Оптимизация процесса получения порошковых материалов для производства твердосплавного режущего инструмента электродиспергированием металлоотходов сплава ТН20 в воде

Целью настоящей работы являлось проведение оптимизации процесса получения порошковых материалов для производства твердосплавного режущего инструмента электродиспергированием металлоотходов сплава ТН20 в воде.

Методы. Для выполнения намеченных исследований были выбраны отходы спеченного безвольфрамового твердого сплава марки ТН20. В качестве рабочей жидкости применялась вода дистиллированная. На экспериментальной запатентованной установке для получения порошков из токопроводящих материалов диспергировали отходы безвольфрамового твердого сплава ТН20 в воде дистиллированной при массе загрузки 500 г. При этом использовали следующие электрические параметры установки: ёмкость конденсаторов 60,0…62,5 мкФ; напряжение на электродах от 120…140 В; частота следования импульсов 120…140 Гц. Исследование формы и морфологии поверхности частиц, полученных ЭЭД отходов безвольфрамового твердого сплава ТН20, проводили на электронно-ионном сканирующем (растровом) микроскопе с полевой эмиссией электронов «QUANTA 600 FEG» (Нидерланды). Средний размер частиц титанового порошка исследовали на лазерном анализаторе размеров частиц «Analysette 22 NanoTec» (Германия). Оптимизацию процессов диспергирования отходов безвольфрамового твердого сплава ТН20 проводили постановкой полного факторного эксперимента по среднему размеру частиц получаемых электроэрозионных частиц согласно блок-схемам.

Результаты. Анализ параметров формы частиц твердосплавного порошка по изображениям с растрового микроскопа говорит о том, что электроэрозионные частицы имеют в основном сферическую форму и агломераты. Экспериментально установлено, что средний размер частиц твердосплавного порошка 24,4 мкм получается при ёмкости разрядных конденсаторов 63 мкФ, напряжении на электродах 200 В, частоте следования импульсов 200 Гц.

Заключение. Проведение намеченных мероприятий позволит решить проблему переработки отходов сплава ТН20 и повторное их использование в производстве режущего инструмента.

1. Патрушев А. Ю., Фарафонов Д. П., Серов М. М. Безвольфрамовые твердые сплавы: методы получения, структура и свойства (обзор) // Труды ВИАМ. 2021. № 11(105). С. 66-81.

2. Изменение структурно-фазового состояния и физико-химических свойств безвольфрамовых твердых сплавов TiC-TiNi после различных видов ионно-лучевой обработки / В. В. Акимов, А. М. Бадамшин, С. Н. Несов [и др.] // Омский научный вестник. 2021. № 2(176). С. 5-9.

3. Панов В.С. Безвольфрамовые твердые сплавы: аналитический обзор // Материаловедение. 2019. № 10. С. 33-39.

4. Панов В.С., Ниткин Н.М. Безвольфрамовые твердые сплавы // Нанотехнологии: наука и производство. 2017. № 3. С. 65-70.

5. Агеева Е.В., Сабельников Б.Н. Материальный баланс процесса электроэрозионного диспергирования отходов безвольфрамовых твердых сплавов марки КНТ16 в воде дистиллированной // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2020. Т. 10. № 3. С. 8-19.

6. Агеева Е.В., Сабельников Б.Н. Рентгеноспектральный микроанализ электроэрозионного порошкового материала, полученного в среде этилового спирта из отходов безвольфрамового твердого сплава марки КНТ16 // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2020. № 7 (242). С. 33-36.

7. Локтионова О.Г., Агеева Е.В., Сабельников Б.Н. Результаты рентгеновских исследований спеченных образцов, полученных из электроэрозионного порошкового материала сплава КНТ16 // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2020. Т. 10. № 4. С. 22-34.

8. Влияние ионного облучения на морфологию, элементный и химический состав поверхностных слоев безвольфрамовых твердых сплавов / А.М. Бадамшин, С.Н. Несов, В.С. Ковивчак, С.Н. Поворознюк, В.В. Акимов // Письма в Журнал технической физики. 2021. Т. 47. № 15. С. 19-22.

9. Агеева Е.В., Сабельников Б.Н. Структура и свойства безвольфрамового твердого сплава на основе карбонитрида титана, спеченного из электроэрозионных порошков, полученных в углеродсодержащей среде // Упрочняющие технологии и покрытия. 2021. № 4. С. 158-162.

10. Агеева Е.В., Локтионова О.Г., Сабельников Б.Н. Оценка энергозатрат при получении шихты для производства безвольфрамового твердого сплава электродиспергированием // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2021;11(1):21-35.

11. Ageev E.V., Ageeva A.E. Composition, structure and properties of hard-alloy powders obtained by electrodispersion of T5K10 alloy in water // Metallurgist. 2022. Vol. 66, nos. 1-2. Pp. 146-154.

12. Агеев Е.В., Агеева А. Е. Структура и свойства порошков, полученных в условиях электроэрозионной металлургии отходов твердого сплава Т5К10 в кислород- и углеродсодержащих средах // Упрочняющие технологии и покрытия. 2022. №9 (213). C. 387-392.

13. Агеев Е.В., Пыхтин А.И., Новиков Е.П., Агеева А.Е. Параметрические показатели формы частиц электрокорунда, полученного электродиспергированием отходов электротехнического алюминия марки АД0Е // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2022;12(4):40-53. https://doi.org/10.21869/2223-1528-2022-12-440-53.

14. Агеев Е.В., Поданов В.О., Агеева А.Е. Оптимизация процесса изготовления жаропрочного никелевого сплава путем искрового плазменного спекания порошков, полученных электроэрозионным диспергированием отходов ЖС6У в воде // Упрочняющие технологии и покрытия. 2023. № 4. C. 170-174.

15. Агеев Е.В., Серебровский В.И., Поданов В.О., Агеева А.Е. Исследование влияния среды диспергирования на свойства жаропрочных порошков, полученных из отходов сплава ЖСУ6 // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2022;12(3):39-56. https://doi.org/10.21869/2223-1528-2022-12-3-39-56

16. Ageeva E.V. Dimensional analysis of powders obtained by electroerosive dispersion of heat-resistant nickel alloy ZHS6U in water / E.V. Ageev, A.E. Gvozdev, E.A. Protopopov, V.O. Podanov, A.E. Ageeva // Chebyshevskii sbornik. 2022. Vol. 23. No. 1. Pp. 197–207.

17. Ageeva E.V. Mathematical optimization of the average particle size of powders obtained by electroerosive dispersion of heatresistant nickel alloy ZHS6U / E.V. Ageev, E.V. Ageeva, A.E. Gvozdev, E.A. Protopopov, V.O. Podanov // Chebyshevskii sbornik. 2022. Vol. 23. No. 3. Pp. 178–193.

18. Ageev E.V. Numerical optimization of the charge production process by electrodispersion of T5K10 alloy waste / E.V. Ageev, E.V. Ageeva, A.E. Gvozdev, A.A. Kalinin // Chebyshevskii sbornik. 2022. Vol. 23. No. 1. Pp. 183–195.

19. Агеев Е.В., Агеева А.Е. Состав, структура и свойства твердосплавных порошков, полученных электродиспергированием сплава Т5К10 в воде // Металлург. 2022. №2. C. 39-43.

20. Агеев Е.В., Кругляков О.В., Поданов В.О. Размерные характеристики порошков, полученных электродиспергированием сплава ЖС6У в керосине // Вестник ВолгГТУ. 2022. №7 (266). C. 62-66.