Delist.ru

Технологические и методологические основы формирования функциональных покрытий

Автор: Мулин Юрий Иванович

6. Установлено, что в поверхностных слоях образуются твердые растворы металлов, оксиды, нитриды металлов анода и катода, интерметаллиды и карбиды. Для разных пар электродов концентрационные кривые распределения легирующих элементов и компонентов сплавов в диффузионной области и области перемешивания в покрытиях имеют одинаковый вид.

7. Выявлено влияние энергетических параметров процесса ЭИЛ на изменения микроструктуры, шероховатости, микротвердости и эксплуатационных характеристик, получаемых покрытий при использовании различных анодных материалов:

– установлено, что повышение приведенной энергии Wп до 9,0 кДж/см2 способствует увеличению дисперсности блоков мозаичной структуры D, возникающих микронапряжений кристаллической решетки ?d/d, микротвердости Нµ и внутренних остаточных напряжений ?ост; при продолжительной обработке (Wп > 9,0 кДж/см2) вследствие накопления дефектов в структуре покрытий, достижения границы хрупкого разрушения tх происходит усталостное разрушение покрытий с уменьшением микротвердости; на этом этапе можно определить предельные энергетические параметры процесса Wпх;

– экспериментально установлено, что повышение приведенной энергии Wп до 6 – 9 кДж/см2 способствует увеличению шероховатости Rа; дальнейшее продолжение ЭИЛ нецелесообразно в связи с образованием на поверхности покрытий волнистости (для подложек из стали 45), и отсутствием повышения прочности сцепления покрытий с подложкой (для стали ШХ15);

( применение метода поверхностного пластического деформирования (ППД) после формирования покрытия ЭИЛ повышает прочность сцепления покрытия с металлом основы в 1,2 - 1,5 раза;

– износостойкость закаленной стали 4Х5В2ФС в условиях газоабразивного изнашивания максимальна при применении однослойных и многослойных покрытий с окончательным защитным слоем из Cr при значениях приведенных энергий Wп = Wпэ повышается в 1,2 – 1,5 раза; покрытия со структурой мартенсит + карбид обладают большей износостойкостью, чем покрытия с такой же твердостью, но не имеющие избыточных карбидов; хром является эффективным электродным материалом, завершающим формирование ИПС при ЭИЛ и имеющим наибольшую стойкость к газоабразивному изнашиванию; включение операции низкотемпературного отпуска в технологический процесс упрочнения поверхностей легированной стали 4Х5В2ФС совместно с ЭИЛ повышает износостойкость до 30 %.

8. Разработана технология формирования многослойных покрытий методом ЭИЛ с учетом специфики используемых электродных материалов для различных функциональных назначений; при этом жаростойкость покрытия можно повышать до 3 раз; износостойкость без смазки – до 2,6 раза и со смазкой – до 2,0 раз; для формирования первого слоя многослойных покрытий с высокой жаро- и износостойкостью необходимо использование электродов из сложнолегированных сплавов с содержанием хрома не менее 17 мас. %, никеля – не менее 11 мас. %.

9. Для улучшения функциональных характеристик изделий из сталей с композиционными многослойными покрытиями рекомендован метод ППД:

– толщина покрытия уменьшается на 2–8 мкм, шероховатость не превышает Rа = 1,2–2,25 мкм; величина относительной опорной длины профиля и радиусов кривизны при вершинах микронеровностей увеличивается до t20 = 32 ± 5 %; rв = 100–120 мкм, что свидетельствует о повышении несущей способности поверхностей и уменьшении вероятности их “схватывания”;

– микротвердость увеличивается в среднем для покрытия последнего слоя из W(Ni, W(Cr, Cr до 24 % (из твердых сплавов – на 11 %);

– сплошность покрытия после обкатывания составляет до 98 %.

10. Разработана технология получения толстослойных жаро- и износостойких покрытий (толщиной более 1,0 мм) при следующих технологических режимах процесса ЭИЛ: плотность тока не менее I = 7 А/мм2; частота следования импульсов fи ? 500 Гц для электродов из материалов 11Х15Н25М6АГ2 и 07Х19Н11М3Г2Ф.

