ПІДВИЩЕННЯ РЕСУРСУ РОБОЧИХ ОРГАНІВ ҐРУНТООБРОБНОЇ ТЕХНІКИ ШЛЯХОМ ДОСЛІДЖЕННЯ СКЛАДУ ПОРОШКОВИХ ДРОТІВ ДЛЯ ЕЛЕКТРОШЛАКОВОГО НАПЛАВЛЕННЯ

Ключові слова: електрошлакове наплавлення; порошковий дріт; модифікування; карбіди; оксиди; зносостійкість; корозійна стійкість; ґрунтообробна техніка; економічна ефективність

Анотація

У статті обґрунтовано підхід до підвищення ресурсу робочих органів ґрунтообробної техніки шляхом раціоналізації складу порошкових (електродних) дротів для електрошлакового наплавлення у струмопідвідному кристалізаторі при постійному струмі зворотної полярності. Для десяти експериментальних складів дротів виконано комплексну оцінку властивостей покриттів за показниками: твердість (HRC), абразивне зношування (втрата маси Δm, г) та корозійна стійкість (втрата маси Δm, мг після 72 год у 5 % NaCl). Додатково аналізовано технологічну стабільність наплавлення та схильність шарів до пористості й тріщиноутворення. Запропоновано формалізовану процедуру багатокритеріального вибору на основі інтегрального індексу якості K, який агрегує нормалізовані критерії «твердість–зносостійкість–корозійна стійкість» і враховує технологічні обмеження процесу (стійкість шлакової ванни, керованість тепловкладення, мінімізація дефектів). За інтегральним ранжуванням найбільш збалансовані експлуатаційні властивості забезпечив дріт № 6, прийнятий як базовий прототип. Показано ефективність карбідно-оксидного модифікування (NbC, ZrO₂, Al₂O₃, графіт) у поєднанні з високохромистим легуванням для формування дисперсно зміцненої та технологічно придатної структури. Рекомендовано діапазон складу порошкового дроту для зносостійких покриттів: Cr 50–60 %, C 3–4 %, NbC 5–8 %, ZrO₂ 5–10 %, Al₂O₃ 5–7 %, графіт 2–3 %, мікродомішки V і Mo 1–2 %. Польові випробування на лемешах і культиваторних лапах підтвердили зниження зношування приблизно на 40 % порівняно із серійними деталями. Техніко-економічне обґрунтування для 1000 га показало зменшення прямих витрат з 42 800 грн до 29 276,8 грн та економію 13 523,2 грн (31,6 %), що підтверджує доцільність впровадження запропонованих складів дротів у ремонтному виробництві та сервісних підрозділах. Практична цінність – відтворюваність складів на стандартному обладнанні цехів.

