«Рисунок 3 – Формоизменение заготовки на прессе R5000 первой опытной партии: а – форма заготовки и пятно контакта с инструментом деформации в программном комплексе Deform 3D, б – форма заготовки, ...»

а

б

Рисунок 3 – Формоизменение заготовки на прессе R5000

первой опытной партии:

а – форма заготовки и пятно контакта с инструментом деформации

в программном комплексе Deform 3D, б – форма заготовки, полученная

в результате промышленной апробации

С целью дальнейшего совершенствования калибровки было сформулировано следующее требование к процессу – необходимость калибрования поковки, обеспечивая ее осевую симметрию, и повышение точности

размеров черновой поковки. Успешное решение поставленной задачи позволит уменьшить массу заготовки, повысить точность чернового колеса, уменьшить припуски на полнопрофильную механическую обработку, повысить надежность процесса механической обработки чернового колеса и чистоту поверхности, а также уменьшить затраты на полнопрофильную механическую обработку .

Исследование упрочнения карбидоборидом алюминиевого сплава АЛэлектроискровым и лазерным способами Казин А. А .

Белозеров Л. С .

Плещев В. П .

Купцов С. Г., канд. техн. наук, доц .

Магомедова Р. С., канд. техн. наук, доц .

УрФУ, г. Екатеринбург В статье рассмотрено влияние параметров электроискрового легирования карбидоборидом титана и последующей лазерной обработке на технологические свойства нанесенного электроискрового покрытия. В качестве испытуемого образца использовали алюминиевый слав АЛ-9. Была проведена электроискровая обработка и выполнено исследование физико-механических свойств нанесенного покрытия из карбидорида титана (прирост массы, шероховатость, толщина, сопротивление абразивному износу) .

Для улучшения качества покрытия, проведена обработка полученного электроискрового покрытия лазером с повторным исследованием физико-механических свойств гибридного электроискрового лазерного покрытия. После проведенных испытаний по нанесению покрытия, сделана металлография образцов, а также проведены испытания на твердость .

Ключевые слова: электроискровое легирование; покрытие; упрочнение; лазерная обработка; карбидоборид; износостойкость .

Способ электроискрового легирования (ЭИЛ) позволяет получать покрытия на металлических поверхностях различными токопроводящими материалами. Метод прост в техническом исполнении, обладает низкой энергоемкостью, имеет возможность локального нанесения покрытий из любых токопроводящих материалов [2, с. 51–54]. Метод электроэрозионной обработки заключается в том, что в процессе происходит полная эрозионная ЭИ (электроискровая обработка) поверхностей двух электродов, один из которых является обрабатываемой деталью, а другой – электродом-инструментом. Под воздействием высоких температур в зоне разряда происходит нагрев, расплавление и частичное испарение металла электрода, а на обрабатываемой поверхности формируется измененный поверхностный слой, т.е. происходит перенос материала анода на катод. В результате перечисленных выше процессов при ЭИЛ происходит повышение твердости, прочности, износостойкости упрочняемого изделия. Метод не требует специальной подготовки обрабатываемых поверхностей, позволяет производить обработку материала различных размеров и конфигураций, изготовленных из различных сталей, отличается простотой применяемого оборудования и достаточно высокой производительностью [3, с. 56–66] .

В данной работе в качестве экспериментальных образцов использованы пластины из алюминия АЛ-9 и контрольный образец (К) из такого же сплава, в качестве электродов для ЭИЛ использован электрод из карбидоборида титана, полученный в работах Сумина В .

И. методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) [1]. Химические составы исходных шихт, продуктов и фазовый состав электродов для ЭИЛ приведен в табл. 1 [1]. На поверхность образца наносится покрытие из материала карбидоборид, методом ЭИЛ на установке Элитрон – 52А». Режимы ЭИ нанесения приведены в табл. 2. Свойства полученных покрытий приведены в табл. 3, табл. 4. Обработанные ЭИ поверхности испытывали на сопротивление износу по методу Хаворда-Бринелля. На свободном абразиве (речной песок). Результаты испытаний приведены в табл. 5. Наиболее высокой износостойкостью обладают образцы 2А и 3А .

На образцы поочередно наносилось ЭИ покрытие различными режимами материалом карбидоборид, потом следовала обработка лазером, режим тт-6, напряжение U=320B, утяжка=8, длительность импульса – 7 мс .

–  –  –

На графике 1 представлено изменение массы mот времени. Износоустойчивость характеризуется скоростью износа (тангенсом наклона, который принят за критерий сопротивления износоустойчивости). Коэффициенты износа после ЭИ обработки в начальный период и в установившемся режиме приведены в табл. 5 .

Очевидно, что во всех случаях износоустойчивость упрочненной поверхности намного выше, чем поверхность контрольного образца от 2 до 5 раз .

