Области практического применения электроэрозионных порошков

1. Области практического применения электроэрозионных порошков

2. Данная презентация поможет накопить у студентов и аспирантов прикладные навыки и сформировать профессиональные компетенции.

3. Спеченные твердые сплавы имеют в современной технике очень большое значение. Основой большинства применяемых твердых сплавов является карбид вольфрама. С экономией вольфрама тесно связаны мероприятия по сбору отходов твердых сплавов и их переработка. В отечественной и зарубежной промышленности в настоящее время применяют несколько методов переработки отходов твердых сплавов, которые в большинстве своем характеризуются крупнотоннажностью, энергоёмкостью, большими производственными площадями, малой производительностью, а также экологическими проблемами. Одним из перспективных методов получения порошка, практически из любого токопроводящего материала, в том числе и твердого сплава, отличающийся относительно невысокими энергетическими затратами и экологической чистотой процесса, является …

4. ЭЭД метод (электроэрозионного диспергирования)

5. Широкое использование метода ЭЭД для переработки вольфрамсодержащих твердых сплавов в порошки с целью их повторного использования сдерживается отсутствием в научно-технической литературе полноценных сведений по влиянию исходного состава, режимов и среды получения на свойства порошков и технологий практического применения.

6. Одной из основных причин выхода из строя является их изнашивание • При большом многообразии видов и механизмов изнашивания в машиностроении одной из актуальных проблем является повышение качества деталей, работающих в условиях абразивного и коррозионно-абразивного изнашивания, характерных для сельхозмашин, автомобилей, дорожно-строительных, пищеперерабатывающих машин, горнодобывающего оборудования и т.д. Эта проблема может быть решена за счет применения эффективных методов изготовления, восстановления и упрочнения деталей машин путем применения специальных материалов, обеспечивающих получение покрытия с заданными физико-механическими свойствами.

7. Такими материалами, с точки зрения цены и качества, являются, прежде всего, порошковые твердые сплавы, полученные из отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов.

8. Одной из основных проблем развития современного машиностроения является повышение качества, надежности и долговечности деталей, узлов и механизмов. Одной из основных причин выхода из строя является их изнашивание. При большом многообразии видов и механизмов изнашивания в машиностроении одной из актуальных проблем является повышение качества деталей, работающих в условиях абразивного и коррозионно-абразивного изнашивания, характерных для сельхозмашин, автомобилей, дорожно-строительных, пищеперерабатывающих машин, горнодобывающего оборудования и т.д.

9. Эта проблема может быть решена за счет применения эффективных методов изготовления, восстановления и упрочнения деталей машин путем применения специальных материалов, обеспечивающих получение покрытия с заданными физико-механическими свойствами. Такими материалами, с точки зрения цены и качества, являются, прежде всего, порошковые твердые сплавы, полученные из отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов.

10. Восстановление деталей современной автотракторной техники с высоким уровнем надежности и требуемым ресурсом – сложная и актуальная задача. Эта задача может быть решена за счет применения эффективных методов поверхностного упрочнения при восстановлении деталей машин путем применения специальных износостойких материалов, обеспечивающих получение покрытий с заданными физическими свойствами.

11. Разработка и внедрение технологии упрочнения режущего инструмента электроискровым легированием Получение и исследование электродов из твердосплавных электроэрозионных порошков:

12. В качестве материала для получения цилиндрических твердосплавных электродов выбран порошок, полученный из отходов твердого сплава Т15К6 в керосине осветительном. Образцы заготовок из твердосплавных электроэрозионных порошков получали изостатическим прессованием (давление − 300 МПа) на прессе «EPSI» и термообработкой (спеканием) в вакууме в высокотемпературной печи «Nabertherm» при температуре 1500 оСв течение двух часов.

13. Получение образцов для дальнейшего исследования из заготовок изделий спеченного порошка карбида вольфрама проводили механическим способом с помощью автоматического высокоточного настольного отрезного станка «Acuutom-5». Был использован алмазный диск для резки керамик и минералов «MOD 15». Пробоподготовку(шлифование и полирование) поверхности образцов заготовок изделий спеченного порошка карбида вольфрама проводили с помощью шлифовально-полировального станка для ручной пробоподготовки«LaboPol-5».

14. ДАЛЕЕпредставлены результаты исследования микроструктуры поверхности образцов, пористости и размера зерна полученных электродов после травления с помощью оптического инвертированного микроскопа «OLYMPUS GX51», оснащенного системой автоматизированного анализа изображений «SIMAGIS Photolab».

