DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2021.4(35).44-53

Strengthening of Aluminum Alloy Parts by Micro-Arc Oxidation

Yuriy Kuleshkov, Mykhailo Krasota, Timofey Rudenko, Ruslan Osin, V. Kroshka

About the Authors

Yuriy Kuleshkov, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: kul090455@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-6492-6919

Mykhailo Krasota, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: krasotamv@ukr.net, ORCID ID: 0000-0001-8791-3264

Timofey Rudenko, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: r-t-v@mail.ua, ORCID ID: 0000-0001-6879-7624

Ruslan Osin, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: ruslan_osin@ukr.net, ORCID ID: 0000-0002-8927-5363

V. Kroshka, master, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine

Abstract

The purpose of the research is to analyze the scientific and technical information to determine the possibility of strengthening the parts of aluminum alloys by microarc oxidation, in particular gear pump housings. The article presents the results of the analysis of possibility of using a new method of hardening roboczych surfaces - micro-arc oxidation to enhance the wear resistance of working surfaces of parts made of aluminum alloys, in particular housings, gear pumps NSH. The paper describes the essence of the process of hardening parts by microarc oxidation, presents the main physical and mechanical characteristics of the hardening coating. It is noted that the adhesion strength and mechanical properties of the coating largely depend on the state of the surface to be strengthened, in particular, on the method of pretreatment. At the same time, it was found that the strengthening coating of the metal after plastic deformation has a greater adhesion strength, greater thickness and hardness. The paper presents the basic information about microarc oxidation, which, according to the authors, will contribute to the development of the method in the poorly studied method of hardening in repair production. It can be concluded that the ceramic coatings obtained by microarc oxidation can be recommended for the restoration and strengthening of aluminum parts of gear pumps, in particular the pump housing.

Keywords

microarc oxidation, hardening of aluminum alloys, plastic deformation, adhesion strength, wear resistance, microhardness of the coating, cermet

Full Text:

PDF

References

1. Nikolaev, А.В., Markov, G.А. & Peshevickiy, В.I. (1977). Novoe yavlenie v elektrolize [A new phenomenon in electrolysis]. Izv. СО АN SSSR. Seriy "Himicheskie nauki" – Izv. Siberian Branch of the USSR Academy of Sciences. Series "Chemical Sciences". Vol. 5, № 12. 32-34. [in Russian].

2. Yakovlev, S.Y., Kraveckiy, G.L. & Drugov, P.N. (1992). Mikrodugovoy elektroliz na ugolnuh materialah [Microarc electrolysis on coal materials]. Vestnik MVTU im. Baumana. Seriy "Mashinostroenie" – Vestnik MVTU im. Bauman. Series "Mechanical Engineering". 25-34. [in Russian].

3. Pavlus, S.G., Sobornitskiy, V.Y. & Sheprut, U.А. (1987). Dielektricheckie svousnva anodno-iskrovuh silikatnuh pokrutii na aluminiy [Dielectric properties of anode-spark silicate coatings on aluminum]. Elektronnay obrabotka materialov – Electronic material processing. № 3. 34-36. [in Russian].

4. Markov, G.А., Belevancev, V.I., Terleeva, О.P., Shuleyko, Е.К. & Slonova, А.I. (1992). Mikrodugovoe oksidirovanie [Microarc oxidation]. Vestnik MVTU im. Baumana. Seriy "Mashinostroenie" – Vestnik MVTU im. Bauman. Series "Mechanical Engineering". № 1. 34- 56. [in Russian].

5. Batishev, А.N., Novikov, А.N. & Kuznecov, U.А. (1996). Vosstanovlenie aluminievuh detaley selskohozyustvennoy tehniki mikrodugovum oksidirovaniem [Restoration of aluminum parts of agricultural machinery by micro-arc oxidation]. Inzhenerno-tehnicheskoe obespechenie APK – Engineering and technical support of the AIC. № 4. 18-19 [in Russian].