Посилання

A., Kapustianskyi M. Formation and properties of NbCreinforced layers obtained by electroslag surfacing in a small-diameter current-fed crystallizer. Technology Audit and Production Reserves. 2025. Vol. 5, No. 1 (85). P. 30–35. DOI: 10.15587/2706-5448.2025.341827.
2. Tekeste M. Z., Balvanz L. R., Al-Aani F. et al. Hardened edges effects on wear characteristics of cultivator sweeps using circular soil bin test. Journal of Tribology. 2022. Vol. 144, No. 2. 024501. DOI: 10.1115/1.4050805.
3. Tulaganova L., Yunushuzhaev S., Juraeva G. Improving the wear resistance and durability of cultivator tools. Journal of Physics: Conference Series. 2022. Vol. 2373. 022026. DOI: 10.1088/1742-6596/2373/2/022026.
4. Rogovskii I. L., Titova L. L., Voinash S. A., Troyanovskaya I. P. Engineering management of tillage equipment with concave disk spring shanks. INMATEH – Agricultural Engineering. 2020. Vol. 60, No. 1. P. 45–52. DOI: 10.35633/INMATEH-60-05.
5. Białobrzeska B., Jasiński R., Konat Ł., Szczepański Ł. Analysis of the properties of hardox extreme and hardox 500 steels in hardness tests. Metals. 2021. Vol. 11. Art. 162. DOI: 10.3390/met11010162.
6. Archard J. F. Contact and rubbing of flat surfaces. Journal of Applied Physics. 1953. Vol. 24, No. 8. P. 981–988. DOI: 10.1063/1.1721448.
7. Hutchings I. M., Shipway P. Tribology: friction and wear of engineering materials. 2nd ed. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2017. 412 p.
8. Kou S. Welding metallurgy. 2nd ed. Hoboken, NJ : Wiley-Interscience, 2003. 461 p.
9. Захаров А. В., Рибалко І. М., Сайчук О. В., Боровик О. Ю. Процес електрошлакового наплавлення з використанням електродних порошкових дротів. International Science Journal of Engineering & Agriculture. 2023. Vol. 2, No. 1. P. 1–9. DOI: 10.46299/j.isjea.20230201.01.
10. Захаров А. В., Рибалко І. М., Тіхонов О. В., Сайчук О. В. Дослідження зношуючої здатності ґрунтів та її вплив на довговічність робочих органів ґрунтообробних машин. Науковий вісник ТДАТУ. 2023. Вип. 13, т. 1. С. 106–117. DOI: 10.31388/sbtsatu.v13i1.359.
11. ISO 6508-1:2016. Metallic materials – Rockwell hardness test – Part 1: Test method. Geneva : International Organization for Standardization, 2016.
12. ASTM G65-16 (2021). Standard test method for measuring abrasion using the dry sand/rubber wheel apparatus. West Conshohocken, PA : ASTM International, 2021.
13. ISO 9227:2022. Corrosion tests in artificial atmospheres – Salt spray tests. Geneva : International Organization for Standardization, 2022.
14. Захаров А. В., Рибалко І. М., Тіхонов О. В., Гончаренко О. О. Модифікування реноваційних покриттів для підвищення зносостійкості культиваторних лап. Вісник ХНТУ. 2022. Вип. 4 (83). С. 37–42.
15. Schramm F., Kalácska Á., Pfeiffer V., Sukumaran J., De Baets P., Frerichs L. Modelling of abrasive material loss at soil tillage via scratch test with the discrete element method. Journal of Terramechanics. 2020. Vol. 91. P. 275–283. DOI: 10.1016/j.jterra.2020.08.002.
16. de Sousa J. M. S., Gil G. S., Barbosa M. dos S., Garcia D. N., Lobato M. Q., Machado P. C. Tribological performance under abrasive wear of Fe–Cr–C+Nb coating deposited by FCAW process. Wear. 2023. Vol. 523. 204824. DOI: 10.1016/j.wear.2023.204824.
17. Holmberg K., Kivikytö-Reponen P., Härkisaari P., Valtonen K., Erdemir A. Global energy consumption due to friction and wear in the mining industry. Tribology International. 2017. Vol. 115. P. 116–139. DOI: 10.1016/j.triboint.2017.05.010.
18. Захаров А. В., Рибалко І. М., Сайчук О. В. Металургійні процеси плавлення і перенесення електродного та присадного матеріалів у шлаковій ванні при електрошлаковому наплавленні. Вісник Львівського торговельно-економічного університету. 2023. Вип. 33. С. 12–18. DOI: 10.36477/2522-1221-2023-33-02.
19. Kuskov Yu. M. Application of flux-cored wires at surfacing, remelting and in metallurgy. The Paton Welding Journal. 2019. No. 3. P. 27–33.
20. Paton B. E., Yushchenko K. A., Kozulin V. P., Lychko I. I. Electroslag welding process analysis. The Paton Welding Journal. 2019. No. 10. P. 33–40.
21. Нетяга А. В., Кусков Ю. М., Проскудін В. М. та ін. Підвищення зносостійкості великомодульних прямозубих зубчастих коліс шляхом наплавлення. Сучасна електрометалургія. 2021. № 4. С. 9–15. DOI: 10.37434/sem2021.04.02.
22. Захаров А. В., Рибалко І. М., Тіхонов О. В. Зносостійкість та ресурс відновлених і зміцнених електрошлаковим наплавленням лемішів і культиваторних стрілчастих лап. Збірник наукових праць НУК. 2024. № 4 (497). С. 20–27. DOI: 10.15589/znp2024.4 (497).4.
23. Рибалко І. М., Захаров А. В., Сайчук О. В., Коротій В. О. Дослідження причин проплавлення основного металу при електрошлаковому наплавленні і методи його регулювання. Вісник Херсонського національного технічного університету. 2023. № 4 (87). С. 129–136. DOI: 10.35546/kntu2078-4481.2023.4.15.
24. Захаров А. В., Рибалко І. М., Сайчук О. В.Фізико-хімічні властивості флюсів та їхні технологічні параметри. International Science Journal of Engineering & Agriculture. 2022. Vol. 1, No. 5. P. 70–76. DOI: 10.46299/j.isjea.20220105.09.
Опубліковано
2026-05-08
Розділ
АКТУАЛЬНІ ПИТАННЯ НАУКОВОГО ТА ПРАКТИЧНОГО МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА