Исследования свойств электроискровых покрытий, полученных электродами из титановых электроэрозионных частиц

Цель исследования. Современный автомобиль является очень сложной системой, включающей в себя порядка 15…20 тыс. деталей, причем более 7 тысяч теряют свои первоначальные характеристики в процессе эксплуатации. Как показывает практика, более 4000 деталей автомобиля утрачивают свою работоспособность значительно раньше истечения срока эксплуатации автотранспортного средства в целом. Наличие этих факторов приводит к значительным затратам на ремонт, а так же к потерям прибыли, вызванным длительными простоями части подвижного состава. Рост эффективности и качественное совершенствование различных областей общественного производства ставят новые и более сложные задачи по повышению работоспособности и надежности деталей. Эти задачи могут быть решены как за счет создания специальных инновационных материалов, так и развития и внедрения в производство новейших методов упрочнения автомобильных деталей и нанесения на них защитных покрытий. Электроискровое легирование металлических поверхностей является одним из этих методов. Электроискровое легирование получило широкое распространение в большинстве видов промышленности, в том числе в автомобильном производстве, машиностроении и металлообработке. Метод электроискрового легирования позволяет обеспечить высокую степень адгезии, высокий КПД и низкий расход энергии. Наибольший интерес представляют электроды с наноразмерными частицами. Наиболее перспективным методом является электроэрозионное диспергирование, направленное на получение наноразмерных материалов. Целью настоящей работы являлось изучение свойств покрытий, полученных методом электроискрового легирования с использованием порошковых электродов, изготовленных из электроэрозионных частиц, полученных в воде дистиллированной из отходов титанового сплава марки ВТ6. 

Методы. Для получения титанового порошкового материала методом электроэрозионного диспергирования использовали стружку марки ВТ6. Консолидация частиц, полученных электроэрозионным диспергированием отходов титанового сплава марки ВТ6, выполнена по методу искрового плазменного спекания с использованием системы искрового плазменного спекания SPS 25-10. Для нанесения электроискровых покрытий применялась установка «UR-121». С целью изучения формы и морфологии покрытий, полученных экспериментальным путем, были сделаны снимки на растровом (сканирующем) электронном микроскопе QUANTA 600 FEG. Рентгеноспектральный анализ выполнен с помощью энергодисперсионного анализатора рентгеновского излучения фирмы EDAX, встроенного в растровый электронный микроскоп QUANTA 600 FEG. Шероховатость поверхности образцов исследовали на профилометре SURTRONIC 25. 

Результаты. В результате исследования свойств порошковых электродов из электроэрозионных частиц и покрытий, полученных методом электроискрового легирования, экспериментально установлено, что основными элементами в спеченном образце из титановых частиц, полученных в воде дистиллированной, являются титан, кислород, алюминий и вольфрам. Остальные элементы присутст-вуют в незначительных количествах. Установлено, что шероховатость образцов с электроискровым покрытием составляет Rz 13,2 мкм (Ra 2,14 мкм). Соответственно данные частицы, полученные в воде дистиллированной из отходов титанового сплава марки ВТ6, можно использовать для изготовления электродов, пригодных для восстановления автомобильных деталей методом электроискрового легирования.

Заключение. Полученные результаты могут быть использованы при создании ресурсосберегающих процессов обработки металлических сплавов и композиционных материалов. 

1. Полянсков Ю.В., Тамаров А.П. Электроискровое легирование и последующая лазерная обработка инструмента из быстрорежущих сталей // Вестник Ульяновского государственного технического университета. 1998. № 2 (3). С. 49-54.

2. Иванов В.И., Бурумкулов Ф.Х. Электроискровое легирование // Ремонт. Инновации. Технологии. Модернизация. 2010. № 4 (52). С. 30-32.

3. Сафонов С.В., Смоленцев В.П., Грицюк В.Г. Электроискровое легирование и покрытие металлических изделий // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2014. № 11 (212). С. 13-19.

4. Мулин Ю.И., Верхотуров А.Д., Власенко В.Д. Электроискровое легирование поверхностей титановых сплавов // Перспективные материалы. 2006. № 1. С. 79-85.

5. Рыбалко А.В., Симинел А.В., Сахин О. Электроискровое легирование твердосплавным электродом в условиях применения нетрадиционных электрических параметров импульса обобщение результатов // Металлообработка. 2005. № 3 (27). С. 21-28.

6. Астапов И.А., Верхотуров А.Д., Козырь А.В. Электроискровое легирование сплава ВК8 карбидами переходных металлов IV-VI групп и металлокерамикой на основе карбида титана // Вестник Поморского университета. Серия: Естественные науки. 2009. № 3. С. 64-69.

7. Логинов П.К., Ретюнский О.Ю. Способы и технологические процессы восстановления изношенных деталей. Томск: Томский политехнический университет, 2010. 217 с.

8. Новиков А.Н., Стратулат М.П., Севостьянов А.Л. Восстановление и упрочнение деталей автомобилей. Орел: ОрелГТУ, 2006. 332 с.

9. Агеева Е.В., Новиков Е.П., Агеев Е.В. Рентгеноструктурный анализ алюминиевого электроэрозионного порошка, полученного в дистиллированной воде // Известия Юго-Западного государственного университета. 2016. №5 (68). С. 8-13.

10. Ageeva E.V., Ageev E.V., Osminina A.S. Properties and characterizations of powders produced from waste carbides // Журнал нано- и электронной физики. 2013. Т. 5. № 4. С. 04038-1-04038-2.

11. Новиков Е.П. Методы переработки алюминиевых отходов автомобильного производства // Будущее науки – 2015: сб. науч. статей 3-й Межд. науч.-практ. конф.: в 2 т. Курск: ЮЗГУ, 2015. Т. 2. С. 287–293.

12. Новиков Е.П., Агеев Е.В. Исследование гранулометрического состава алюминиевого порошка // Инновации в металлообработке: взгляд молодых специалистов: сб. науч. тр. Межд. науч.-техн. конф. Курск, 2015. С. 252–256.

13. Порошковые композиционные электроэрозионные материалы: получение и свойства: монография / А.Ю. Алтухов, Е.В. Агеева, О.В. Кругляков, А.В. Щербаков, Е.П. Новиков. Курск, 2016. 146 с.

14. Исследование алюминиевого порошка, полученного методом электроэрозионного диспергирования в дистиллированной воде / Р.А. Латыпов, Е.В. Агеев, Е.В. Агеева, Е.П. Новиков // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2016. № 4. С. 19-22.

15. Пат. 2612117 Российская Федерация, МПК B22F 9/14, C22B 7/00, C22B 21/00, B82Y 30/00. Способ получения алюминиевого нанопорошка / Агеев Е. В., Новиков Е.П., Агеева Е. В.; заявитель и патентообладатель Юго-Зап. гос. ун-т. № 2015144702; заявл. 19.10.2015; опубл. 02.03.2017, Бюл. № 17.

16. Пат. 2631549 Российская Федерация, МПК B22F 9/14, C22B 34/12, , B23H 1/00. Способ получения порошка титана методом электроэрозионного диспергирования / Новиков Е.П., Агеев Е.В., Агеева Е.В.; Заявитель и патентообладатель Юго-Зап. гос. ун-т, № 2016110017; заявл. 11.11.2016; опубл. 25.09.2017, Бюл. № 27.

17. Ageeva E. V., Ageev E. V., Karpenko V. Yu. Nanopowder Produced from HighSpeed Steel Waste by Electrospark Dispersion in Water // Russian Engineering Research. 2015. Vol. 35, no 3. P. 189–190.