6. Chernenko, V.I., Snezhko, L.А. & Potapova, I.I. (1991). Poluchenie pokrutiy anodno-iskrovum elektrolizom [Preparation of coatings by anode-spark electrolysis]. Moskow: Himiy [in Russian].

7. Snezhko, L.А. & Chernenko, V.I. (1983). Energeticheskie parametruprocessa polucheniy oksidnuh pokrutiy na alyminii v rezhime iskrovogo razryada [Energy parameters of the process of obtaining oxide coatings on aluminum in the spark discharge mode]. Electronnay obrabotka materialov – Electronic material processing. № 2. 25-28. [in Russian].

8. Van Tran Bao. (1978). Mehanizm anodnogo iskrovogo osazhdeniya metallov [Mechanism of anodic spark deposition of metals]. Referativnuy zhurnal "Himiy" – Abstract journal "Chemistry". № 1. 41 [in Russian].

9. Snezhko, L.А., Udovichenko, U.B. & Tihaya, L.S. (1989). Svoystva anodno-iskrovuh pokrutiy sformirovanuh na splavah aluminiyiz shelochuh elektrolitov [Properties of anode-spark coatings formed on aluminum alloys from alkaline electrolytes]. Fizika I himiy obrabotki materialov – Physics and Chemistry of Material Processing. № 3. 93-96. [in Russian].

10. Fedorov, V.А. (1992). Modificirovanie mikrodugovum oksidirovaniem poverhnosnogo sloya detaley [Modification of the surface layer of parts by microarc oxidation]. Svarochnoe proizvodstvo – Welding production. № 8. 29-30. [in Russian].

11. Karakozov, E.S., Chavdarov, А.B. &, Barukin, N.V. (1993). Mikrodugovoe oksidirovanie – perspektivnuy process polucheniya keramicheskih pokrutiy [Microarc oxidation - a promising process for obtaining ceramic coatings]. Svarochnoe proizvodstvo – Welding production. № 6. 4-7. [in Russian].

12. Novikov, А.N., Batishev, А.N., Kuznecov, U.А. & Kolomeychenko, А.V. (2001). Vosstanovlenie i uprochnenie detaley iz aluminievuh splavov mikrodugovum oksidirovaniem [Recovery and strengthening of aluminum alloy parts by micro-arc oxidation]. Orel: Orel GAU [in Russian].

13. Kazancev, I.А., Chufistov, О.Е., Golovanova, N.V., Utkin, А.А. & Simcov, V.V. (1998). Vliyanie microdugovogo oksidirovaniz na fazovuy sostav i svoystva pokrutiy aluminiy [Effect of microarc oxidation on the phase composition and properties of aluminum coatings]. Mat. 4 sobraniya metallovedov Rossii. Ch. I. - Penza: Privolzhskiy dom znaniy. P.105-107. [in Russian].

14. Kuznecov, U.А. (2001). Iznosostoykost pokrutiy pri mikrodugovom oksidirovanii aluminievuh splavov [Wear resistance of coatings during microarc oxidation of aluminum alloys]. Ispolzovanie nauchnogo potenciala vuzov v reshenii problem nauchnogo obespecheniya APK v Rossii: Materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferencii. Orel GAU, P. 229-230. [in Russian].

15. Novikov, А.N. (2001). Tehnologicheskie osnovy vosstanovleniya i uprochneniya detaley selskohozyastvennoy tehniki iz aluminievuh splavov elektrohimicheskimi sposobami [Technological bases of restoration and strengthening of agricultural machinery parts from aluminum alloys by electrochemical methods]. Оrel: Orel GAU [in Russian].

16. Fedorov, V.А. & Velikoselskaya, N.D. (1989). Vliyanie mikrodugovogo oksidirovaniya na iznosostoykost aluminievuh splavov [Effect of microarc oxidation on the wear resistance of aluminum alloys]. Trenie i iznos – Friction and wear. Vol. 10, №3. 521-524. [in Russian].