11. Разработана и научно обоснована технология получения несплошных покрытий определенной микрогеометрии из тугоплавких эрозионностойких электродных материалов (ВК6М и Т5К10) для повышения их триботехнических характеристик:

– значительно сокращается продолжительность приработки с 4,0–4,1 км для сплошного покрытия до 0,7–1,7 км для покрытия несплошного;

– уменьшаются коэффициент трения с 0,72–0,78 до 0,34–0,45 и температура в зоне трения с 165(170 °С до 125(138 °С;

– повышается продолжительность нормального изнашивания с 14,8–16,0 км до 30,0–40,8 км; уменьшается интенсивность изнашивания с (6,2–8,6)·10-10 до (2,0–3,6)·10-10, повышается износостойкость покрытия в 2,0–2,5 раза.

12. Разработана модель формирования ИПС при ЭИЛ с контактным скользящим взаимодействием электродов и использованием механизированной установки модели ИМ-101, в которой происходит последовательное протекание процессов образования канала сквозной проводимости искровых разрядов через механизм “взрыва” микронеровностей (контактирующих шероховатостей), расплавления микрообъемов, их взаимодействие с образованием “мостика,” переноса металлов на катод, их перемешивания и взаимной диффузии в ИПС:

– емкость рабочих конденсаторов генератора импульсов должна обеспечивать достаточное аккумулирование электрической энергии как по величине, так и по скорости её ввода в зону контакта;

– разработаны методики расчетов необходимой емкости конденсаторов для стабильного обеспечения процесса ЭИЛ и основных характеристик “мостикового” переноса материалов при скользящем контакте электродов;

– применение генератора с повышенной частотой искровых разрядов позволяет формировать покрытия равномерной и большей толщины, повысить их сплошность;

– установлена взаимосвязь между электрическими и механическими параметрами процесса ЭИЛ при скользящем контакте электродов;

– c повышением частоты следования искровых разрядов fи и уменьшением продольной подачи S значения суммарного привеса катода ??к и энергии искровых разрядов Wпх, соответствующие порогу хрупкого разрушения ИПС, увеличиваются; рекомендуется выполнять ЭИЛ при значениях приведенной энергии искровых разрядов, не превышающих значение Wпх (до экстремальной точки);

– при механизированном ЭИЛ применение, например, электродного материала 07Х19Н11М3Г2Ф обеспечивает формирование покрытий по толщине, превышающей в 2,7–3,2 раза толщину, получаемую при применении материалов электродов из ВК8 и Сu.

13. Спроектированы, изготовлены, испытаны в лаборатории института и переданы по договорам на промышленные предприятия Дальневосточного региона: установки ЭИЛ для обработки деталей при ручном управлении мод. ИМ-01 (N = 0,25 кВт) – 3 шт., мод. ИМ-05 (N = 0,3 кВт) ( 10 шт, при ручном управлении и в механизированном варианте мод. ИМ ( 101 (N = 1,5 кВт) ( 2 шт.

14. Организованы участки ЭИЛ для упрочнения поверхностей и восстановления размеров изделий с приборным, материальным, технологическим, метрологическим обеспечением на следующих предприятиях: Хабаровском заводе строительных алюминиевых конструкций, в дорожных электротехнических мастерских станции Вяземская Дальневосточной железной дороги, малом предприятии "Квант" (г. Оха Сахалинской области).

15. Наряду с этим получен ряд результатов, имеющих практическое значение: материалы диссертационной работы используются в учебном процессе Тихоокеанского государственного университета по дисциплинам “Основы теории надежности и диагностики”, “Основы работоспособности технических систем”, “Технология и организация восстановления деталей и сборочных единиц”, “Технология ремонта лесозаготовительных машин”, “Современные методы ремонта”.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Мулин Ю. И. Электроискровое легирование рабочих поверхностей инструментов и деталей машин электродными материалами, полученными из минерального сырья / Ю. И. Мулин, А. Д. Верхотуров.– Владивосток : Дальнаука, 1999. – 110 с.