Таблица 5 Коэффициенты износа после электроискровой обработки

–  –  –

Проведенные лабораторные и промышленные испытания показали, что режимы RC-2 и RC-3 наиболее эффективные для повышения износоустойчивости при трении. Обработка образцов проводилась лазерным оборудованием системы «HTF100». Такая обработка не воздействует на образцы. Деформации находятся на минимальном уровне. Высокая точность позволяет максимально качественно обработать поверхность образцов, получить более гладкую и ровную поверхность после покрытия, практически не теряя массу. Результаты испытаний на износостойкость приведены в табл. 6, и на графике 2 .

Таблица 6 Коэффициенты износа после лазерной обработки

–  –  –

Были проведены металлографические исследования. На каждый образец наносилось ЭИ покрытие карбидоборидом, а так же поверхность подвергалась обработке лазером. На рисунках показаны образцы после ЭИ легирования, и после лазерной обработки при 100-кратном увеличении .

Металлографические исследования показали, что после ЭИ обработки покрытие имеет достаточно высокую шероховатость, трещины и поры. Лазерная обработка улучшает качество покрытия, уменьшает количество пор и трещин .

–  –  –

Рисунок 2. Покрытие после лазерной обработки, образец 1А

Обсуждение экспериментальных результатов:

Как следует из вышеприведенных экспериментальных результатов, наилучшую износоустойчивость после ЭИ легирования показали образцы 2А и 3А, после лазерной обработки образцы 1А, 2А и 4А.

Это объясняется следующим:

1. Шероховатость значительно снижается, следовательно, износ за счет трения уменьшается .

2. Микротвердость покрытий существенно превосходит микротвердость контрольного образца .

3. Лазерная обработка ЭИ покрытия положительно влияет на несплошность электроискрового покрытия, как бы разглаживая его неровности и выпуклости, равномерно по поверхности основы, что приводит в целом к улучшению качества покрытия – снижение шероховатости, увеличение твердости и износостойкости .

Вывод:

1. Проведена гибридная искровая лазерная обработка алюминиевых образцов. Данная обработка значительно увеличивает износоустойчивость образцов. Лазерная обработка значительно уменьшает шероховатость искровой обработки, что является удовлетворительным результатом .

2. Определены оптимальные параметры нанесения ЭИ и лазерного покрытия .

Износостойкость упрочненных пластин намного превысила износостойкость неупрочненных .

Библиографический список

1. Сумин В.И. «Самoраспрoстраняющийся высокотемпературный синтез карбидоборидов титана, разpаботка и примeнение изнoсостойких компoзиционных сплaвов на их основе». 1978г .

2. Верхотуров А.Д., Драчинский А.С., Подчерняева И.А. и др. «О физической природе эрозии и формирования поверхностного слоя приэлектроискровом легировании молибдена пористыми электродами железа.// Порошковая металлургия». 1983. – №12. – С .

51–54 .

3. Лазаренко Н.И. «Технологический процесс изменения исходных свойств металлических поверхностей электрическими импульсами». Электроискровая обработка металлов. М.: Изд-во АН СССР. 1960. Вып. 2. – С.56–66 .

4. Лазаренко Н.И. «Электроискровое легирование металлических поверхностей». М.: Машиностроение. 1976. – С. 44 .

5. Лазаренко Н.И. «Изменение исходных свойств поверхностей катода под действием искровых электрических импульсов, протекающих в газовой среде». В сб. Электроискровая обработка металлов. Вып.1. Изд-во АНСССР. М., 1957. – С. 70–94 .

–  –  –

В работе рассмотрены основные альтернативные виды продуктов из каменноугольной смолы пековому коксу (как невостребованному на рынке, процесс производства которого имеет негативные воздействия на экологию). Такие как изотропный кокс (прокаленный инепрокаленный, сырье для конструкционных графитов), высокотемпературный пек, мезофазные порошки (как сырье получения сверхпрочных, высокоплотных графитов), игольчатый кокс (сырье для графитированных электродов), мезофазные пеки, качественные пропиточные пеки и пеки-связующие. Выбор сделан в пользу игольчатого кокса, как наиболее дорогого и востребованного на рынке продукта. Показаны основные технические и качественные характеристики игольчатого кокса. Приведен анализ мирового рынка игольчатого кокса и графитированных электродов, доказана необходимость создания собственного производства игольчатого кокса в России .

Даны сведения об основных мировых производителях игольчатого кокса и типах выпускаемого кокса. Представлена схема получения игольчатого кокса на примере производства компании Sinosteel Corporation (Китай). Процесс состоит из трех основных стадий: предварительная подготовка сырья, замедленное коксование и прокаливаниеготовой продукции. Приведены основные качественные характеристики получаемого кокса, материальный баланс, экономический эффект. Доказана экономическая целесообразность проекта .

Ключевые слова: каменноугольная смола, игольчатый кокс, пек, производство.