Delist.ru

Технологические и методологические основы формирования функциональных покрытий

Автор: Мулин Юрий Иванович

Среднее содержание элемента, мас. %

металли-

ческой фазы

Si Окси-ды

W-Fe 75,0 21,0 0,3 0,4 0,2 - - - 1,1 1,0 1,0

W-Ni 65,0 1,6 28,0 0,3 0,4 - - - 1,6 1,5 1,6

W-Co 62,0 2,0 0,2 32,0 0,2 - - - 1,2 1,0 1,4

W-Zr 77,5 3,2 6,0 0,3 0,4 5,3 - - 2,8 1,6 2,9

W-Cr 77,0 1,6 0,4 0,3 0,3 - 16,0 - 1,5 1,5 1,4

W-Mo-Co 62,0 2,6 0,2 10,0 20,0 - 0,1 - 1,8 1,2 2,1

W-Ni-Mo 61,5 2,4 24,0 0,3 6,5 - - - 2,0 1,3 2,0

W-Ni-Zr 61,5 2,3 25,0 0,3 0,2 6,0 0,1 - 2,0 1,1 1,5

W-Cr-Mo 62,9 1,5 0,3 0,4 12,0 - 18,0 - 1,7 1??????????????????????????????????????????????????????????????????????? ?????????????????????????????????????

Полученные гистограммы интенсивности изнашивания, жаростойкости в сравнении с материалом ВК8 для электродных материалов W(Ni, W(Ni(Cr, W(Cr(Mo, W(Cr, W(Cr(Co приведены на рис. 2. Новые электродные материалы имеют повышенные функциональные характеристики покрытий при уменьшении себестоимости 1 см2 покрытия до 5 раз.

В четвертой главе приводятся результаты исследования закономерностей эрозии электродных материалов, массопереноса, разработки модели процесса формирования покрытий на катоде заданной толщины в зависимости от энергетических параметров ЭИЛ.

Таблица 3

Характеристики образуемых покрытий на подложках из стали 45

Материал электродов Толщи-на пок-рытия, мкм Микро-твердость покрытия Н(50, ГПа Толщина

переход-ной зоны, мкм

ВК8 15-50 9,8-10,5 13-26 2,8-6,6 0,56 86

W 10-46 7,4-8,9 6–21 2,8-8,1 0,38 82

Рис. 2. Гистограммы усредненных результатов испытаний: а) - на интенсивность изнашивания, б) - жаростойкость по величине удельного прироста массы покрытий образованных ЭИЛ электродами из шеелитового концентрата и сплавом ВК8 при 700, 800, 900 (С

Разработаны методики определения технологических режимов, их ограничений для обеспечения качества поверхностного слоя и показателей эффективности расходуемой энергии, установлены управляющие параметры процесса для образования покрытия с изменяющимися характеристиками.

Анализ продуктов эрозии позволяет объяснить взаимосвязь паровой, жидкой и твердой фаз с закономерностями процесса формирования ИПС, значениями массопереноса. Приведена имитационная модель изменения фазового состава продуктов эрозии при выполнении процесса ЭИЛ для исследованных электродных материалов от параметров процесса:

P = А1 + A2 ( exp(b1 ( Wп) + A3 ( exp(b2 ( Wп), (2)

где P – процентное содержание жидкой фазы в продуктах эрозии; A1, A2, A3 – коэффициенты, соответствующие началу процесса эрозии; b1, b2 – показатели, характеризующие скорость протекания процесса эрозии.

, сформулировать требования к функции, выражающей зависимость между изучаемыми величинами. Наилучшее согласие по результатам многочисленных экспериментов и расчетов (R2 > 0,94) получилось для степенно-показательной функции:

где A, b, с(коэффициенты уравнения, оценивающиеся для каждой пары электродов по результатам n > 3 опытов по специально разработанной программе для ПЭВМ.

(б), составляющих логарифмического уравнения от величины приведенной энергии Wп (в). Предложенная модель позволяет рассчитать граничные значения энергии Wпг (точка Г) для окончания процесса и значения наибольшей эффективности использования энергии Wпэ.

а) б) в)

(б), составляющих логарифмического уравнения (в) от величины приведенной энергии Wп

Анализ полученных закономерностей позволяет рекомендовать наравне с критерием преимущественного массопереноса материала анода на катод Дм, предложенным А. Д. Верхотуровым, параметр А из уравнения (3) в качестве критерия выбора материала легирующего электрода.

где (п – удельная плотность материала покрытия; Кн – коэффициент неравномерного образования толщины покрытия (1,1 ( Кн (1,3).

Расчетное время легирования tp , необходимое для образования толщины покрытия h при заданных fи и (и и принятом материале электрода, определяется из соотношения

– величина приведенной энергии, соответствующая заданной толщине покрытия h; Ск – емкость конденсаторов установки; U – напряжение на конденсаторных батареях; кэ – коэффициент эффективности использования энергии в разрядном контуре (кэ = 0,5(0,6).

Из технологических факторов основное влияние на величину суммарного массопереноса материала на катод оказывают параметры: приведенная энергия до 63 %, частота следования импульсов разряда(до

16,3 % и усредненная длительности импульсов разряда(до 3,2 %, влияние совместных взаимодействий Wп ( fи (до 12,4 % и Wп ( (и (до 4,0 %.

По результатам выполненных исследований разработана и апробирована "Методика назначения технологических режимов при ЭИЛ", включающая специальную программу "Расчет технологических параметров процесса электроискрового легирования для образования функциональных поверхностей с использованием ПЭВМ", зарегистрированная в ВНТИЦ, инвентарный номер 50200200172 (свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2007610392).

Металлографический анализ показал, что образуемый слой покрытия представляет собой гомогенную область в виде особого типа композиционного материала. В результате неравновесной кристаллизации и термомеханических напряжений в покрытии имеются микродефекты: поры и трещины, достигающие наибольших значений при Wпх (точка Б, рис. 3, а), значения энергии, соответствующие порогу хрупкого разрушения покрытия.

Методом электронно-зондового микроанализа установлено, что для разных пар электродов концентрационные кривые имеют одинаковый вид с выделением от границы поверхности основы диффузионной области и области перемешивания. Значения концентрации элементов в области перемешивания в зависимости от режимов процесса для одной пары электродов изменяются незначительно. Значения коэффициентов взаимной диффузии элементов системы, определенные расчетом по наклону кривых lnC(x2) и по методу Больцмана–Мотано, составляют Dвз ( 10-8–10-7 м2/с. При сравнении с известными значениями Dвз, но для изотермических условий в твердой фазе можно утверждать, что диффузия осуществляется преимущественно в жидкой фазе.

загрузка...