Increase of wear resistance of the critical parts of hydraulic hammer by means of ion-plasma treatment
The parts of a hydraulic hammer are subjected to wearing during the exploitation. This leads to the decrease of their service life. Many methods of surface strengthening are used in accordance with the literature and the practice, but they do not produce any significant effect. Therefore, it is curr...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2018 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2018
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137366 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Increase of wear resistance of the critical parts of hydraulic hammer by means of ion-plasma treatment / D.B. Hlushkova, Yu.V. Ryzhkov, L.L. Kostina, S.V. Demchenko // Вопросы атомной науки и техники. — 2018. — № 1. — С. 208-211. — Бібліогр.: 3 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859803539472121856 |
|---|---|
| author | Hlushkova, D.B. Ryzhkov, Yu.V. Kostina, L.L. Demchenko, S.V. |
| author_facet | Hlushkova, D.B. Ryzhkov, Yu.V. Kostina, L.L. Demchenko, S.V. |
| citation_txt | Increase of wear resistance of the critical parts of hydraulic hammer by means of ion-plasma treatment / D.B. Hlushkova, Yu.V. Ryzhkov, L.L. Kostina, S.V. Demchenko // Вопросы атомной науки и техники. — 2018. — № 1. — С. 208-211. — Бібліогр.: 3 назв. — англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | The parts of a hydraulic hammer are subjected to wearing during the exploitation. This leads to the decrease of their service life. Many methods of surface strengthening are used in accordance with the literature and the practice, but they do not produce any significant effect. Therefore, it is currently important to develop the new methods of surface strengthening. Ion-plasma chromizing is one of such methods. To determine the influence of ion-plasma chromizing on the wear resistance and the mechanical properties of the hydraulic hammer on the basis of experimental researches and to analyze the structural changes in the material. Ion-plasma chromizing of the parts promotes the increase of their wear resistance in 1.75 times as compared to those which are not strengthened. The technology of ion-plasma chromizing secures the running of the strengthened parts without breaking off and chipping. The zones of structural changes are marked on the sections of parts damages, which are typical for the effects of the second hardening.
Деталі гідромолота піддаються в процесі експлуатації зносу. Це призводить до зменшення тривалості їх роботи. Відповідно до літературних даних і практикою використовується багато методів зміцнення, які не дають істотного ефекту. Тому актуальним стало залучення нових методів поверхневого зміцнення. До таких методів відноситься іонно-плазмове хромування. На підставі експериментальних досліджень необхідно встановити вплив іонно-плазмового хромування на зносостійкість і механічні властивості деталей гідромолота, а також проаналізувати структурні зміни в матеріалі. Іонно-плазмове хромування деталей сприяє підвищенню їх зносостійкості в 1,75 рази в порівнянні з незміцненими. Технологія іонно-плазмового хромування забезпечує роботу зміцнених деталей без сколів і без викришування. На ділянках пошкодження деталей відзначаються зони структурних перетворень, які характерні для явищ вторинного гартування.
Детали гидромолота подвергаются в процессе эксплуатации износу. Это приводит к уменьшению продолжительности их работы. В соответствии с литературными данными и практикой используется много методов упрочнения, которые не дают существенного эффекта. Поэтому актуальным стало привлечение новых методов поверхностного упрочнения. К таким методам относится ионно-плазменное хромирование. На основании экспериментальных исследований необходимо установить влияние ионно-плазменного хромирования на износостойкость и механические свойства деталей гидромолота, а также проанализировать структурные изменения в материале. Ионно-плазменное хромирование деталей способствует повышению их износостойкости в 1,75 раза по сравнению с неупрочненными. Технология ионно-плазменного хромирования обеспечивает работу упрочненных деталей без сколов и без выкрашивания. На участках повреждения деталей отмечаются зоны структурных превращений, характерные для явлений вторичной закалки.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:15:34Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1562-6016. PASТ. 2018. №1(113), p. 208-211.
