Transport engineering Transport engineering Транспортное машиностроение 2782-5957 104181 10.30987/2782-5957-2025-9-28-37 Транспортные системы Transport systems Транспортные системы PROSPECTS FOR THE USE OF ELECTRIC SPARK ALLOYING ON THE WORKING SURFACES OF LOCOMOTIVE BOGIE PARTS ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ НА РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЯХ ДЕТАЛЕЙ ТЕЛЕЖЕК ЛОКОМОТИВОВ Жулдыбин Андрей Аркадьевич Zhuldybin Andrey Arkadievich arkad1998@mail.ru https://orcid.org/0000-0001-7992-1694 Владимиров Александр Андреевич Vladimirov Aleksandr Andreevich vladimirov.al.an@yandex.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Шаповалов Антон Иванович Shapovalov Anton Ivanovich shapowalow130477@yandex.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Старооскольский технологический институт им. А.А. Угарова (филиал) Национального исследовательского технологического университета «МИСИС» Россия Stary Oskol Technological Institute of NUST MISIS Russian Federation Старооскольский технологический институт им. А.А. Угарова (филиал) Национального исследовательского технологического университета «МИСИС» Старый Оскол Россия Starooskolsky Technological Institute (branch) of MISIS Stary Oskol Russian Federation Старооскольский технологический институт им. А.А. Угарова (филиал) Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» Старый Оскол Россия Stary Oskol Technological Institute named after A.A. Ugarov (branch) of the National Research Technological University "MISiS" Stary Oskol Russian Federation 30 09 2025 30 09 2025 2025 9 28 37 11 07 2025 15 07 2025 https://bstu.editorum.ru/en/nauka/article/104181/view

Цель исследования заключается в возможности применения механизированной электроискровой обработки рабочих поверхностей деталей тележек тепловозов, подверженных высокому контактному давлению, истиранию, абразивному изнашиванию. Задача, решению которой посвящена статья заключается в повышении эксплуатационных характеристик деталей тележек тепловозов методом замены поверхностной термической обработки на поверхностное упрочнение механизированной электроискровой обработкой в защитной среде, с обеспечением характеристик не ниже заданных. Методы исследования. Теоретический анализ литературных источников по теме формирования электроискровых покрытий на рабочих поверхностях деталей машин, как в ручном режиме, так и механизированным, применяемых электродных материалов, частотно-энергетических режимов легирования, применяемых охлаждающих и защитных газообразных сред и обеспечиваемого в таких условиях упрочнения комплекса свойств: толщины покрытия, микротвердости, шероховатости. Новизна работы заключается в том, что разработаны комбинации режимов электроискрового легирования, охлаждающей и защитной среды, обеспечивающие формирование на рабочих поверхностях деталей износостойкие покрытия. Практическая значимость состоит в разработке технологии механизированной электроискровой обработки, которая позволит получать на поверхностях деталей требуемые эксплуатационные характеристики. Результаты исследования. В результате проведенного теоретического анализа были определены и представлены перспективы применения механизированного электроискрового упрочнения рабочих поверхностей деталей для обеспечения требуемых эксплуатационных характеристик. Выводы: одним из перспективных направлений современного машиностроения является разработка технологий восстановления с упрочнением деталей машин и оборудования с целью повышения эксплуатационных характеристик. Особое внимание уделяется перспективам применения механизированной электроискровой обработки в защитных средах газообразного типа. Обосновывается предположение о целесообразности создания комплексной технологии поверхностного упрочнения электроискровым легированием, позволяющей обеспечивать на поверхности детали требуемые эксплуатационные характеристики на рабочих поверхностях деталей машин.

The study objective is to explore the possibility of using mechanized electric spark treatment of the working surfaces of diesel locomotive bogies exposed to high contact pressure, abrasion, and abrasive wear. The task to which the paper is devoted is to improve the performance characteristics of diesel locomotive bogie parts by replacing surface heat treatment with surface hardening by mechanized electric spark treatment in a protective environment, ensuring characteristics not lower than those specified. Research method include theoretical analysis of literature sources on forming electric spark coatings on the working surfaces of machine parts, both in manual and mechanized mode, applied electrode materials, frequency-energy alloying modes, applied cooling and protective gaseous media and the hardening of properties provided in such conditions: coating thickness, microhardness, roughness. The novelty of the work is in the fact that combinations of modes of electric spark alloying, cooling and protective media are developed, ensuring the formation of wear-resistant coatings on the working surfaces of parts. The practical significance is in the development of a technology for mechanized electric spark treatment, which will allow obtaining the required performance characteristics on the surfaces of parts. Study results. As a result of the theoretical analysis, the prospects for the use of mechanized electric spark hardening of the working surfaces of parts to ensure the required performance characteristics are found and presented. Conclusions: one of the promising areas of modern mechanical engineering is the development of recovery technologies with hardening of machine and equipment parts in order to improve performance. Special attention is paid to the prospects of using mechanized electric spark treatment in gaseous protective media. The assumption is substantiated about the expediency of creating a complex technology of surface hardening by electric spark alloying, which makes it possible to provide the required performance characteristics on the surface machine parts.

