Структура та властивості нових підшипникових композитів на основі сталевих відходів  для важких умов експлуатації друкарських машин

Т.А. Роїк; В.В. Холявко

doi:10.15407/mom2024.01.003

Автор(и)

Т.А. Роїк Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, Київ https://orcid.org/0000-0001-7530-279X
В.В. Холявко Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, Київ https://orcid.org/0000-0003-0175-3752

DOI:

https://doi.org/10.15407/mom2024.01.003

Ключові слова:

відходи помелу, високолегована сталь, технології, композитний підшипник, мікроструктура, тверде мастило, властивості, антифрикційні плівки, друкарські машини

Анотація

У статті наведено результати досліджень структури та властивостей нових самозмащувальних підшипникових композитів на основі шліфувальних відходів високолегованої сталі 8Х4В2МФС2 з домішками твердого мастила CaF₂. Нові композити призначені для роботи в вузлах тертя друкарських машин за частоти обертання 600˗800 об/хв і підвищених навантаженнях до 3,0 МПа. Показано, що застосування розробленої технології отримання матеріалів забезпечує формування дрібнозернистої гетерофазної структури. Сформована структура являє собою металеву матрицю з регенерованих відходів шліфування сталі 8Х4В2МФС2, що складається з високолегованого α-твердого розчину і твердих зерен карбідів легуючих елементів, а також рівномірно розподіленого твердого мастила CaF₂. Така структура забезпечила формування високого рівня фізико-механічних і трибологічних властивостей нового композиту. У процесі тертя на контактних поверхнях утворювалися антифрикційні плівки, які забезпечували режим самозмащення. Порівняльні випробування на тертя і зношування показали значні переваги нового композиту порівняно з литою латунню Л63, яка традиційно використовується в вузлах тертя поліграфічного обладнання. Визначений рівень фізико-механічних і трибологічних характеристик дає змогу рекомендувати досліджуваний матеріал для використання у вузлах тертя поліграфічного обладнання, що працює при підвищених швидкостях обертання 600˗800 об/хв і навантаженнях до 3,0 МПа на повітрі. Проведені дослідження показали перспективність використання широкого спектру порошкових відходів цінних металів у повторному виробничому циклі для виготовлення високоякісних композитів. Повторне використання таких відходів зробить значний внесок у захист навколишнього середовища від забруднення, пов’язаного з промисловою діяльністю людини, і допоможе зменшити його негативний вплив на екосистему.

Посилання

Ciftci B. Global steel industry: Outlook challenges and opportunities. In Proceedings of the 5th International Steel Industry and Sector Relations Conference, Istanbul, Turkey, 20 April 2017, 31 p. [in English].

Branca Т.A., Colla V., Algermissen D., Granbom H., Martini U., Morillon A., Pietruck R., Rosendahl S., Metals, 2020, Vol.10 (3), 345 [in English]. https://doi.org/10.3390/met10030345

Resolution of the CMU dated November 8, 2017 No. 820-r "On the approval of the National Waste Management Strategy in Ukraine until 2030", [in Ukrainian]. https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/820-2017-р#Text

Roik T. A., Gavrysh O. A. Development of technology for manufacturing efficient composite bearing materials for high-speed printing machines. Edition: “Izdevnieciba “Baltija Publishing. Riga, Latvia: «Baltija Publishing», 2021. pp. 539−557 [in English]. https://doi.org/10.30525/978-9934-26-085-8-23

Havrysh A. P., Roik T. A., Kyrychok P. O., Vitsyuk Yu. Yu., Melʹnyk O. O., Kholiavko V.V., Tekhnolohichni kompleksy, 2013, No.1(7), pp. 137 – 145[in Ukrainian].

Roik T. A., Kholiavko V. V., Luferenko O. S., Naukovi visti NTUU "KPI", 2009, No. 3, pp. 47-52 [in Ukrainian].

Roik T., Rashedi A., Khanam T., Chaubey A., Balaganesan G., Ali S., Sustainability, 2021, Vol. 13, Issue 16, 8823 [in English]. https://doi.org/10.3390/su13168823

Roik T., Gavrysh O., Rashedi A., Khanam T., Raza A., Jeong B., Sustainability, 2022, Vol. 14, Issue 5, 2799 [in English]. https://doi.org/10.3390/su14052799

Gubina V.G., Zaborovsky V.S., Mitsiuk N. B., Geochemistry of Technogenesis, 2020, No. 3, рр. 23-32. [in English]. https://doi.org/10.15407/geotech2020.31.023

Pavshuk V.M., Chaykovsʹkyy O.A., Dmytrochenkova E.I. Dovidnyk z resursoefektyvnoho ta chystoho vyrobnytstva (Handbook on resource-efficient and clean production), Mashynobuduvannya. – K. : Tsentr resursoefektyvnoho ta chystoho vyrobnytstva, 2019. – 116 p. [in Ukrainian].

Powder Metallurgy. Editor: Prasan K. Samal and Joseph W. Newkirk, ASM Handbook, New York, USA, 2015, Vol. 7, 907 р. ISBN: 978-1-62708-089-3 [in English].

Tribology Handbook: Volume II, Editor Irving Russo, 2015, 220 p. Clanrye International, ISBN 9781632405029 [in English].

Peter R.N. Childs. Mechanical Design Engineering. Handbook (Second Edition), 5−Journal bearings. Elsevier Ltd., 2019, pp. 167−230 [in English]. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102367-9.00005-6

Peter R.N. Childs. Mechanical Design Engineering.Handbook (Second Edition), 6−Rolling element bearings. Elsevier Ltd., 2019. – pp. 231−295[in English]. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102367-9.00006-8

Kostornov A. G. Tribotekhnicheskoye materialovedeniye (Tribotechnical materials science), Lugansk: Izd-vo «Noulidzh», 2012. – 696 p. [in Russian].

Kotkowiak M., Piasecki A., Kulka M., Ceramics International, 2019, Vol. 45, Issue 14, pp. 17103-17113 [in English]. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.05.262

Mohan S., Anand A., Singh R. A., Jayalakshmi S., Chen X., Konovalov S., 6th IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 14−16 August, 2019, 834 [in English]. https://doi.org/10.1088/1757-899X/834/1/012010

Wu G., Xu C., Xiao G., Yi M. Recent Progress in Self-Lubricating Ceramic Composites in Self-Lubricating Composites, Editors: Menezes, Pradeep L., Rohatgi, Pradeep K., Omrani E., Springer, 2018, pp. 133-154. ISBN 978-3-662-56528-5 [in English].

Verhoeven J. Steel Metallurgy for the Non-Metallurgist. ASM International, 2007, 228 p. ISBN978-0-87170-858-8 [in English].

Nurbanasari M., Tsakiropoulos P., Palmiere E., International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials, 2015, Vol. 22, No. 3, pp. 272−284 [in English]. https://doi.org/10.1007/s12613-015-1071-5

Ghali S., Eissa M., Mishreky M., Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering, 2018, Vol. 6, No. 2. [in English]. https://doi.org/10.4236/jmmce.2018.62015