kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2024-4(16)-39kaz44-1577Research ArticleТЕХНИЧЕСКАЯ ФИЗИКА И ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОФРИКЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ НА МЕХАНИКО-ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙSTUDY OF THE INFLUENCE OF ELECTROFRICTIONAL TREATMENT PARAMETERS ON THE MECHANICAL AND TRIBOLOGICAL PROPERTIES OF STRUCTURAL STEELShttps://orcid.org/0000-0001-6421-2000СагдолдинаЖ. Б.SagdoldinaZh. B.

Жулдыз Болаткызы Сагдолдина – PhD, ассоциированный профессор, старший научныйсотрудник

070002, Казахстан, г. Усть-Каменогорск, пр. Шакарима 148071412, Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А 

Zhuldyz Bolatkizy Sagdoldina – PhD, Associate Professor, senior Researcher at the Research Center for «Surface Engineering and Tribology»

070002, Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, st. Shakarima 148 

sagdoldina@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1677-8023ЕрмоленкоМ. В.ErmolencoM. V.

Михаил Вячеславович Ермоленко – кандидат технических наук, и.о. ассоциированного профессора кафедры «Техническая физика и теплоэнергетика»

071412, Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А 

Mikhail Vyacheslavovich Ermolenko – candidate of Technical Sciences, acting associate professor of the department «Technical physics and heat power engineering» 

071412, Kazakhstan, Semey, st. Glinka 20 A 

tehfiz@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0004-1650-1077НургалиевД. Н.NurgaliyevD. N.

Данияр Нуржанович Нургалиев – магистр технических наук, старший преподаватель кафедры «Техническая физика и теплоэнергетика» 

071412, Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А 

Daniyar Nurzhanovich Nurgaliev – master of Technical Sciences, Senior Lecturer at the Department of «Technical Physics and Heat Power Engineering» 

071412, Kazakhstan, Semey, st. Glinka 20 A 

daniarsemei@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0003-3136-0535БолатовС. Д.BolatovS. D.

Санжар Дауренулы Болатов – младший научный сотрудник научно-исследовательского центра «Инженерия поверхности и трибология»

070002, Казахстан, г. Усть-Каменогорск, пр. Шакарима 148 

Sanzhar Daurenuly Bolatov – junior researcher of Scientific Research Center «Surface Engineering and Tribology» 

070002, Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, st. Shakarima 148 

sanzharbolatov94@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0001-7644-4527АлибековаБ. А.AlibekovaB. A.

Балым Алибековна Алибекова – инженер научно-исследовательского центра «Инженерия поверхности и трибология» 

070002, Казахстан, г. Усть-Каменогорск, пр. Шакарима 148 

Balym Alibekovna Alibekova – engineer of Scientific Research Center «Surface Engineering and Tribology» 

070002, Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, st. Shakarima 148 

balymalibekova304@gmail.comВосточно-Казахстанский университет имени Сарсена Аманжолова; Университет имени Шакарима города СемейКазахстанSarsen Amanzholov East Kazakhstan UniversityKazakhstanУниверситет имени Шакарима города СемейКазахстанShakarim University of SemeyKazakhstanВосточно-Казахстанский университет имени Сарсена АманжоловаКазахстанSarsen Amanzholov East Kazakhstan UniversityKazakhstan20242712202414(16)303310Copyright © Сагдолдина Ж.Б., Ермоленко М.В., Нургалиев Д.Н., Болатов С.Д., Алибекова Б.А., 20252025Сагдолдина Ж.Б., Ермоленко М.В., Нургалиев Д.Н., Болатов С.Д., Алибекова Б.А.Sagdoldina Z.B., Ermolenco M.V., Nurgaliyev D.N., Bolatov S.D., Alibekova B.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/1577

В настоящей работе рассматривается влияние параметров электрофрикционной обработки (ток, скорость обработки) на механико-трибологические свойства конструкционных сталей 65Г и 40Х. Электрофрикционная обработка основана на совместном оплавлении поверхностей электрода из чугуна и лезвия почвообрабатывающего инструмента, путем ввода энергии низковольтных электрических дуг и охлаждения водой. Результаты исследования показали, что при электрофрикционной обработке скорость перемещения образца относительно к вращающему электроду влияет на толщину обрабатываемого слоя. Высокоскоростная обработка формирует сравнительно невысокую глубину упрочнения и большие размеры переходной области (около 1 мм) с плавным снижением микротвердости. При обработке на низкой скорости в наплавленном слое возможно образование микротрещин. Электрофрикционная обработка стали 65Г при токе 300 А увеличивает микротвердость поверхностного слоя в три раза, а для стали 40Х в четыре раза, по сравнению с исходными значениями 297 HV0.1и 238 HV0.1 соответственно. Интенсивность износа сталей 40Х и 65Г, упрочненных электрофрикционным способом при знамениях тока 100 А, 200 А и 300 А, в 2-3 раза меньше, чем неупрочненного сталей, что свидетельствует о значительной эффективности данного метода упрочнения при абразивном изнашивании.