 электроискровое легирование тележка тепловоз упрочнение износостойкое покрытие восстановление шероховатость поверхность микротвердость сплав графит electric spark alloying bogie diesel locomotive hardening wear-resistant coating restoration roughness surface microhardness alloy graphite

Технология ремонта тепловозов: Учебник для техникумов ж.-д. трансп. / В.П. Иванов, И.Н. Вождаев, Ю.И. Дьяков, А.Я. Углинский; Под ред. В.П. Иванова. 2-е изд., перераб. И доп. М.: Транспорт, 1987. 336 с. Ivanov VP, Vozhdaev IN, Dyakov YuI, Uglinsky AYa. Technology of diesel locomotives repair: textbook for technical railway transport schools. 2nd ed. Moscow: Transport; 1987. Пойда А.А. Тепловозы: Механическое оборудование: Устройство и ремонт: Учебник для техн. Школ / А.А. Пойда, Н.М. Хуторянский, В.Е. Кононов. М.: Транспорт, 1988. 320 с.: ил., табл. Poida AA, Khutoryansky NM, Kononov VE. Diesel Locomotives: mechanical equipment: arrangement and repair: textbook for technicians. Moscow: Transport; 1988. Лазаренко Б.Р., Лазаренко Н.И. Электроискровая обработка токопроводящих материалов. М.: Изд-во АН СССР, 1959. 184 с. Lazarenko BR, Lazarenko NI. Electric spark trezatment of conductive materials. Moscow: Publishing House of the USSR Academy of Sciences; 1959. Лазаренко Б.Р., Лазаренко Н.И. Электрическая эрозия металлов. М.: Гостехиздат, 1946. (2). 32 с. Lazarenko BR, Lazarenko NI. Electrical erosion of metals. Moscow: Gostekhizdat; 1946. Лазаренко Н.И. О механизме образования покрытий при электроискровом легировании металлических поверхностей. Электронная обработка материалов. 1965, (1), 49-53. Lazarenko NI. On the mechanism of coating formation during electric spark alloying of metal surfaces. Electronic Processing of Materials. 1965;1:49-53. Мулин Ю.И., Ярков Д.В. Особенности образования износостойких покрытий при механизированном процессе электроискрового легирования // Электронная обработка материалов, 2004, № 5, С. 7-13. Mulin YuI, Yarkov DV. Features of forming wear-resistant coatings during e mechanized process of electric spark alloying. Electronic Processing of Materials. 2004;5:7-13. Коротаев Д.Н. Создание износостойких покрытий электроискровым легированием в окислительных и инертных средах с оптимизацией режимов и использованием твердосплавных электродов: специальность 05.02.01: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Коротаев Дмитрий Николаевич. Омск, 2009. 302 с. Korotaev DN. Creation of wear-resistant coatings by electric spark alloying in oxidizing and inert media with optimization of modes and use of carbide electrodes [dissertation]. [Omsk (RF)]: 2009. Лебедев М. П., Николенко С. В., Верхотуров А. Д., Сюй Н. А. Создание и исследование электродов на основе карбидов вольфрама и титана для механизированного электроискрового легирования // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. 2014. № 4(21). С. 20-36. Lebedev MP, Nikolenko SV, Verkhoturov AD, Suy NA. Creation and study of electrodes based on tungsten and titanium carbides for mechanized electric spark alloying.Vestnik Inzhenernoi shkoly DVFU, FEFU: School of Engineering Bulletin. 2014; 4(21):20-36. Лебедев М. П., Николенко С. В., Верхотуров А. Д., Сюй Н. А. Создание и исследование электродов на основе карбидов вольфрама и титана для механизированного электроискрового легирования // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. 2015. № 1(22). С. 89-100. Lebedev MP, Nikolenko SV, Verkhoturov AD, Suy NA. Creation and study of electrodes based on tungsten and titanium carbides for mechanized electric spark alloying. Vestnik Inzhenernoi shkoly DVFU, FEFU: School of Engineering Bulletin. 2015;1(22):89-100. Дашкевич В.Г. Возможности электроискрового легирования при создании функциональных слоев на стали / В.Г. Дашкевич, А.В. Ковальчук, И.В. Плетенев // Новые функциональные материалы, современные технологии и методы исследования: материалы 3-й Республиканской научно-технической конференции молодых ученых, 4-6 ноября 2014 г. Гомель: ИММС НАН Беларуси. С. 30-32. Dashkevich VG, Kovalchuk AV, Pletenev IV. Possibilities of electric spark alloying when creating functional layers on steel. Proceedings of the 3rd Republican Scientific and Technical Conference of Young Scientists, November 4-6, 2014: New Functional Materials, Modern Technologies and Research Methods; Gomel: IMS NAS of Belarus; 2014. p. 30-32. Электродные материалы для электроискрового легирования с минеральными и самофлюсующимися добавками / С.