17. Snezhko, L.А. (1988). Impulsnuy rezhim dlya polucheniya silikatnuh pokrutiy v iskrovom razryde [Pulse mode for obtaining silicate coatings in a spark discharge]. Zashita metallov – Protection of metals. Vol. 16, № 3.365. [in Russian].

18. Malushev, V.N., Buluchev, S.N. & Markov, G.А. 1985). Fiziko-mehanicheskie harakteristike i iznosostoykost pokrutiy, nanesennuh metodom mikrodugovogo oksidirovaniya [Physico-mechanical properties and wear resistance of coatings deposited by the method of micro-arc oxidation]. Fizika I himiya obrabotke materialov – Physics and Chemistry of Material Processing. № 1. 82-87. [in Russian].

19. Fedorov, V.А. & Velikoselskaya, N.D. (1991). Vzaimosvyz fazovogo sostava i svoustv uprochnennogo sloya, poluchaemogo pri mikrodugovom oksidirovanii aluminievuh splavov [The relationship between the phase composition and properties of the hardened layer obtained by microarc oxidation of aluminum alloys]. Himicheskoe i neftyanoe mashinostroenie – Chemical and petroleum engineering. №3. 29-30. [in Russian].

20. Petrosyanc, А.А., Malushev, V.N., Fedorov, V.А. & Markov, G.А. (1984). Kinetika iznashivaniya pokrutiy, nanesennuh metodom mikrodugovogo oksidirovaniya [The kinetics of wear of the coatings deposited by the method of micro-arc oxidation]. Trenie i iznos – Friction and wear. Vol. 5, № 2. 350-354 [in Russian].

21. Кuznecov, U.А. Korovin, А.Y. (2001). Vosstanovlenie detaley gazotermicheskimi pokrutiyami s posleduyshim mikrodugovum oksidirovaniem [Restoration of parts by gas-thermal coatings with subsequent hardening by micro-arc oxidation]. Razvitie sela i socialnaya politika v usloviyah rinochnoy ekonomiki: Materialu mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferencii posveshennoy 70-leiyu MGAU. Moskowа: МGAU im. V.P. Gorychkina,. Issue. 1. 143-144. [in Russian].

22. Korovin, А.Y. (2003). Tehnologiya vosstanovleniya i uprochneniya detaley gidravlicheskih shesterennuh nasosov tipa NSh mikrodugovum oksidirovaniem [Technology of restoration and strengthening of parts of hydraulic gear pumps of the NSh-U type by micro-arc oxidation]. Candidate's thesis. Orlovskiy gosudarstvennjuy agrarnuy universitet. Orel [in Russian].

