The object of research, development or design (in Russian) : Объектом исследования является – конструкционные и инструментальные стали, технология электролитно-плазменного борирования материалов.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Зерттеу нысаны – құрылымдық және аспаптық болаттар, сондай-ақ материалдарды электролиттік-плазмалық борлау технологиясы.

Aim of work (in Russian) : Разработка способа диффузионного термоциклического электролитно-плазменного борирования деталей горно-металлургического оборудования из легированной стали и изучение механизмов упрочнения в процессе борирования, которые способствуют повышению трибокоррозионных характеристик легированных сталей.

Aim of work (in Kazakh) : Қорытпаланған болаттан жасалған тау-кен-металлургиялық жабдық бөлшектеріне арналған диффузиялық термоциклдік электролиттік-плазмалық борлау тәсілін әзірлеу және борлау процесі барысында қатайтудың механизмдерін зерттеу, бұл өз кезегінде қорытпаланған болаттардың трибокоррозиялық сипаттамаларын арттыруға мүмкіндік береді.

Методы исследования (на русском) : Электролитно-плазменное упрочнение образцов стали проводили на лабораторной установке в НИЦ «Инженерия поверхности и трибология». Для изучения общего характера структуры использовали оптический микроскоп Olympus XB53. Морфологию и элементный состав образца, обработанного в электролитной плазме, исследовали на растровом электронном микроскопе SEM3200 (Китай), с приставкой энергодисперсионного микроанализа «Bruker». Рентгеноструктурные исследования образцов стали выполняли известными методами рентгеноструктурного анализа на дифрактометрах X’PertPRO. Измерение микротвердости образцов сталей проводили на приборе Метолаб 502. Трибологические испытания на трение скольжения проводили на трибометре TRB3 с использованием стандартной методики «шар-диск» (международные стандарты ASTM G 133-95 и ASTM G 99). Испытания образцов на абразивное изнашивание проводили на экспериментальной установке для испытаний на абразивное изнашивание при трении о не жестко закрепленные частицы абразива по схеме «вращающийся ролик – плоская поверхность» в соответствии с ГОСТ 23.208-79, который совпадает с американским стандартом АСТМ С 6568.

Методы исследования (на казахском) : Болат үлгілеріне электролиттік-плазмалық беріктендіру өңдеуі «Беттік инженерия және трибология» ғылыми-зерттеу орталығының зертханалық қондырғысында жүргізілді. Үлгілердің жалпы құрылымдық сипаттамасын зерттеу үшін Olympus XB53 оптикалық микроскопы қолданылды. Электролиттік плазмада өңделген үлгілердің морфологиясы мен элементтік құрамын талдау SEM3200 (Қытай) сканерлеуші электрондық микроскопында, Bruker энергия-дисперсиялық микроанализ құрылғысымен жүргізілді. Болат үлгілерінің рентгенқұрылымдық зерттеулері X’PertPRO дифрактометрлерінде рентгенқұрылымдық талдаудың белгілі әдістері арқылы орындалды. Болат үлгілерінің микрокаттылығын өлшеу Метолаб 502 аспабында жүзеге асырылды. Үйкеліс сынақтары трибологиялық зерттеулер үшін TRB3 трибометрінде стандартты «шар–диск» әдістемесі бойынша (ASTM G133-95 және ASTM G99 халықаралық стандарттарына сәйкес) жүргізілді. Абразивтік тозуға төзімділікті анықтау сынақтары айналмалы ролик – жазық бет сызбасы бойынша орындалған арнайы эксперименттік қондырғыда өткізілді. Сынақтар ГОСТ 23.208-79 стандартына сәйкес жүргізілді, ол ASTM C6568 американдық стандартына толық сәйкес келеді.

