Іnvestigation of peculiarities of piston rings laser borating

Abstract

EN: Problem formulation. Piston rings are subject to wear while in operation. Insufficient wear resistance of materials limits the growth of machines productivity as well as the terms of their exploitation. The required complex of properties of piston rings made of cast iron cannot be always reached by applying traditional methods of heat treatment or chemical heat treatment processing. Thus, application of traditional borating methods associated with diffusion of boron into the solid phase leads to the formation of the working layer exhibiting high brittleness. Therefore, the problem of increasing the wear resistance of piston rings without embrittlement is challenging. The use oflaser heating during borating provides the formation of a new layer with special properties. However, the optimum properties can be achieved only after determining the relationship between the parameters of running a process and the depth of the borated layer.

Goal of research. To determine the influence of laser heating parameters on the depth of the borated layer, as the properties of piston rings depend on the depth of the latter.

Conclusions. Increase in the speed of displacing parts during laser heating reduces the depth of the borated layer, and increase of the spot diameter enhances the depth of the layer. The phases and structural components of the borated layer were interpreted by means of X-ray and metallographic methods. The results of investigations can be applied to other machine parts, which are subject to intensive wear

UK: Постановка проблеми. Поршневі кільця у процесі експлуатації зношуються. Недостатня зносостійкість матеріалів затримує зростання продуктивності машин і терміну їх експлуатації. Не завжди потрібний комплекс властивостей поршневих кілець, виготовлених із чавуну, може бути досягнутий традиційними методами термічної або хіміко-термічної обробки. Так, застосування традиційних способів борування, пов’язаних із дифузією бору в тверду фазу, зумовить формування робочого шару, щомаєвисокукрихкість. Тому актуальною є проблема підвищення зносостійкості поршневих кілець без окрихчування. Використання лазерного нагріву при боруванні забезпечує утворення нового шару з особливими властивостями. Однак оптимальні властивості можуть бути досягнуті тільки після встановлення зв’язку між параметрами проведення процесу і глубиною борованого шару. Мета дослідження. Встановити вплив параметрів лазерного нагріву на глибину шару борування, так як властивості поршневих кілець залежать від глибини останнього. Висновки. Збільшення швидкості переміщення деталі в процесі лазерного нагріву зменшує глибину шару борування, а підвищення діаметру плями сприяє зростанню глибини шару. Рентгенографічним і металографічним методами росшифровано фази і структурні складові шару борування. Результати досліджень можуть бути поширені і на інші деталі, що підлягають інтенсивному зношуванню

RU: Постановка проблемы. Поршневые кольца в процессе эксплуатации подвергаются износу. Недостаточная износостойкость материалов лимитирует рост производительности машин и сроков их эксплуатации. Не всегда требуемый комплекс свойств поршневых колец, изготовленных из чугуна, может быть достигнут традиционными методами термической или химико-термической обработки. Так, применение традиционных способов борирования, связанных с диффузией бора в твердую фазу, приводит к формированию рабочего слоя, обладающего высокой хрупкостью. Поэтому актуальной является проблема повышения износостойкости поршневых колец без охрупчивания. Применение лазерного нагрева при борировании обеспечивает образование нового слоя с особыми свойствами. Однако оптимальные свойства могут быть достигнуты только после установления взаимосвязи между параметрами проведения процесса и глубиной борированного слоя. Цель исследования. Установить влияние параметров лазерного нагрева на глубину борированного слоя, так как свойства поршневых колец зависят от глубины последнего. Выводы. Возрастание скорости перемещения детали в процессе лазерного нагрева уменьшает глубину борированного слоя, а увеличение диаметра пятна увеличивает глубину слоя. Рентгенографически и металлографически расшифрованы фазы и структурные составляющие борированного слоя. Результаты исследований могут быть распространены и на другие детали, подвергающиеся интенсивному износу