В. Николенко, Хосен Ри – Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2015. – 305 с. Nikolenko SV, Khosen Ri. Electrode materials for electric spark alloying with mineral and self-fluxing additives. Khabarovsk: Publishing House of the Pacific State University; 2015. Гадалов В.Н., Гвоздев А.Е., Стариков Н.Е., Романенко Д.Н., Филатов Е.А., Макарова И.А., Ворначева И.В. Применение электроискрового легирования электродными материалами на основе карбида вольфрама для наноструктурирования поверхности стали 35 [Электронный ресурс] // Известия Тульского государственного университета. Серия: Технические науки. – 2017. № 11-2. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-elektroiskrovogo-legirovaniya-elektrodnymi-materialami-na-osnove-karbida-volframa-dlya-nanostrukturirovaniya-poverhnosti (дата обращения: 02.07.2025). Gadalov VN, Gvozdev AE, Starikov NE, Romanenko DN, Filatov EA, Makarova IA, Vornacheva IV. Application of electroscribe deposition with electrode materials based on tungsten carbide for nanostructuring the surface of steel 35. Izvestiya Tula State University. Technical Sciences [Internet]. 2017;11-2 [cited 2025 Febr 07]. Available from: https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-elektroiskrovogo-legirovaniya-elektrodnymi-materialami-na-osnove-karbida-volframa-dlya-nanostrukturirovaniya-poverhnosti. Тарельник В.Б., Паустовский А.В., Ткаченко Ю.Г., Марцинковский В.С., Белоус А.В., Коноплянченко Е.В., Гапонова О.П. Электроискровое легирование графитом стальных поверхностей: технология, свойства, применение // Электронная обработка материалов, 2017, 53(4), 1-10. Tarelnik VB, Paustovsky AV, Tkachenko YuG, Martsinkovsky VS, Belous AV, Konoplyanchenko EV, Gaponova OP. Electric spark graphite alloying of steel surfaces: technology, properties, application. Electronic Processing of Materials. 2017;53(4):1-10. Денисов Л.В., Бойцов А.Г., Силуянова М.В. Обеспечение эксплуатационных свойств деталей и узлов газотурбинного двигателя локальным поверхностным легированием // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2018. Т. 17, № 2. С. 58-67. DOI: 10.18287/2541-7533-2018-17-2-58-67 Denisov LV, Boytsov AG, Siluyanova MV. Assuring performance characteristics of gas-turbine engine parts and assemblies using electorospark doping. Vestnik of Samara University. Aerospace and Mechanical Engineering. 2018;17(2):58-67. DOI: 10.18287/2541-7533-2018-17-2-58-67 Богданов А.А., Процив В.В., Пацера С.Т., Дербаба В.А. Алгоритм выбора материала электрода при электроискровом легировании деталей. Вісник ХНАДУ, вип. 88, 2020, т. І, с. 113-118. Bogdanov AA, Protsiv VV, Patsera ST, Derbaba VA. Algorithm for choosing the electrode material during electric spark alloying of parts. Bulletin of Kharkov national Automobile and Highway University. 2020;88(I):113-118. Глушко, С.П. Исследование технологии электроискрового нанесения покрытий, легирования и упрочнения, С.П. Глушко // Advanced Engineering Research. 2021. Т. 21, № 3. С. 253–259. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2021-21-3-253-259 Glushko SP. Investigation of the electrospark coating, alloying and strengthening. Advanced Engineering Research [Internet]. 2021;21(3):253-259. Available from: https://doi.org/10.23947/2687-1653-2021-21-3-253-259. Юхин Н.А. Механизированная дуговая сварка плавящимся электродом в защитных газах (MIG/MAG) / Н.А. Юхин. М.: СОУЭЛО, 2002. 72 с. Yukhin NA. Mechanized arc welding with a melting electrode in protective gases (MIG/MAG). Moscow: SOWELO; 2002. Ким В.А., Коротаев Д.Н. Газовая среда – фактор упрочнения при электроискровом легировании // Электронная обработка материалов. Кишинев. 1998. С. 37-43. Kim VA, Korotaev DN. Gas medium is a hardening factor in electrospark alloying. Chisinau: Electronnaya Obrabotka Materialov; 1998. Коротаев, Д.Н. Влияние газовых сред на технологические возможности электроискрового легирования: дис. канд. техн. наук: 05.02.01 / Коротаев Дмитрий Николаевич. Благовещенск, 1998. 203 с.: ил. Korotaev DN. Influence of gas media on the technological capabilities of electrospark alloying [dissertation]. [Blagoveshchensk (RF)]; 1998.