UDC 669.017
INCREASE OF WEAR RESISTANCE OF THE CRITICAL PARTS
OF HYDRAULIC HAMMER BY MEANS OF ION-PLASMA TREATMENT
D.B. Hlushkova, Yu.V. Ryzhkov, L.L. Kostina, S.V. Demchenko
Kharkоv National Automobile and Highway University, Kharkov, Ukraine
E-mail: diana@khadi.kharkov.ua
The parts of a hydraulic hammer are subjected to wearing during the exploitation. This leads to the decrease of
their service life. Many methods of surface strengthening are used in accordance with the literature and the practice,
but they do not produce any significant effect. Therefore, it is currently important to develop the new methods of
surface strengthening. Ion-plasma chromizing is one of such methods. To determine the influence of ion-plasma
chromizing on the wear resistance and the mechanical properties of the hydraulic hammer on the basis of
experimental researches and to analyze the structural changes in the material. Ion-plasma chromizing of the parts
promotes the increase of their wear resistance in 1.75 times as compared to those which are not strengthened. The
technology of ion-plasma chromizing secures the running of the strengthened parts without breaking off and
chipping. The zones of structural changes are marked on the sections of parts damages, which are typical for the
effects of the second hardening.
INTRODUCTION
The development of modern equipment imposes
ever increasing requirements for the performance of the
hydraulic hammer parts. Wear resistance issue holds a
specific place in the range of problems as for the
increase of their reliability and service life. Insufficient
wear resistance limits the growth of hydraulic hammers
efficiency and their operating life, increases the
expenses for the repair and the spare parts.
More often the new methods of surface
strengthening, in particular ion-plasma methods of
coating, are implemented in order to increase the
operational characteristics of the materials.
Publication analysis. The publication states that
numerous methods are used to increase the wear
resistance of equipment work surface, but they all do
not provide significant increase of wear resistance [1–
3]. Therefore, it was viable to implement ion-plasma
technologies, which are directed to increase wear
resistance of the parts work surface running in the
conditions of cutting wear. The parts of hydraulic
hammer belong to such objects.
Goals and objectives. To determine the effect of
ion-plasma chromizing on the wear-resistance of
hydraulic hammer parts on the basis of experimental
research.
STATEMENT OF THE INFORMATION
The test results of the parts, strengthened by means
of ion-plasma chromizing, showed that before the
coating damage, satisfactory wear resistance of the
strengthened parts is observed. Therefore, the choice of
modes of ion-plasma chromizing allowing to increase
wear resistance of the critical hydraulic hammer parts is
currently important.
The strengthening treatment (ion-plasma
chromizing) under advanced technology which excludes
superheat of the parts in the coating process and its
chipping under the test is conducted.
The high quality coatings from fine metals are
obtained under the temperatures not less than
80…100 °С. The initial process materials for vacuum
ion-plasma sputtering are cathodes from sputtering
materials, chrome (ВХ-1) in this case.
A unit for ion-plasma sputtering “Bulat” was used
(Fig. 1). It consists of a chamber, a vacuum pumping
system, a vapor source, a rotator, a water handling and a
seat.
The thickness of chromium plate made 50…60 µm.
The roughness parameter of the strengthened surfaces –
Ra 0.8…3.6. The roughness of the work surfaces after
finishing reached within the limits Rа 0.4…0.8.
Wear of parts. The degree of damage to parts
strengthened by means of ion-plasma chromizing using
advanced technology is shown on Fig. 2. The initial
signs of the coating damage in the form of scoring
marks and tearings were detected at the peak in the
zones “M” and “F” after 300 loading cycles, on the
hammer head in the same zones after 450 cycles.
The scratch marks in the channel cavity of the bush
appeared after 600 cycles, of the case after 700 loading
cycles. Flaws along the axis of the parts were formed in
the channels of the case and the bush (zone “B”) and
their cut after 800 cycles. Due to the coating wear of the
most loaded sections of the parts the test was stopped
after 1730 cycles.
