Анализ характеристик износостойкости аддитивных изделий из электроэрозионных кобальтохромовых порошков

Цель исследования. Целью настоящей работы являлось проведение исследования характеристик износостойкости аддитивных изделий из электроэрозионных кобальтохромовых порошков.

Методы. Для проведения намеченных исследований использовались отходы кобальтохромового сплава марки КХМС «ЦЕЛЛИТ». В качестве рабочей жидкости применяли спирт бутиловый. Для изготовления экспериментальных образцов использовалась установка для послойного нанесения порошковых материалов плазмой. Интенсивность и скорость износа поверхности образца и контртела измеряли на автоматизированной машине трения Tribometer, CSM Instruments. Образец устанавливали в держателе, перпендикулярно   плоскости   образца   закрепляли   стержень,   на   конце   которого   находился   шарик диаметром 6 мм из стали Stainless Steel AISI 420 (твердость по Виккерсу 5000-8000 HV). С помощью регулировки датчика перемещения выбирали радиус кривизны износа, еще один датчик компенсировал силу трения и позволял установить значение коэффициента трения в определенный момент времени. Состояние поверхностей трения изучали с помощью оптического инвертированного микроскопа Olympus GX 51, оснащенного системой автоматизированного анализа изображений «SIMAGIS Photolab» и электронно-ионного сканирующего микроскопа Quanta 200 3D.

Результаты. На основании выполненного анализа характеристик износостойкости аддитивных изделий, полученных из электроэрозионных кобальтохромовых порошков, установлено следующее: коэффициент трения  колеблется  от  0,144  до  0,602;  среднее  значение  коэффициента  трения  составляет  0,526; фактор износа образца на два порядка выше фактора износа контртела.

Заключение. Проведенные исследования позволят расширить сведения о свойствах аддитивных изделий, полученных из электроэрозионных кобальтохромовых порошков, и снизить себестоимость производства конечного продукта.

1. Loeber L., Biamino S., Ackelid U. et al. Comparison of Selective Laser and Electron Beam Melted Titanium Aluminides // Conference paper of 22nd International symposium “Solid freeform fabrication proceedings”. University of Texas, Austin, 2011. Р. 547-556.

2. Biamino S., Penna A., Ackelid U. et al. Electron beam melting of Ti–48Al–2Cr–2Nb alloy: microstructure and mechanical properties investigation // Intermetallics. 2011. Vol. 19. Р. 776–781.

3. Gu D.D., Meiners W., Wissenbach K., Poprawe R. Laser additive manufacturing of metallic components: materials, processes and mechanisms // International Materials Reviews. 2012. Vol. 57 (3). Р. 133-164.

4. Song B., Dong S., Zhang B. et al. Effects of processing parameters on microstructure and mechanical property of selective laser melted Ti6Al4V // Materials & Design. 2012. Vol. 35. Р. 120–125.

5. Song B., Dong S., Coddet P. et al. Fabrication and microstructure characterization of selective laser melted FeAl intermetallic parts // Surface and Coatings Technology. 2012. Vol. 206. Р. 4704–4709.

6. Wang Z., Guana K., Gaoa M. The microstructure and mechanical properties of deposited-IN718 by selective laser melting //Journal of Alloys and Compounds. 2012. Vol. 513. Р. 518–523.

7. Safdar A., Wei L.Y., Snis A., Lai Z. Evaluation of microstructural developmentin electron beam melted Ti–6Al–4V // Materials Characterization. 2012. Vol. 65. Р. 8–15.

8. Safdar A., He H.Z., Wei L.Y., Snis A. et al. Effect of process parameters settings and thickness on surface roughness of EBM produced Ti–6Al–4V // Rapid Prototyping Journal. 2012. Vol. 18 (5). P.401–408.

9. Karlsson J., Snis A., Engqvist H., Lausmaa J. Characterization and comparison of materials produced by Electron Beam Melting (EBM) of two different Ti–6Al–4V powder fractions // Journal of Materials Processing Technology. 2013. Vol. 213 (12). Р. 2109–2118.

10. Ковалев О.Б. Моделирование процессов в технологиях лазерного аддитивного изготовления объемных металлоизделий // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2016. Т. 80. N 4. С. 408.

11. Смирнов В.В., Шайхутдинова Е.Ф. Внедрение аддитивных технологий изготовления деталей в серийное производство // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2013. N 2-2. С. 90-94.

12. Григорьянц А.Г., Третьяков Р.С., Фунтиков В.А. Повышение качества поверхностных слоев деталей, полученных лазерной аддитивной технологией // Технология машиностроения. 2015. N 10. С. 68-73.

13. Вулпе М.Н., Колесников Д.Н., Морушкин А.Е. Лазерная сварка заготовок, полученных аддитивными технологиями // Технология машиностроения и материаловедение. 2017. No. 1. С. 142-144.

14. Нигметзянов Р.И., Сундуков С.К., Фатюхин Д.С. Влияние ультразвуковой обработки на шероховатость поверхности деталей, полученных аддитивными технологиями // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2016. No. (315). С. 47-53.

15. Чумаков Д.М. Перспективы использования аддитивных технологий при создании авиационной и ракетно-космической техники // Труды МАИ. 2014. No. 78. С. 31.

16. Григорьянц А.Г., Новиченко Д.Ю., Смуров И.Ю. Лазерная аддитивная технология изготовления покрытий и деталей из композиционного материала // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2011. No. 7. С. 38-46.

17. Моделирование процесса спекания изделий из низкотемпературной керамики, формируемых аддитивными технологиями / В.Н. Лейцин, С.В. Пономарев, М.А. Дмитриева, И.В. Ивонин, И.М. Тырышкин // Физическая мезомеханика. 2016. Т. 19. №. 4. С. 21-27.

18. Аддитивные технологии: от технического творчества к инновационным промышленным технологиям / М.А. Волосова, А.А. Окунькова, С.Г. Конов, Д.В. Котобан// Техническое творчество молодежи. 2014. No. 5 (87). С. 9-14.

19. Федоров М.М. Разработка замкнутой технологической цепочки изготовления деталей ГТД по аддитивным технологиям // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. 2017. No. 1 (40). С. 115-118.

20. Смирнов В.В., Ганеев А.А., Шайхутдинова Е.Ф. Применение аддитивных технологий для изготовления деталей из интерметаллидных сплавов на основе титана // Ползуновский альманах. 2013. No. 2. С. 78-80.

21. Фазовый состав частиц порошка, полученного электроэрозионным диспергированием сплава ВК8 в бутиловом спирте / Е.В. Агеева, А.Ю. Алтухов, С.С. Гулидин, Е.В. Агеев, А.А. Горохов // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2016.№ 1 (18). С. 20-25.

22. Порошки, полученные электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов - перспективный материал для восстановления деталей автотракторной техники / Е.В. Агеев, В.Н. Гадалов, Е.В. Агеева, Р.В. Бобрышев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 1-1 (40). С. 182-189.

23. Размерные характеристики бронзового электроэрозионного порошка, полученного в воде / Е.В. Агеева, Е.В. Агеев, В.Ю. Чаплыгин, А.А. Горохов // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2016. № 1 (18). С. 30-35.

24. Агеев Е.В., Латыпов Р.А. Получение и исследование заготовок твердого сплава из порошков, полученных электроэрозионным диспергированием вольфрамсодержащих отходов // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2014. No. 5. С. 50-53.

25. Ageev E.V., Latypov R.A. Fabrication and investigation of carbide billets from powders prepared by electroerosive dispersion of tungsten-containing wastes // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2014. Т. 55. No. 6. С. 577-580.

26. Оптимизация гранулометрического состава электроэрозионных кобальтохромовых порошков / Е.В. Агеева, А.Ю. Алтухов, А.А. Сысоев, А.С. Осьминина // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2018. № 1 (26). С. 14-23.

27. Агеева Е.В., Алтухов А.Ю., Валгузов Д.И. Исследование пористости аддитивных изделий из электроэрозионных кобальтохромовых порошков // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2018. № 4 (29). С. 6-14.

28. Анализ характеристик износостойкости нанокомпозиционных покрытий, полученных с использованием электроэрозионных материалов / Е.В. Агеев, С.В. Хардиков, С.В. Пикалов, М.А. Зубарев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2016. № 6 (69). С. 40-49.