15. Морфология (а) и состав электродов для ЭИЛ из порошка, полученного ЭЭД твердого сплава Т15К6, в точке

16. Cостав электродов для ЭИЛ из порошка, полученного ЭЭД твердого сплава Т15К6, в точке1 :

17. Cостав электродов для ЭИЛ из порошка, полученного ЭЭД твердого сплава Т15К6, в точке2:

18. Cостав электродов для ЭИЛ из порошка, полученного ЭЭД твердого сплава Т15К6, в точке 3:

19. эил (электроискровое легирование) металлических поверхностей является одной из самых перспективных современных упрочняющих технологий. Под действием кратковременного электрического разряда, протекающего между упрочняемой поверхностью – катодом и упрочняющим материалом – анодом, происходит перенос элементов материала анода на поверхность катода в виде поверхностного легированного слоя (ПЛС) с повышенными физико-механическими свойствами. При ЭИЛ происходит преимущественное разрушение материала анода в паровой, жидкой и твердой фазах.

20. В настоящее время технология электроискрового легирования широко используется для увеличения твердости, коррозионной стойкости, а также износостойкости и жаропрочности металлических поверхностей деталей и инструмента. • При ЭИЛ в качестве электродных материалов используется широкий спектр металлов и сплавов. В настоящее время в основном используются тугоплавкие соединения − твердые сплавы.

21. Полученные электроды апробированы и внедрены для упрочнения режущего инструмента электроискровым легированием в ООО «Завод по ремонту горного оборудования» Михайловского горно-обогатительного комбината г. Железногорск и ОАО «Геомаш» г. Щигры Курской области. Согласно акта испытания сверл 12 мм ГОСТ 10903-78 от 28.02.2011 г. установлено следующее: • Сверло с электроискровым легированием передней режущей поверхности электродом из порошка, полученного ЭЭД отходов твердого сплава Т15К6 (рис. 1) • Сверло №2 – без электроискрового легирования. Рис.1

22. В результате испытания выявлено: − сверло №1 с электроискровым легированием имеет износ по передней поверхности не более 0,3 мм; − сверло №2 без электроискрового легирования имеет износ по передней поверхности 1,3 мм.

23. Выводы комиссии: 1. Количество приобретенных сверл 12 мм с коническим хвостовиком ГОСТ 10903-78 согласно «Общей ведомости прихода материалов в ЗРГО» по складу № 8 за период с 01.01.2010 по 31.12.2010 г. составляет – 164 шт., общей стоимостью 14302,38 руб. 2. Фактическая стойкость сверла с электроискровым легированием – 17,4 мин до первой переточки. 3. Фактическая стойкость сверла без электроискрового легирования – 4,3 мин до первой переточки. 4. Стойкость сверла с электроискровым легированием превышает стойкость обычного сверла в 4,3 раза. 5. На основании выше изложенного сумма на приобретение годовой потребности сверл 12 мм снижается до 3575,6 руб., т. е. экономия составляет 10726,78 руб.

24. Выводы комиссии: Годовые затраты на приобретение сверл составила 190 тыс. руб. 6. Электродов в количестве 70 шт. достаточно для электроискрового легирования режущего инструмента на протяжении 2-х лет при 2-х сменном графике работы на установке.

25. ДАЛЕЕ • Представлены результаты исследования микроструктур покрытий, полученных ЭИЛ с использованием электродов.

26. Микроструктуры покрытий, полученных ЭИЛ с использованием порошков сплава Т15К6, полученных ЭЭД, х450 9 (косой срез)

27. Микроструктуры покрытий, полученных ЭИЛ с использованием порошков сплава Т15К6, полученных ЭЭД, х450 (поверхность покрытия)

28. Видно, что дефекты типа пор, трещин и несплошностей отсутствуют. Примеры упрочненного инструмента и свойства их покрытий, представлены в далее в таблице. Показано, что стойкость режущего инструмента, упрочненного с использованием предложенного электрода, повышается в 3,8…4,8 раза.

29. Примеры упрочненного инструмента ЭИЛ с использованиемв качестве электродного материала твердосплавных электроэрозионныхпорошков и их свойства

30. Обработку проводили на болгарской механизированной установке «ЭЛФА-541» (рисунок 4) с вращающимся электродом и столом, движущимся с постоянной скоростью. Процесс ЭИЛ: а) схема процесса; б) установка ЭЛФА-541

31. Отработка технологии нанесения упрочняющего покрытия из твердого сплава осуществлялась на следующих режимах: • 1) емкость разряда С = 0,68 мкФ; • 2) сила тока J = 9,6 А; • 3) частота следования импульсов f = 66 кГц; • 4) коэффициент заполнения τ = 2; • 5) частота вращения электрода ω = 4000 об/мин; • 6) скорость передвижения электрода V = 0,4 – 0,5 мм/сек; 7) число проходов n = 2.

