ПІДВИЩЕННЯ ЯКОСТІ МЕТАЛОРІЗАЛЬНИХ ІНСТРУМЕНТІВ, ЩО ПРАЦЮЮТЬ В УМОВАХ РАДІАЦІЙНОГО ОПРОМІНЕННЯ
DOI:
https://doi.org/10.31649/1997-9266-2025-179-2-157-163Ключові слова:
технологія, металорізальний інструмент, атомна електростанція, мікротвердість, шорсткість, суцільність, екологічна безпекаАнотація
Висвітлено результати дослідження нової технології підвищення стійкості металорізальних інструментів (МІ), які працюють на підприємствах атомних електростанцій (АЕС), в умовах радіаційного опромінювання. Технологія полягає в нанесенні комбінованого електроіскрового покриття (КЕП) складу ЕІЛРb + ЕІЛ (1М + Мо + ЕГ-4). Аналіз літературних джерел щодо цієї тематики, показав що для промисловості ЄС існує дефіцит двох життєво важливих інгредієнтів твердосплавних інструментів, а саме вольфраму і кобальту, які входять до переліку 14 найважливіших сировинних матеріалів (CRM). Також зазначено зростання в часовій перспективі використання МІ зі швидкорізальних сталей зі зносостійкими покриттями, вільними від CRM. Автори загострюють увагу, що використовуючи МІ в системі АЕС, варто уникати елементів, які у разі опромінення стають джерелом небезпечних ізотопів з тривалим терміном існування. Насамперед це стосується кобальту. Тому метою роботи є підвищення якості металорізальні інструменти (МІ) для роботи в умовах радіаційного опромінювання. Для досягнення цієї мети запропоновано використати нанесення на робочі поверхні МІ електроіскрових покриттів, що не мають в своєму складі небезпечних ізотопів з тривалим терміном існування.
Використовуючи запропоновану технологію нанесення захисних КЕП на робочі поверхні МІ, мікротвердість і суцільність, сформованого поверхневого шару, збільшуються, відповідно до 12100 МПа і 100 %, а шорсткість Rа зменшується до 0,6 мкм. Порівняльними випробуваннями встановлено, що в результаті нанесення на робочі поверхні МІ зі сталі Р6М5, КЕП складу ЕІЛРb + ЕІЛ (1М+Мо+ ЕГ-4), коефіцієнт їхньої стійкості в порівнянні з незміцненими МІ, зростає для мітчиків М12×1,0; кінцевих фрез Æ 36 і довбальних різців S = 30 мм, відповідно в 8,0; 6,6 і 3,5 рази.
Посилання
H. Steiner, et al., “Experience with the dismantling of three secondary steam generators in unit A in gundremmingen by the ice-sawing technique,” Nuclear Engineering and Design, vol. 170, no. 1-3, pp. 165-173, 1997.
L. A. Nieves, et al., “Analysis of disposition alternatives for radioactive contaminated scrap metal,” Journal of the Franklin Institute, vol. 335, no. 6, pp. 1089-1103, 1998.
J. Malo, et al., “Agents causing occupational asthma,” Journal of Allergy and Clinical Immunology, vol. 123, no. 3,
pp. 545-555, 2009.
EPRI 2008 End-Use Energy Efficiency and Demand Response Program. [Electronic resource]. Available: https://www.epri.com/research/products/1025002 .
Статут Міжнародного агентства по атомній енергії (Зміни до Статуту додатково див. в документі (995_884) від 03.11.1999 ).
B. Valetin, “Deposition, characterisation, and sampling of radioactive aerosols,” Annals of the ICRP, vol. 32, no. 1-2, 2002.
A. Rizzo, et al., “The Critical Raw Materials in Cutting Tools for Machining Applications: A Review,” Materials (Basel), vol., 13, no. 6, р. 1377, 2020.
J. Li, Y. Huang, X. Meng, and Y. A. Xie, “Review on High Entropy Alloys Coatings: Fabrication Processes and Property Assessment,” Adv. Eng. Mater., vol. 21, no. 8, pp.1900343, 2019.
Н. В. Тарельник, Технологічні особливості модифікації поверхонь деталей насосів атомних електростанцій, моногр. Суми, Україна: Університетська книга, 2024, 200 с.
