ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ ПОВЕРХНОСТИ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРЯМОГО ЗУБА ЗЕМЛЕРОЙНОГО КОВША

В данном исследовании рассматривается эффективность электролитно-плазменной обработки в повышении износостойкости зубьев ковша марки 30CrMnSi, используемых в погрузчиках, работающих в условиях сильного абразива. Образцы подвергались различным методам обработки, включая электролитически-плазменную закалку, азотирование, цементацию, азотноуглеродное насыщение и процессы закалки. Для всестороннего описания структуры, фазового состава и механических свойств образцов было использовано несколько методов анализа: сканирующая электронная микроскопия, спектроскопия энергодисперсии, рентгеноструктурный анализ и микротвердостные измерения. Трибологические свойства материалов оценивали с помощью трибометра TRB3, а испытания на абразивный износ проводились в соответствии со стандартом ГОСТ 23.208-79. Результаты показали, что при электролитически-плазменной обработке образуются диффузионные слои толщиной 15-25 мкм. Этот процесс сопровождается образованием карбидной, нитридной и карбонитридной фаз (Fe₄C, Fe₇C₃, Fe₄N, Fe₂N и Fe₃(CN)). Указанная обработка значительно увеличивает твердость поверхности (до 810 HV) и улучшает износостойкость. Результаты исследования показали, что электролитически-плазменное азотирование обеспечивает оптимальный баланс твердости и вязкости, в результате чего снижается коэффициент трения и повышается износостойкость абразива. Разработка этой технологии позволит продлить срок службы деталей землеройного и горнодобывающего оборудования, снизить затраты на техническое обслуживание и время простоя оборудования.

1. Florea V.A. Efficiency of Maintenance Activities in Aggregate Quarries: A Case Study of Wear Parts on Loaders and Excavators / V.A. Florea, M. Toderaș // Applied Sciences. – 2024. – № 14(17). – Р. 7649.

2. Singla S. Enhancing wear resistance of low alloy steel applicable on excavator bucket teeth via hardfacing / S. Singla, A.S. Kang, J.S. Grewal // Asian Review of Mechanical Engineering. – 2012. – № 1(2). – Р. 51-54.

3. A Review on Wear-Resistant Coating with High Hardness and High Toughness on the Surface of Titanium Alloy / H. Bai et al // Journal of Alloys and Compounds. – 2021. – № 882. – Р. 160645.

4. Effect of Thermal, Chemical and Thermo-Chemical Pre-Treatments to Enhance Methane Production / R. Rafique et al // Energy. – 2010. – № 35. – Р. 4556-4561.

5. Electrolytic Plasma Processing for Cleaning and Metal- Coating of Steel Surfaces / E.I. Meletis et al // JC Surface and Coatings Technology. – 2002. – № 150. – Р. 246-256.

6. Investigation on the Effect of Technological Parameters of Electrolyte-Plasma Cementation Method on Phase Structure and Mechanical Properties of Structural Steel 20Kh / B. Rakhadilov et al // AIMSMATES. – 2023. – № 10. – Р. 934-947. https://doi.org/10.3934/matersci.2023050.

7. Duplex Surface Treatments Combining Plasma Electrolytic Nitrocarburizing and Plasma Immersion Ion-Assisted Deposition / AL. Yerokhin et al // Surface and Coatings Technology. – 2001. – № 142-144. – Р. 1129-1136.

8. Electrolytic Plasma Nitriding of Medium-Carbon Steel 45 for Performance Enhancement / Z. Satbayeva et al // Crystals. – 2024. – № 14.

9. Improving Wear Resistance by Electrolyte-Plasma Hardening of Corrosion-Resistant Steel of the Tip / K. Kombaev et al // J Appl Eng Science. – 2023. – № 21. – Р. 810-819.

10. MAR Analysis of AISI Material Power of AISI 4140 Bucket Teeth Excavator Using Influence of Abrasive Wear. / S.H. Suryo et al // Surakarta, Indonesia. – 2018. – Р. 030022.

11. Richhariya V. Surface Modification of AISI 1020 Mild Steel by Electrical Discharge Coating with Tungsten and Copper Mixed Powder Green Compact Electrodes.

12. Electrolytic Plasma Treatment of the Surface of a Part Produced with the Use of Additive Technology / Metal Science and Heat Treatment Available online: https://link.springer.com/article/10.1007/s11041-018-0250-1 (accessed on 15 October 2025).

13. Electrolyte-Plasma Product Treatment / LI. Akhmadullina et al // J. Phys.: Conf. Ser. – 2020. – № 1588. – Р. 012012, https://doi.org/10.1088/1742-6596/1588/1/012012.

14. Duradji A.Y. National University of Science and Technology «MISIS» (MISIS), Moscow, Russia Aluminum Treatment in the Electrolytic Plasma During the Anodic Process / A.Y. Duradji // JESTR. – 2017. – № 10. – Р. 81-84. https://doi.org/10.25103/jestr.103.11.

15. Kashapov RN. Research of Plasma-Electrolyte Discharge in the Processes of Obtaining Metallic Powders / RN. Kashapov, LN. Kashapov, NF Kashapov,// J. Phys.: Conf. Ser. – 2017. – № 927. – Р. 012086, https://doi.org/10.1088/1742-6596/927/1/012086.