2. Мулин Ю. И. Определение площади контакта цилиндрических поверхностей деталей прецизионных пар / Ю. И. Мулин // Известия ВУЗов, Приборостроение. – 1972. – Т. ХV. - № 1. – С. 138(140.

3. А. с. 704772 СССР, М. Кл.2 В24 В39. Инструмент для чистовой и упрочняющей обработки поверхностей деталей / Ю. И. Мулин.(№ 2471330 ; заявл. 28.03.77 ; опубл. 25.12.79, Бюл. № 47. – 5 с.

4. А. с. 831582 СССР, М. Кл 3.В24 В. Инструмент для выглаживания / Ю.И. Мулин. – № 2718716/25 ; заявл. 25.12.78 ; опубл. 23.05.81, Бюл. № 19. – 4 с.

5. А. с. 1298053 СССР, В24 В39/02. Устройство для упрочняющей обработки / Ю. И. Мулин, А. П. Улашкин. – № 4004155/31-27 ; заявл. 25.11.85 ; опубл. 23.03.87, Бюл. № 11. – 3 с.

6. А. с. 1658058 СССР, G01N 27/02. Способ контроля упрочнения стальных поверхностей и устройство для его осуществления / Ю. И. Мулин, Ю. Е. Студеникин, Н. К. Бергер. – № 4387536/25 ; заявл. 02.03.88; опубл. 23.06.91, Бюл. № 23. – 6 с.

7. А. с. 1815043 СССР, В23H 9/00. Устройство для электроэрозионного легирования деталей типа тел вращения / В. П. Кучеренко, Ю. И. Мулин, А. Д. Верхотуров. –№ 4944029/08 ; заявл. 10.06.91 ; опубл. 15.05.93, Бюл. № 18. – 4 с.

8. А. с. 1823308 СССР, В23Н 9/00. Способ электроэрозионного нанесения покрытий / А. Д. Верхотуров, Ю. И. Мулин, В. П. Кучеренко. – № 4892068/08 ; заявл. 19.12.90, для служебного пользования.

9. Пат. 2007274 Российская Федерация, В22F 3/12, B23H 3/06. Электродный материал для электроискрового легирования и способ его получения / А. Д. Верхотуров, В. Л. Бутуханов, С. В. Николенко, Ю. И. Мулин. ( № 4948592/02 ; заявл. 24.06.91 ; опубл. 15.02.94, Бюл. № 3. – 3 с.

10. Верхотуров А.Д. Получение электродов для ЭИЛ из шеелитового концентрата при применении метода металлотермии / А.Д. Верхотуров, Ю.И.Мулин, В.В. Гостищев // Электронная обработка материалов. – 1994. – № 5. – С. 70(73.

11. Mulin Yu.I. Improving reliability and quality of machines, instruments in succession use by methods of the electroerosion treatment and of regularization of microgeometry of surfaces of the parts / Yu.I. Mulin // Advanced materials and processing: Proceedings of the Second Pacific Rim International Conference: Kyongju, Korea. – 1995. – P. 643(645.

12. Пат. 2043862 Российская Федерация, B22F 3/00, C22B 5/04. Способ получения электродов из вольфрамсодержащего минерального сырья и устройство для его осуществления / Мулин Ю. И., Верхотуров А. Д., Гостищев В. В. – № 93057819/08; заявл. 29.12.93 ; опубл. 20.09.95, Бюл. № 26. – 5 с.

13. Пат. 2060118 Российская Федерация, 6 В23Н 1/02. Устройство для электроискровой обработки / Верхотуров А. Д., Мулин Ю. И., Малых С. Г., Малых И. Г.–№ 93010632/08 ; заявл. 01.03.93 ; опубл. 20.05.96, Бюл. № 14.–3 с.

загрузка...