GOST Style Citations

  • Николаев А.В., Марков Г.А., Пещевицкий В.И. Новое явление в электролизе. Изв. СО АН СССР. Серия "Химические науки". 1977. Вып. 5, № 12. С. 32-34.
  • Яковлев С.Я., Кравецкий Г.Л., Другов П.Н. Микродуговой электролиз на угольных материалах. Вестник МВТУ им. Баумана. Серия "Машиностроение". 1992. С. 25-34.
  • Павлюс С.Г., Соборнитский В.Я., Шепрут Ю.А. Диэлектрические свойства анодно-искровых силикатных покрытий на алюминии. Электронная обработка материалов. 1987. № 3. С. 34-36.
  • Микродуговое оксидирование. / Марков Г.А., Белеванцев В.И., Терлеева О.П., Шулейко Е.К., Слонова А.И. Вестник МВТУ им. Баумана. Серия "Машиностроение". 1992. № 1. С. 34- 56.
  • Батищев А.Н., Новиков А.Н., Кузнецов Ю.А. Восстановление алюминиевых деталей сельскохозяйственной техники микродуговым оксидированием. Инженерно-техническое обеспечение АПК. 1996. № 4. С. 18-19.
  • Черненко В.И., Снежко Л.А., Потапова И.И. Получение покрытий анодно-искровым электролизом. Москва: Химия, 1991. 128 с.
  • Снежко Л.А., Черненко В.И. Энергетические параметры процесса получения оксидных покрытий на алюминии в режиме искрового разряда. Электронная обработка материалов. 1983. № 2. С. 25-28.
  • Ван Тран Бао и др. Механизм анодного искрового осаждения металлов. Реферативный журнал "Химия". 1978. № 1. С. 41.
  • Снежко Л.А., Удовиченко Ю.В., Тихая Л.С. Свойства анодно-искровых покрытий, сформированных на сплавах алюминия из щелочных электролитов. Физика и химия обработки материалов. 1989. № 3. С. 93-96.
  • Федоров В.А. Модифицирование микродуговым оксидированием поверхностного слоя деталей. Сварочное производство. 1992. № 8. С. 29-30.
  • Каракозов Э.С., Чавдаров А. В., Барыкин Н.В. Микродуговое оксидирование - перспективный процесс получения керамических покрытий. Сварочное производство. 1993. № 6. С. 4-7.
  • Восстановление и упрочнение деталей из алюминиевых сплавов микродуговым оксидированием. / Новиков А.Н., Батищев А.Н., Кузнецов Ю.А., Коломейченко А.В. Орел: Орел ГАУ, 2001. 99 с.
  • Казанцев И.А., Чуфистов О.Е., Голованова Н.В., Уткин А.А., Симцов В.В. Влияние микродугового оксидирования на фазовый состав и свойства покрытий алюминия. Мат. 4-го собрания металловедов России. Ч. I. Пенза: Приволжский Дом знаний, 1998. С. 105-107.
  • Кузнецов Ю.А. Износостойкость покрытий при микродуговом оксидировании алюминиевых сплавов. Использование научного потенциала вузов в решении проблем научного обеспечения АПК в России: материалы Междунар. науч.-практ. конф. ОрелГАУ, 2001. С. 229-230.
  • Новиков А.Н. Технологические основы восстановления и упрочнения деталей сельскохозяйственной техники из алюминиевых сплавов электрохимическими способами. Орел: ОрелГАУ, 2001. 233 с.
  • Федоров В.А, Великосельская Н.Д. Влияние микродугового оксидирования на износостойкость алюминиевых сплавов. Трение и износ. 1989. Т. 10, №3. С. 521-524.
  • Снежко Л.А. Импульсный режим для получения силикатных покрытий в искровом разряде. Защита металлов. 1988. Т. 16, № 3. С. 365.
  • Малышев В.Н., Булычев С.Н., Марков Г.А. Физико-механические характеристики и износостойкость покрытий, нанесенных методом микродугового оксидирования. Физика и химия обработки материалов. 1985. № 1. С. 82-87.
  • Федоров В.А., Великосельская Н.Д. Взаимосвязь фазового состава и свойств упрочненного слоя, получаемого при микродуговом оксидировании алюминиевых сплавов. Химическое и нефтяное машиностроение. 1991. №3. С. 29-30.
  • Петросянц А.А., Малышев В.Н., Федоров В.А., Марков Г.А. Кинетика изнашивания покрытий, нанесенных методом микродугового оксидирования. Трение и износ. 1984. Т. 5, № 2. С. 350-354.
  • Кузнецов Ю.А., Коровин А.Я. Восстановление деталей газотермическими покрытиями с последующим упрочнением микродуговым оксидированием. Развитие села и социальная политика в условиях рыночной экономики: материалы Междунар. научн.-практ. конф., посвященной 70-летию МГАУ. Москва: МГАУ им. В.П. Горячкина. 2001. Ч. 1. С. 143-144.
  • Коровин А.Я. Технология восстановления и упрочнения деталей гидравлических шестернных насосов типа НШ-У микродуговым оксидированием: дис. ... канд. техн. наук: / Орловский гос. аграрный ун-т. Орел, 2003. 137 с.
  • Copyright (c) 2021 Yuriy Kuleshkov, Mykhailo Krasota, Timofey Rudenko, Ruslan Osin, V. Kroshka