The measurements of the worn parts show that the
equivalent diameter of the case and the bush channels in
the cut zone increased to 125.5 mm. The hammer head
is worn in the zone “N” to 0.2 mm, in the zone “M” to
0.5 mm. Correspondingly the peak – to 0.3 and
0.85 mm. The locations of the greatest wear zones and
the nature of the damage to the parts are similar to those
observed on the parts examined above.
Wear hardening and metal plastic working are
observed in the zone “A” of the hammer head channel
(the case) and the bush (Fig. 3). These effects are more
intensive on the bush. The wear, surface coating plastic
working and the formation of valley-tearing are seen in
the zone “B”. The valley tops are smoothed, worn (to
the base on some sections) on the bush, the valleys are
rough, without wear features on the case. Even wear,
wear hardening and surface coating scaling are observed
in the zone “B”. The scaling on the case is major, on the
bus is in the initial stage of the development. The small
sections of remained strengthened layer are recognized
on the case. The surfaces of zone “D” are characterized
with artificial aging and scaling of the material. Coating
wear on the case and the bush goes without signs of
chipping or peeling.
Fig. 1. General arrangement drawing of unit “Bulat”:
1 – focusing coil; 2 – cathode; 3 – ignitor electrode;
4 – anode chamber; 5 – supporter; 6 – liquid nitrogen
trap; 7 – water trap; 8 – high-vacuum device;
9 – heater; 10 – backing pump; 11 – manometric lamp;
12 – unit water cool system
x5
Fig. 2. Wear of the peak and the bush strengthened by
means of ion-plasma chromizing
(using advanced technology), x5
The damage nature of the hammer head and the peak
is identical to the observed one on the parts tested
earlier, strengthened by means of ion-plasma
chromizing using initial technology. Smoothed spot is
detected in the central section of the hammed head
(zone “N”). The coating is less worn on the hammer
head, than on the peak. There is a pattern of valley-
tearing developed more on the peak in the zone “M”.
The pattern of valleys on the hammer head is
significantly smoothed in the result of the wear. It is
specified that the hammer head and the peak differ less
as for the extent of valleys development than the
hammer head and the peak of the strengthening variants
tested earlier. Zone “F” is characterized with coating
wear, wear hardening and smooth surface. The damage
in this zone is even on the circle of the parts and
practically identical on the hammer head and the peak.
x5
Fig. 3. Wear of the case and the hammer head,
strengthened by means of ion-plasma chromizing
(using advanced technology), x5
The marks of artificial aging and wear hardening of
the coating are observed in the zone “E”. Galling to the
arris of cylindrical surface is specified on the edges of the
parts.
Flaws are observed on the tested parts of the examined
variant (Figs. 4 and 5).
Flaws on the case and the bush are observed in the
zones “А” and “В”. Their depth on the case reaches
0.55 mm, on the bush 0.4 mm. There are no flaws in the
zones “C” and “D”. Flaws on the hammer head are found
in the zone “N” of 0.3 mm depth and in the zone “M” – up
to 0.6 mm. There are flaws on the peak only in the zone
“M” of 0.6 depth.
Appearance of the flaws in the fractures is identical
to the earlier observed on the other variants of
strengthening (outlined contour, burning and smoothed
surface).
On the case and the bush, the remains of the coating
are observed in the zones “A” and “C”, the wear is
insignificant in the zone “D”.
The depth of the remained coating on the bush in the
zones “A” and “C” is 10 µm, in the zone “D” – 40 µm,
on the case (channel) in the zone “C” up to 10 µm, in
the zone “D” – 20…30 µm. The coating remained only
in the zones “N” and “E” on the hammer head and the
peak. The thickness of the layer on the hammer head is
10 µm, on the peak – up to 5 µm.
The structural changes are observed in the metal of
the examined parts in the damage areas. The structural
changes for the depth 0.25…0.30 mm on the bush are
indicated in the zones “A” and “B”. The hardness of
material in the structural changes zones is НV 510…645.