Obtained results and novelty (in Russian) : Был проведён комплекс теоретических и экспериментальных исследований, направленных на разработку и внедрение технологии диффузионного термоциклического электролитно-плазменного борирования (ДТЭПБ) для упрочнения деталей горно-металлургического и машиностроительного оборудования из легированных сталей. Полученные результаты подтвердили высокую научную и практическую значимость технологии, обеспечивающей эффективную замену дорогостоящих твёрдосплавных элементов на борированные стальные детали с аналогичными либо превосходящими эксплуатационными характеристиками.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Кешенді теориялық және эксперименттік зерттеулер жүргізіліп, олардың мақсаты — қорытпаланған болаттардан жасалған тау-кен-металлургиялық және машина жасау жабдықтарының бөлшектерін беріктендіруге арналған диффузиялық термоциклдік электролиттік-плазмалық борлау (ДТЭПБ) технологиясын әзірлеу және өндіріске енгізу болды. Алынған нәтижелер бұл технологияның ғылыми және тәжірибелік маңыздылығының жоғары екенін дәлелдеді. ДТЭПБ әдісі қымбат тұратын қатқыл қорытпалы элементтерді бірдей немесе одан да жоғары пайдалану сипаттамалары бар борланған болат бөлшектермен тиімді алмастыруға мүмкіндік берді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : В ходе реализации проекта разработана энергоэффективная технология диффузионного термоциклического электролитно-плазменного борирования (ДТЭПБ), предназначенная для упрочнения деталей горно-металлургического и машиностроительного оборудования, изготавливаемых из легированных сталей 30ХГСА и 40Х. Технология обеспечивает формирование равномерных боридных слоёв, характеризующихся высокой твёрдостью, износо- и коррозионной стойкостью, что позволяет эффективно заменять дорогостоящие твёрдосплавные вставки на борированные стальные элементы без снижения эксплуатационных характеристик. Разработанная конструкция модернизированной установки электролитно-плазменной обработки включает плазматрон с коническим соплом, обеспечивающим устойчивое горение разряда и равномерное распределение парогазовой оболочки. Проведён анализ вольт-амперных характеристик, на основании которого определены оптимальные режимы диффузионного термоциклического борирования: последовательность напряжений 320–200–160–50 В при трёх термоциклах. В качестве рабочего электролита выбран состав на основе Na₂B₄O₇·10H₂O и Na₂CO₃, обеспечивающий стабильность процесса, равномерное насыщение поверхности бором и высокую термостойкость получаемого слоя.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Жобаны іске асыру барысында қорытпаланған 30ХГСА және 40Х болаттарынан жасалған тау-кен-металлургиялық және машина жасау жабдықтарының бөлшектерін беріктендіруге арналған энергоүнемді диффузиялық термоциклдік электролиттік-плазмалық борлау (ДТЭПБ) технологиясы әзірленді. Бұл технология біркелкі боридтік қабаттардың түзілуін қамтамасыз етеді, олар жоғары қаттылығымен, тозуға және коррозияға төзімділігімен сипатталады. Осындай қасиеттердің арқасында қымбат тұратын қатқыл қорытпалы қосымшаларды борланған болат элементтермен тиімді алмастыруға мүмкіндік туады, әрі олардың пайдалану сипаттамалары төмендемейді. Модернизацияланған электролиттік-плазмалық өңдеу қондырғысының жаңартылған құрылымына коникалық саптамасы бар плазматрон енгізілді, ол разрядтың тұрақты жануын және бу-газ қабығының біркелкі таралуын қамтамасыз етеді. Жүргізілген вольт-амперлік сипаттамаларды талдау негізінде диффузиялық термоциклдік борлаудың оңтайлы режимдері анықталды: үш термоцикл кезінде 320–200–160–50 В тізбектелген кернеу. Жұмысшы электролит ретінде Na₂B₄O₇·10H₂O және Na₂CO₃ негізіндегі құрамы таңдалып, ол процестің тұрақтылығын, бормен біркелкі қанығуды және түзілген қабаттың жоғары термотұрақтылығын қамтамасыз ететіні анықталды.

Level of implementation (in Russian) : не внедрено

Level of implementation (in Kazakh) : Еңгізілмеген

Efficiency (in Russian) : Разработанная технология диффузионного термоциклического электролитно-плазменного борирования (ДТЭПБ) продемонстрировала высокую научно-техническую и экономическую эффективность при упрочнении конструкционных и инструментальных сталей, применяемых в горно-металлургическом и машиностроительном оборудовании. В результате внедрения оптимизированных режимов термоциклической обработки обеспечено формирование равномерных боридных слоёв (FeB + Fe₂B) толщиной до 200–300 мкм и микротвёрдостью до 2000 HV, что позволило существенно повысить эксплуатационные характеристики деталей. Экономическая эффективность технологии выражается в значительном снижении себестоимости изготовления и ремонта деталей за счёт замены дорогостоящих твёрдосплавных вставок (ВК8, ВК8В) на борированные стальные элементы. Такой подход позволяет уменьшить материальные затраты на 25–40 % при сохранении или улучшении эксплуатационных свойств. Кроме того, технология характеризуется меньшей энергоёмкостью — энергопотребление снижено на 15–20 % по сравнению с традиционными методами диффузионного борирования, что обеспечивает дополнительный ресурсосберегающий эффект.