This work examines the influence of parameters of electrofrictional processing (current, processing speed) on the mechanical-tribological properties of construction steels 65G and 40Kh. Electrofrictional processing is based on the simultaneous melting of the surfaces of a cast iron electrode and a soil-processing tool blade, achieved by introducing energy through low-voltage electric arcs and cooling with water. The results of the study showed that during electrofrictional processing, the speed of sample movement relative to the rotating electrode affects the thickness of the processed layer.High-speed processing forms a relatively shallow hardening depth and large dimensions of the transition zone (about 1 mm) with a smooth decrease in microhardness. Low-speed processing can result in the formation of microcracks in the deposited layer. Electrofrictional processing of 65G steel with a current of 300 A increases the microhardness of the surface layer three times, while for 40Kh steel, it increases four times, compared to the initial values of 297 HV0.1 and 238 HV0.1, respectively. The wear intensity of 40Kh and 65G steels, hardened by electrofrictional processing with current values of 100 A, 200 A, and 300 A, is 2-3 times lower than that of non-hardened steels, indicating the significant effectiveness of this hardening method in abrasive wear.

электрофрикционная обработкасредне- и высокоулеродистые сталитрибологическое испытаниемикротвердостьабразивный износelectrofrictional treatmentmedium- and high-carbon steelstribological testingmicrohardnessabrasive wearДанное исследование финансировалось Комитетом науки Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан (грант №BR24992876).ReferencesAbrasive wear behaviour of 27MnB5 steel used in agricultural tines / Á. Kalácska et al // Wear. – 2019. – V. 203107. – P. 442-443. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wear.2019.203107.Abrasive wear behaviour of 27MnB5 steel used in agricultural tines / Á. Kalácska et al // Wear. – 2019. – V. 203107. – P. 442-443. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wear.2019.203107.Singh J. Abrasive wear behavior of newly developed weld overlaid tillage tools in laboratory and in actual field conditions / J. Singh, S. Singh Chatha, B. Singh Sidhu, // Journal of Manufacturing Processes. – 2020. – V. 55. – P. 143-152. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2020.03.040.Singh J. Abrasive wear behavior of newly developed weld overlaid tillage tools in laboratory and in actual field conditions / J. Singh, S. Singh Chatha, B. Singh Sidhu, // Journal of Manufacturing Processes. – 2020. – V. 55. – P. 143-152. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2020.03.040.Yu J. Induction Cladding of Alloys and Metal-Matrix Composite Coatings: A Review / J. Yu, S. Zhang // Heliyon. – 2024. – V. 10(19). – P. e38866. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e38866.Yu J. Induction Cladding of Alloys and Metal-Matrix Composite Coatings: A Review / J. Yu, S. Zhang // Heliyon. – 2024. – V. 10(19). – P. e38866. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e38866.Sankina O.V. Usage of Gray Cast Iron for Hardening of Agricultural Machines' Soil-Tilling Implement / O.V. Sankina, A.S. Sankin, A.A. Logov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2019. – V. 582. – P. 012017. https://doi.org/10.1088/1757-899X/582/1/012017.Sankina O.V. Usage of Gray Cast Iron for Hardening of Agricultural Machines' Soil-Tilling Implement / O.V. Sankina, A.S. Sankin, A.A. Logov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2019. – V. 582. – P. 012017. https://doi.org/10.1088/1757-899X/582/1/012017.Effect of Filler Wire Composition on Weld Metal Microstructure and Mechanical Properties in X80 Steel Laser Welds / H. Yang et al // Materials. – 2024. – V. 17. – P. 5235. https://doi.org/10.3390/ma17215235.Effect of Filler Wire Composition on Weld Metal Microstructure and Mechanical Properties in X80 Steel Laser Welds / H. Yang et al // Materials. – 2024. – V. 17. – P. 5235. https://doi.org/10.3390/ma17215235.Gulyarenko A. The Method of Calculating Ploughshares Durability in Agricultural Machines Verified on Plasma-Hardened Parts / A. Gulyarenko, M. Bembenek // Agriculture. – 2022. – V. 12. – P. 841. https://doi.org/10.3390/agriculture12060841.Gulyarenko A. The Method of Calculating Ploughshares Durability in Agricultural Machines Verified on Plasma-Hardened Parts / A. Gulyarenko, M. Bembenek // Agriculture. – 2022. – V. 12. – P. 841. https://doi.org/10.3390/agriculture12060841.Investigation of the hardness of 65G steel after electrofriction treatment / Y.N. Tyurin et al // Bulletin of EKTU. – 2023. – V. 3. – P. 99-106. https://doi.org/10.51885/1561-4212_2023_3_99.Investigation of the hardness of 65G steel after electrofriction treatment / Y.N. Tyurin et al // Bulletin of EKTU. – 2023. – V. 3. – P. 99-106. https://doi.org/10.51885/1561-4212_2023_3_99.Wear and corrosion resistance of laser surfacehardened structural steel / D.I. Pantelis et al // Surface and Coatings Technology – 2002. – V. 161. – P. 125-134. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(02)00495-4.Wear and corrosion resistance of laser surfacehardened structural steel / D.I. Pantelis et al // Surface and Coatings Technology – 2002. – V. 161. – P. 125-134. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(02)00495-4.Electrofrictional Hardening of the 40Kh and 65G Steels / Z. Sagdoldina et al // Coatings. – 2023. – V. 13. – P. 1820. https://doi.org/10.3390/coatings13111820.Electrofrictional Hardening of the 40Kh and 65G Steels / Z. Sagdoldina et al // Coatings. – 2023. – V. 13. – P. 1820. https://doi.org/10.3390/coatings13111820.Increasing Wear Resistance of Ploughshare by Electrofriction Treatment / Zh. Sagdoldina et al // Coatings. – 2024. – V. 14. – P. 1529. https://doi.org/10.3390/coatings14121529.Increasing Wear Resistance of Ploughshare by Electrofriction Treatment / Zh. Sagdoldina et al // Coatings. – 2024. – V. 14. – P. 1529. https://doi.org/10.3390/coatings14121529.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.