х5
Fig. 4. Structural changes of the material of the case
and the hammer head strengthened by means of ion-
plasma chromizing (using advanced technology), х5
The structural changes for the depth 0.25…0.30 mm
are observed in the zones “N” and “M” on the peak
material. On the hammer head in the same zones the depth
of the structural changes is 0.15…0.20 mm. The hardness
of material in the structural changes zones is
HV 510…585. The hardness of the material of the
examined parts: the bush – НRС 40…42; the peak –
НRС 40…42; the case – НRC 40…42; hammer head –
НRС 40…42.
х5
Fig. 5. Structural changes of the material of the peak
and the bush strengthened by means of ion-plasma
chromizing (using advanced technology), х5
The material microstructure of the parts is of sorbit
type, with finely dispersed structure. The test results of
the mechanical characteristics of the parts material for
stretching is presented in the Table.
Mechanical characteristics of the parts material, strengthened by means of ion-plasma chromizing
(using advanced technology)
Part name Direction of samples cut
Mechanical characteristics
в, Pa 0.2, Pa , % , %
Hammer
head
axial 1390.0…1430.0 1310.0…1360.0 8.0 23.0
tangential 1490.0 1400.0…1430.0 15.0 56.0
Peak
axial 1460.0 1380.0 6.4…8.0 3.0…15.0
tangential 1450.0…1510.0 1360.0…1375.0 13.0 51.0…54.0
CONCLUSIONS
The tests results of the parts strengthened by means
of ion-plasma chromizing using advanced technology
show that the increase of their wear resistance in 1.75
times is guaranteed comparing to the initial (which were
not subjected to special strengthening).
The damage of the work surfaces of the tested parts
is identical to the parts examined earlier as for the
nature and locations of the zones.
The damage of the details is characterized with the
coating wear. Metal wear hardening. formation of
valley-tearing and flaws. The strengthening coating was
practically worn in the most loaded sections of parts (in
the zone “B” and “C” on the hammer head case and the
bush and “M” and “F” on the hammer head and the
peak.
The advanced technology of ion-plasma chromizing
provides the running of the strengthened parts without
breaking off and chipping of the coating.
The feature of the tests results of this strengthening
variant is lesser wear of the lower parts (the bush, the
peak) as compared with upper parts.
On the sections of parts damage there are zones of
material structural changes for the depth to 0.3 mm,
typical for secondary hardening effects.
There are flaws on all parts: on the case and the bush
in the zones “A” and “B” up to 0.55 mm, on the
hammer head and the peak up to 0.6 mm. No flaws are
identified in the other zones of parts damage.
REFERENCES
1. M.I. Vinogradov. U.P. Manshev. The vacuum
processes and equipment of iono- and electron-beam
technology. M.: “Machine-building”, 2009, 56 p.
2. S.D. Grischin, L.V. Leskov, N.P. Coslav. Plasma
accelerators. M.: “Machine-building”, 2003, 174 p.
3. V.D. Parchomenko. P.N. Chubalev. U.I. Kras-
nokutsky. The technology of plasma-chemical
productions. Kiev: “Vyscha shkola”, 2001, 255 p.
Article received 12.12.2017
ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ОТВЕТСТВЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ ГИДРОМОЛОТА
ИОННО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКОЙ
Д.Б. Глушкова, Ю.В. Рыжков, Л.Л. Костина, С.В. Демченко
Детали гидромолота подвергаются в процессе эксплуатации износу. Это приводит к уменьшению
продолжительности их работы. В соответствии с литературными данными и практикой используется много
методов упрочнения, которые не дают существенного эффекта. Поэтому актуальным стало привлечение
новых методов поверхностного упрочнения. К таким методам относится ионно-плазменное хромирование.