Efficiency (in Kazakh) : Әзірленген диффузиялық термоциклдік электролиттік-плазмалық борлау (ДТЭПБ) технологиясы тау-кен-металлургиялық және машина жасау жабдықтарында қолданылатын құрылымдық және аспаптық болаттарды беріктендіру кезінде жоғары ғылыми-техникалық және экономикалық тиімділікті көрсетті. Термоциклдік өңдеудің оңтайландырылған режимдерін енгізу нәтижесінде қалыңдығы 200–300 мкм және микрокаттылығы 2000 HV дейін жететін біркелкі боридтік қабаттар (FeB + Fe₂B) түзіледі. Мұндай құрылым бөлшектердің пайдалану сипаттамаларын едәуір арттырып, олардың тозуға, коррозияға және температуралық әсерлерге төзімділігін күшейтеді. Технологияның экономикалық тиімділігі қымбат тұратын қатқыл қорытпалы кірістірулерді (ВК8, ВК8В) борланған болат элементтерімен алмастыру арқылы бөлшектерді дайындау және жөндеу құнын айтарлықтай төмендетуінде көрінеді. Бұл тәсіл материалдық шығындарды 25–40 % қысқартуға мүмкіндік береді, сонымен қатар өңделген бөлшектердің пайдалану қасиеттері сақталады немесе жақсарады. Бұдан бөлек, ДТЭПБ технологиясы энергияны аз тұтынуымен ерекшеленеді — энергия шығыны дәстүрлі диффузиялық борлау әдістерімен салыстырғанда 15–20 % төмен, бұл өз кезегінде қосымша ресурсты үнемдеу әсерін қамтамасыз етеді.

Field of application (in Russian) : Разработанная технология диффузионного термоциклического электролитно-плазменного борирования (ДТЭПБ) предназначена для упрочнения и восстановления деталей, работающих в условиях интенсивного абразивного, ударного и коррозионного износа. Она может применяться на предприятиях горно-металлургического, машиностроительного, нефтегазового и сельскохозяйственного профиля, где используется оборудование, подверженное повышенным механическим и термическим нагрузкам. Наиболее целесообразно использование технологии ДТЭПБ при обработке рабочих органов бурового, землеройного и дробильного оборудования — резцов буровых установок (типа РБМ-35, РБЦ-27), зубьев экскаваторных ковшей, долот, забурников, лемехов плугов и стрельчатых лап почвообрабатывающих машин. Применение борирования обеспечивает формирование износо- и термостойкого слоя, значительно увеличивающего срок службы инструмента при работе в агрессивных средах, содержащих абразивные частицы, а также при переменных динамических нагрузках.

Field of application (in Kazakh) : Әзірленген диффузиялық термоциклдік электролиттік-плазмалық борлау (ДТЭПБ) технологиясы абразивтік, соққылық және коррозиялық тозу жағдайларында жұмыс істейтін бөлшектерді беріктендіру мен қалпына келтіруге арналған. Бұл технологияны тау-кен-металлургиялық, машина жасау, мұнай-газ және ауыл шаруашылығы салаларына жататын кәсіпорындарда қолдануға болады, себебі бұл салаларда жоғары механикалық және термиялық жүктемелерге ұшырайтын жабдықтар кеңінен пайдаланылады. ДТЭПБ технологиясын бұрғылау, жер қазу және ұсақтау жабдықтарының жұмыс органдарын өңдеуде қолдану ең тиімді болып табылады. Атап айтқанда, ол РБМ-35 және РБЦ-27 типті бұрғылау қондырғыларының тістерін, экскаватор шөмішінің тістерін, долоттарды, забурниктерді, соқа түрендерін және топырақ өңдеу машиналарының стрелкалы лапаларын беріктендіруге қолданылады. Борлау нәтижесінде тозуға және жоғары температураға төзімді боридтік қабат түзіледі, ол құралдардың қызмет ету мерзімін айтарлықтай арттырады және абразивті бөлшектері бар агрессивті ортада, сондай-ақ айнымалы динамикалық жүктемелер жағдайында олардың сенімді жұмыс істеуін қамтамасыз етеді.