rijeka, Croatia, 2013.

[13] Suhuddin U.F.H., Mironov S., Sato Y.S., Kokawa H. Grain structure and texture evolution during friction stir welding of thin 6016 aluminum alloy sheets. Materials Science, 2010, vol. 527, pp. 1962–1969, doi: 10.1016/j.msea.2009.11.029

[14] Suhuddin U.F.H., Mironov S., Sato Y.S., Kokawa H., Lee C.-W. Grain structure evolution during friction stir welding of AZ31 magnesium alloy. Acta Materialia, 2009, vol. 57, pp. 5406–5418, doi: 10.1016/j.actamat.2009.07.041

[15] Santos Telmo G., Miranda R.M., Vila?a P. Friction stir welding assisted byelectrical Joule effect. Journal of Materials Processing Technology, 2014, vol. 214(10), pp. 2127–2133, doi: 10.1016/j.jmatprotec.2014.03.012

[16] Машков Ю.К., Эдигаров В.Р., Байбарацкая М.Ю., Овчар З.Н. Комбинированное фрикционно-электрическое модифицирование стальных поверхностей трения. Трение и износ, 2006, т. 27, № 1, с. 89–94.