На основании экспериментальных исследований необходимо установить влияние ионно-плазменного
хромирования на износостойкость и механические свойства деталей гидромолота, а также проанализировать
структурные изменения в материале. Ионно-плазменное хромирование деталей способствует повышению их
износостойкости в 1,75 раза по сравнению с неупрочненными. Технология ионно-плазменного
хромирования обеспечивает работу упрочненных деталей без сколов и без выкрашивания. На участках
повреждения деталей отмечаются зоны структурных превращений, характерные для явлений вторичной
закалки.
ПІДВИЩЕННЯ ЗНОСОСТІЙКОСТІ ВІДПОВІДАЛЬНИХ ДЕТАЛЕЙ
ГІДРОМОЛОТА ІОННО-ПЛАЗМОВОЮ ОБРОБКОЮ
Д.Б. Глушкова, Ю.В. Рижков, Л.Л. Костіна, С.В. Демченко
Деталі гідромолота піддаються в процесі експлуатації зносу. Це призводить до зменшення тривалості їх
роботи. Відповідно до літературних даних і практикою використовується багато методів зміцнення, які не
дають істотного ефекту. Тому актуальним стало залучення нових методів поверхневого зміцнення. До таких
методів відноситься іонно-плазмове хромування. На підставі експериментальних досліджень необхідно
встановити вплив іонно-плазмового хромування на зносостійкість і механічні властивості деталей
гідромолота, а також проаналізувати структурні зміни в матеріалі. Іонно-плазмове хромування деталей
сприяє підвищенню їх зносостійкості в 1,75 рази в порівнянні з незміцненими. Технологія іонно-плазмового
хромування забезпечує роботу зміцнених деталей без сколів і без викришування. На ділянках пошкодження
деталей відзначаються зони структурних перетворень, які характерні для явищ вторинного гартування.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-137366 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-07T15:15:34Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Hlushkova, D.B. Ryzhkov, Yu.V. Kostina, L.L. Demchenko, S.V. 2018-06-17T10:38:18Z 2018-06-17T10:38:18Z 2018 Increase of wear resistance of the critical parts of hydraulic hammer by means of ion-plasma treatment / D.B. Hlushkova, Yu.V. Ryzhkov, L.L. Kostina, S.V. Demchenko // Вопросы атомной науки и техники. — 2018. — № 1. — С. 208-211. — Бібліогр.: 3 назв. — англ. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137366 669.017 The parts of a hydraulic hammer are subjected to wearing during the exploitation. This leads to the decrease of their service life. Many methods of surface strengthening are used in accordance with the literature and the practice, but they do not produce any significant effect. Therefore, it is currently important to develop the new methods of surface strengthening. Ion-plasma chromizing is one of such methods. To determine the influence of ion-plasma chromizing on the wear resistance and the mechanical properties of the hydraulic hammer on the basis of experimental researches and to analyze the structural changes in the material. Ion-plasma chromizing of the parts promotes the increase of their wear resistance in 1.75 times as compared to those which are not strengthened. The technology of ion-plasma chromizing secures the running of the strengthened parts without breaking off and chipping. The zones of structural changes are marked on the sections of parts damages, which are typical for the effects of the second hardening. Деталі гідромолота піддаються в процесі експлуатації зносу. Це призводить до зменшення тривалості їх роботи. Відповідно до літературних даних і практикою використовується багато методів зміцнення, які не дають істотного ефекту. Тому актуальним стало залучення нових методів поверхневого зміцнення. До таких методів відноситься іонно-плазмове хромування. На підставі експериментальних досліджень необхідно встановити вплив іонно-плазмового хромування на зносостійкість і механічні властивості деталей гідромолота, а також проаналізувати структурні зміни в матеріалі. Іонно-плазмове хромування деталей сприяє підвищенню їх зносостійкості в 1,75 рази в порівнянні з незміцненими. Технологія іонно-плазмового хромування забезпечує роботу зміцнених деталей