ИЗУЧЕНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННОГО УПРОЧНЕНИЯ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ 45, ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЗУБЬЕВ БОРОН

В работе исследуется влияние электролитно-плазменной обработки (ЭПО) на износостойкость зубьев борон из стали 45. Экспериментально установлено, что после ЭПО микротвёрдость увеличивается в 2–2,5 раза, а коэффициент износа уменьшается более чем на три порядка. Для оценки поведения зубьев борон в условиях эксплуатации выполнено численное моделирование в среде COMSOL Multiphysics. Применённая модель, основанная на законе Арчарда, позволила рассчитать контактные напряжения при взаимодействии зуба бороны с тяжёлым суглинком, а также спрогнозировать толщину и объём износа при различных режимах нагрузки. Вычисленные значения контактного напряжения (4,58·10⁷ Н/м² при движении по горизонтали и 5,31·10⁸ Н/м² при погружении в почву) использовались для расчётов износа. Расчёты показали, что упрочнённые зубья демонстрируют значительно меньший объём износа (≈11,7–11,8 мм³/км), тогда как для исходной стали 45 без ЭПУ этот показатель составляет ≈79 см³/км. Результаты исследования подтверждают, что электролитно-плазменное упрочнение эффективно снижает износ зубьев борон, увеличивает их эксплуатационный ресурс и позволяет прогнозировать срок службы без проведения натурных испытаний. Представленный метод упрочнения является перспективным для применения в сельскохозяйственной технике, так как он не только повышает долговечность рабочих органов, но и может способствовать снижению эксплуатационных затрат.

1. Акимбекова Г. У., Никитина Г. А. Приоритетные направления развития агропромышленного комплекса Казахстана //Проблемы агрорынка. – 2020. – №. 4. – С. 13–23

2. Крупин А. Е., Маслов И. М., Маслов М. М. Анализ отказов и неисправностей рабочих органов зубовых борон и способы повышения их ресурса // Традиционная и инновационная наука: история, современное состояние, перспективы: Сборник статей. – 2018. – С. 55.

3. Рахадилов Б. К. и др. Повышение трибологических свойств углеродистых сталей с помощью электролитно-плазменного упрочнения // Новые функциональные материалы, современные технологии и методы исследования. – 2018. – С. 77–79.

4. Рахадилов Б. и др. Применение электролита на основе карбоната натрия для упрочнения электролитно-плазменной поверхности Стали 45 // Вестник Университета Шакарима. Серия технические науки. – 2024. – №. 3 (15). – С. 414–424.

5. Кусаинов Р. К. и др. Применение электролитно-плазменного упрочнения для улучшения свойств деталей машины из Стали 45 // Вестник Университета Шакарима. Серия технические науки. – 2024. – №. 3 (15). – С. 62–70.

6. Rakhadilov B. et al. The impact of technological parameters of electrolytic-plasma treatment on the changes in the mechano-tribological properties of steel 45 // AIMS Materials Science. – 2024. – Т. 11. – No. 4.

7. Archard, J.F. Contact and Rubbing of Flat Surfaces. Journal of Applied Physics. – 1953. – Vol. 24. – P. 981–988. https://doi.org/10.1063/1.1721448.

8. Suebsuk J., Horpibulsuk S., Liu M. D. Modified Structured Cam Clay: A generalised critical state model for destructured, naturally structured and artificially structured clays // Computers and Geotechnics. – 2010. – Т. 37. – No. 7–8. – P. 956–968.

9. Морозов А. В. и др. Исследование изменения структуры и трибологических свойств поверхности протекторных резин в процессе трения // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2018. – № 11. – С. 59–69 .

10. Rakhadilov B. et al. Electrolyte-plasma surface hardening of hollow steel applicator needles for point injection of liquid mineral fertilizers // AIMS Materials Science. – 2024. – T. 11. – No. 2.

11. Рахадилов Б. К., Кожанова Р. С., Курметжанова Ж. К. Изменение трибологических свойств стали 30ХГСА при термической обработке // Актуальные научные исследования. – 2022. – P. 214–217.

12. Satbayeva Z. et al. Electrolytic Plasma Nitriding of Medium-Carbon Steel 45 for Performance Enhancement // Crystals. – 2024. – Т. 14. – No. 10. – P. 895.

13. Федоров А. Д., Тимофеев М. Н., Пичхидзе С. Я. К вопросу последовательного титанирования и цементации стали 45 // Вестник Саратовского государственного технического университета. – 2022. – №. 3 (94). – С. 92–102.

14. Rakhadilov B. et al. Electrolyte-plasma surface hardening of hollow steel applicator needles for point injection of liquid mineral fertilizers // AIMS Materials Science. – 2024. – Т. 11. – No. 2. – P. 295–308.

15. Лужнов Ю. М. и др. Анализ видов изнашивания рабочих поверхностей деталей: учебно-методическое пособие // М.: Изд-во МАДИ. – 2018.

16. Преснов О. М. и др. Soil Mechanics, Bases and Foundations. – 2016.