32. В результате упрочнения образуется регулярный микрорельеф из полос по образующей конуса вдоль оправки со следующими характеристиками: микротвердость (12…18 ГПа); шероховатость • Ra = 5,7…6,8 мкм; толщина 10 – 12 мкм. • Качество поверхности (Ra) инструмента, упрочненного локальным электроискровым нанесенным покрытием (ЛЭНП) в значительной степени зависит от правильного выбора технологического режима его нанесения – энергетических и частотных параметров процесса • (J, С, f и др.). • С целью получения минимальной шероховатости была проведена оптимизация энергетических и частотных параметров процесса: силы тока – J, емкости заряда – С, частоты импульсов – f.

33. 2. «Разработка и внедрение технологии восстановления шеекколенчатых валов и тарелок клапанов двигателей внутреннегосгорания плазменно-порошковой наплавкой с использованиемтвердосплавных электроэрозионных порошков.»

34. 2.1. Технология восстановления шеек коленчатых валов • За объект промышленного опробования технологии плазменной твердосплавной порошковой наплавки был принят коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания (ДВС) марки СМД-18, устанавливаемый на тракторы, комбайны и другую сельхозтехнику.

35. Коленчатый вал – это одна из наиболее ответственных, дорогостоящих, а также сложных в изготовлении и ремонте деталей двигателя. Причем стоимость нового вала в 4...10 раз выше стоимости восстановленного. Особенно ощутима эта разница для коленчатых валов двигателей автотракторной техники импортного производства, доля которых в общем объеме машинотракторного парка нашей страны с каждым годом неуклонно возрастает.

36. Общий вид двигатель СМД-18 коленчатый вал двигателя СМД-18

37. При постановке экспериментов по восстановлению изношенных шеек коленчатых валов двигателя СМД-18 в условиях ремонтного предприятия ОАО «Краснополянская сельхозтехника» г. Курска с использованием твердосплавных порошков использовалась установка для наплавки УД-209 на основе переделанного токарного станка, выпрямитель сварочный ВДУ-506. Установка для плазменно-порошковой наплавки коленчатых валов ДВС

38. При этом использовалась технология плазменной твердосплавной порошковой наплавки для шеек коленчатых валов СМД-18, вышедших из последних ремонтных размеров, представленная далее в таблицах

41. На изношенные шейки коленчатого вала, подлежащие восстановлению методом плазменно-порошковой наплавки, накладывается ряд требований: • 1. Коленчатые валы с кольцевыми трещинами, продольными трещинами в виде волосовин, трещинами выходящими на галтели подлежат выбраковке. • 2. На восстановление плазменной наплавкой принимаются валы с биением по средней шейке не более 0,5 мм. • 3. Повторное восстановление плазменной наплавкой допускается после шлифовки до основного материала. • 4. Не допускается наличия трещин на поверхностях восстановленного вала.

42. Порядок операций наплавочных работ по коленчатому валу СМД−18

43. Режимы плазменной твердосплавной порошковой наплавки шеек коленчатого вала СМД-18

44. В общем случае последовательность технологических операции по восстановлению изношенных шеек коленчатых валов с использованием твердосплавных электроэрозионных порошков представлена рисунке ниже:

45. «ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ»

46. Видно, что плазменно-порошковая наплавка с использованием порошков сплава Т15К6, полученного в керосине осветительном, приводит к образовании трещин в покрытиях, что не допустимо, поэтому от его дальнейшего использования при наплавке отказались. Показано, что твердость плазменных покрытий, полученных с добавлением порошков твердых сплавов к промышленному порошку, выше твердости покрытий, полученных с использованием только промышленного порошка. Показано, что твердость покрытий с добавлением порошка Т15К6 несколько выше, чем с добавлением порошка ВК8.

47. Микроструктура покрытий, полученных плазменно-порошковой наплавкой с использованием порошков сплава, х 450Т15К6 (вода)

48. Микроструктура покрытий, полученных плазменно-порошковой наплавкой с использованием порошков сплава, х450 Т15К6 (керосин)

49. Свойства покрытий, полученных плазменно-порошковой наплавкой с использованием порошков сплава Т15К6 (вода) и ВК8 (вода): твердость поверхности

50. Свойства покрытий, полученных плазменно-порошковой наплавкой с использованием порошков сплава Т15К6 (вода) и ВК8 (вода): относительная износостойкость