без сколів і без викришування. На ділянках пошкодження деталей відзначаються зони структурних перетворень, які характерні для явищ вторинного гартування. Детали гидромолота подвергаются в процессе эксплуатации износу. Это приводит к уменьшению продолжительности их работы. В соответствии с литературными данными и практикой используется много методов упрочнения, которые не дают существенного эффекта. Поэтому актуальным стало привлечение новых методов поверхностного упрочнения. К таким методам относится ионно-плазменное хромирование. На основании экспериментальных исследований необходимо установить влияние ионно-плазменного хромирования на износостойкость и механические свойства деталей гидромолота, а также проанализировать структурные изменения в материале. Ионно-плазменное хромирование деталей способствует повышению их износостойкости в 1,75 раза по сравнению с неупрочненными. Технология ионно-плазменного хромирования обеспечивает работу упрочненных деталей без сколов и без выкрашивания. На участках повреждения деталей отмечаются зоны структурных превращений, характерные для явлений вторичной закалки. en Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика и технология конструкционных материалов Increase of wear resistance of the critical parts of hydraulic hammer by means of ion-plasma treatment Підвищення зносостійкості відповідальних деталей гідромолота іонно-плазмовою обробкою Повышение износостойкости ответственных деталей гидромолота ионно-плазменной обработкой Article published earlier |
| spellingShingle | Increase of wear resistance of the critical parts of hydraulic hammer by means of ion-plasma treatment Hlushkova, D.B. Ryzhkov, Yu.V. Kostina, L.L. Demchenko, S.V. Физика и технология конструкционных материалов |
| title | Increase of wear resistance of the critical parts of hydraulic hammer by means of ion-plasma treatment |
| title_alt | Підвищення зносостійкості відповідальних деталей гідромолота іонно-плазмовою обробкою Повышение износостойкости ответственных деталей гидромолота ионно-плазменной обработкой |
| title_full | Increase of wear resistance of the critical parts of hydraulic hammer by means of ion-plasma treatment |
| title_fullStr | Increase of wear resistance of the critical parts of hydraulic hammer by means of ion-plasma treatment |
| title_full_unstemmed | Increase of wear resistance of the critical parts of hydraulic hammer by means of ion-plasma treatment |
| title_short | Increase of wear resistance of the critical parts of hydraulic hammer by means of ion-plasma treatment |
| title_sort | increase of wear resistance of the critical parts of hydraulic hammer by means of ion-plasma treatment |
| topic | Физика и технология конструкционных материалов |
| topic_facet | Физика и технология конструкционных материалов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137366 |
| work_keys_str_mv | AT hlushkovadb increaseofwearresistanceofthecriticalpartsofhydraulichammerbymeansofionplasmatreatment AT ryzhkovyuv increaseofwearresistanceofthecriticalpartsofhydraulichammerbymeansofionplasmatreatment AT kostinall increaseofwearresistanceofthecriticalpartsofhydraulichammerbymeansofionplasmatreatment AT demchenkosv increaseofwearresistanceofthecriticalpartsofhydraulichammerbymeansofionplasmatreatment AT hlushkovadb pídviŝennâznosostíikostívídpovídalʹnihdetaleigídromolotaíonnoplazmovoûobrobkoû AT ryzhkovyuv pídviŝennâznosostíikostívídpovídalʹnihdetaleigídromolotaíonnoplazmovoûobrobkoû AT kostinall pídviŝennâznosostíikostívídpovídalʹnihdetaleigídromolotaíonnoplazmovoûobrobkoû AT demchenkosv pídviŝennâznosostíikostívídpovídalʹnihdetaleigídromolotaíonnoplazmovoûobrobkoû AT hlushkovadb povyšenieiznosostoikostiotvetstvennyhdetaleigidromolotaionnoplazmennoiobrabotkoi AT ryzhkovyuv povyšenieiznosostoikostiotvetstvennyhdetaleigidromolotaionnoplazmennoiobrabotkoi AT kostinall povyšenieiznosostoikostiotvetstvennyhdetaleigidromolotaionnoplazmennoiobrabotkoi AT demchenkosv povyšenieiznosostoikostiotvetstvennyhdetaleigidromolotaionnoplazmennoiobrabotkoi |