N. V. Tarelnyk, “Propertiesof Surfaces Partsfrom X10CrNiTi18-10 Steel Operatingin Conditions of Radiation Exposure Retailoredby Electrospark Alloying. I. Featuresof Topographyand Mechanical Propertiesof Coatings,” Metallofiz. NoveishieTekhnol., vol. 44, no. 8, pр. 1037-1058, 2022.
C. Agte, and R. Kohlermann, “Hilfsmetallarme Hartmetallegierungen,” Die Tech, vol. 10, pp. 686-689, 1957.
S. K. Li, J. Q. Li, Y. Li, F. S. Liu, and W. Q. Ao, “Dense pure binderless WC bulk material prepared by spark plasma sintering,” Mater. Sci. Technol. vol. 31, pр. 1749-1756, 2015.
K. Bobzin, “High-performance coatings for cutting tools,” Cirp J. Manuf. Sci. Technol., vol. 18, pр.1-9, 2017.
F. Klocke, and T. Krieg, “Coated Tools for Metal Cutting–Features and Applications,” Cirp Ann., vol. 48, pр. 515-525, 1999.
A. Vereschaka, E. Kataeva, N. Sitnikov, A. Aksenenko, G. Oganyan, and C. Sotova, “Influence of Thickness of Multilayered Nano-Structured Coatings Ti-TiN-(TiCrAl)N and Zr-ZrN-(ZrCrNbAl) N on Tool Life of Metal Cutting Tools at Various Cutting Speeds,” Coatings, vol. 8, no. 1, р. 44, 2018.
E. A. Levashov, A. G. Merzhanov, and D. V. Shtanskv, “Advanced technologies, materials and coatings developed in scientific-educational center of SHS,” Galvanotechnik, vol. 100, pр. 2102-2114, 2009.
J. Gu, G. Barber, S. Tung, and R.-J. Gu, “Tool life and wear mechanism of uncoated and coated milling inserts,” Wear, vol. 225-229, pр. 273-284, 1999.
A. A. Vereschaka, S. N. Grigoriev, N. N. Sitnikov, G. V. Oganyan, and A. Batako, “Working efficiency of cutting tools with multilayer nano-structured Ti-TiCN-(Ti,Al)CN and Ti-TiCN-(Ti,Al,Cr) CN coatings: Analysis of cutting properties, wear mechanism and diffusion processes,” Surf. Coat. Technol. vol. 332, pр. 198-213, 2017.
Y. Tamerabeta, M. Briouaa, M. Tamerabeta, and S. Khoualdia, “Experimental Investigation on Tool Wear Behavior and Cutting Temperature during Dry Machining of Carbon Steel SAE 1030 Using KC810 and KC910 Coated Inserts,” Tribol. Ind., vol. 40, pр. 52-65, 2018.
В. Б. Тарельник, та ін., Підвищення стійкості різального інструмента технологічними методами, навч. посіб. Суми, Україна: Університетська книга, 2011, 189 с.
М. Л. Шуляк, В. Б. Тарельник, Є. М. Гецович, О. О. Василенко, А. О. Доценко, «Зміцнення металорізальних інструментів електроіскровим легуванням пучком електродів,» Вісник Сумського національного аграрного університету, вип. 1, № 55, с. 111-116.
В. Б. Тарельник, Д. Б. Глушкова, О. П. Гапонова, Н. В. Тарельник, А. О. Доценко, і С. В. Павловський, «Спосіб зміцнення металорізальних інструментів», Патент України на корисну модель № 158217, МПК B23H9/00, B23P15/00., Опубл. 08.01.2025, Бюл. № 2/2025.
О. П. Гапонова, Н. В. Тарельник, В. Б. Тарельник, Т. І. Жиленко, О. М. Мисливченко, В. В. Дудченко, Н. Р. Голуб «Спосіб підвищення зносостійкості сталевих деталей обладнання, яке працює в умовах радіаційного випромінювання», Патент України на корисну модель № 152967, МПК (2023.01), B23H 1/06. / опубл. 03.05.2023, Бюл. № 18.
##submission.downloads##
-
pdf
Завантажень: 0
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, оскільки це сприяє продуктивним обмінам, а також швидшому і ширшому цитуванню опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
