CC BY
27
УДК 621.762. 227
ЭЛЕКТРОКОНТАКТНАЯ ПРИВАРКА ПОРОШКОВОЙ СМЕСИ, СОДЕРЖАЩЕЙ ДИСПЕРГИРОВАННЫЕ ОТХОДЫ ТВЕРДОГО СПЛАВА, СО СТАЛЬЮ 65Г ЛатыповРашит Абдулхакович, д.т.н., профессор,
e-mail: [email protected] Латыпова Гюльнара Рашитовна, к.т.н., доцент, e-mail: [email protected] Ваниянц Карэн Тигранович, магистр e-mail: [email protected] Московский политехнический университет
Представлены результаты исследования влияния параметров режима электороконтактной приварки на прочность соединения покрытий из порошковой смеси, содержащей диспергированные отходы твердого сплава ВК8 или Т15К6, со сталью 65Г.
Ключевые слова: электроконтактная приварка, порошковая смесь, отходы твердых сплавов, покрытие, прочность соединения.
Одним из резервов снижения себестоимости восстановления и упрочнения деталей в промышленном и сельскохозяйственном производстве является использование в качестве присадочного материала отходов машиностроения, в частности порошков, получаемых электроэрозионным диспергированием отходов машиностроения, в том числе отходов спеченных твердых сплавов [1-4].
Одним из эффективных способов восстановления и упрочнения деталей с использованием таких порошковых материалов является электроконтактная приварка (ЭКП), позволяющая получать покрытия из порошковых материалов без их расплавления, то есть в твёрдой фазе [5-8].
Исследовано влияния параметров режима ЭКП на прочность соединения покрытий из порошковой смеси, содержащей диспергированные отходы твердого сплава ВК8 или Т15К6, со сталью 65Г, которая широко используется для изготовления режущих рабочих органов почвообрабатывающих и пищеперерабатывающих машин.
При проведении экспериментов в качестве образцов использовали пластины размером 120х20х3,0 мм, изготовленные из стали 65Г. К пластинам приваривали механическую смесь из ПГ-СР2 с порошками, полученными диспергированием отходов твердых сплавов ВК8 и Т15К6. Выбор порошка ПГ-СР2 в качестве матричного в порошковой смеси обусловлен его хорошей привариваемостью к стали 65Г, а также тем, что он обладает высокой износо- и коррозионностойкостью. Гранулометрический состав порошка ПГ-СР2 составлял 40-120 мкм. Механическую смесь из этих порошков получали в смесителе типа «пьяная бочка». Затем ее просушивали при
температуре 100 оС в течение 0,5 ч. Электроконтактную приварку осуществляли на установке 011-1-02 «Ремдеталь».
На рис. 1 представлена зависимость прочности т соединения покрытия с основой от количества упрочняющей фазы в порошковой смеси, полученная при I = 5,2 и 5,8 кА и = 0,04 с. В качестве упрочняющей фазы в порошковой смеси использовали порошки ВК8 и Т15К6, полученные ЭЭД отходов твердых сплавов [5, 9-11].
т, МПа 400
зоо-----
200 ------^^
100------
0
10 20 30 40 50 60 70 Содержание упрочняющей фазы, %
Рисунок 1 - Зависимость прочности т соединения покрытия с основой от количества упрочняющей фазы в порошковой смеси при Р = 1,5 кН и tH = 0,04 с: 1,2 - I = 5,8 кА; 3,4 - I = 5, 2 кА; 1,3 - порошок Т15К6; 2,4
- порошок ВК8
Видно, что в обоих случаях т соединения с увеличением количества упрочняющей фазы до ее содержания 50% в порошковой смеси практически не меняется. Увеличение массовой доли упрочняющей фазы до 60...70 % приводит к снижению т на 29-33 %. Это, по-видимому, связано с тем, что увеличение доли твердого сплава в матричном порошке снижает площадь соединения покрытия с металлом основы. Следует отметить, что при массовой доле упрочняющей фазы, равной 50 %, т соединения покрытия с основным металлом снижается всего на 5,0 %. Таким образом можно заключить, что с точки зрения экономической целесообразности такая доля упрочняющей фазы из порошка ВК8 или Т15К6 в матричном порошке ПГ-СР2 является оптимальной. Поэтому при проведении дальнейших исследований использовали порошковые смеси 50 % ПГ-СР2 - 50 % ВК8 и 50 % ПГ-СР2 - 50% Т15К6.
На рис. 2 представлено влияние силы тока и длительности его протекания на прочность соединения т покрытия, полученного ЭКП порошковой смеси при различных их значениях и усилии 1,5 кН.
\—^ *-А-А ^^ 1
2^ 1
-с -с -С 1 ( ^ 3
4 ^
Й и о X
т о а
а
0,02 0,04 0,06
Время 1и, с
0,08
б
600
500
400
к-г
л
Й 300
с
X ¡г
с —
200
100
0,02
) в,5 г" _Л
1 = 7,0 л/ 6.0
50
Р = 1 5 кН
0,04
0.06
Время 1Ж, с
0.03
Рисунок 2 - Влияние силы тока и длительности его протекания на прочность соединения т покрытия, полученного ЭКП порошковой смеси: а - 50 % ПГ-СР2 + 50% Т15К6, б - 50 % ПГ-СР2 + 50 % ВК8
Видно, что увеличение 1;и в исследованном интервале не позволяет получить равнопрочные с основным материалом соединения. Увеличение силы тока при фиксированных значениях 1;и приводит к интенсивному увеличению т соединения покрытия с основой. Причем соединения, полученные при токе I = 6,5 кА, = 0,08 с и токе I = 7,0 кА, ;и = 0,06 с, равнопрочны основному металлу, так как в зоне соединения выделяется достаточное количество теплоты для образования высокопрочного соединения покрытия с основой независимо от привариваемой порошковой смеси. Таким образом, оптимальными параметрами режима электроконтактной приварки смеси порошка 50% ПГ- СР2 + 50% Т15К6 или смеси порошка 50 % ПГ-СР2 + 50 % ВК8 к плоским образцам из стали 65Г толщиной 2,0 мм являются: Р = 1,5 кН, I = 7,0 кА, ^ = 0,06 с и Р = 1,5 кН, I = 6,5 кА, ^ = 0,08 с.
Из данных, представленных на рис. 4 также видно, что т соединения покрытия с основой независимо от привариваемой порошковой смеси, приблизительно, одинакова при обоих выбранных в качестве оптимальных параметров режимах. С целью снижения энергоемкости процесса и уменьшения термического воздействия на деталь электроконтактную приварку в данном случае более целесообразно осуществлять при Р = 1,5 кН, I = 6,5 кА, 1и = 0,08 с. Следует отметить, что металлографические исследования зоны соединения полученной при оптимальных параметрах режима ЭКП порошковой смеси 50 % ПГ-СР2 + 50% Т15К6 или 50 % ПГ-СР2 + 50 %
ВК8, показали, что в обоих случаях дефекты типа пор, трещин и несплош-ностей в зоне соединения отсутствуют. При этом в самой зоне соединения имеет место промежуточный слой шириной не более 0,5 мкм, образованный в результате диффузии элементов, входящих в состав соединяемых материалов.
Выводы
1. Установлено, что увеличение массовой доли упрочняющей фазы в матричном порошке свыше 50 % приводит к снижению прочности соединения покрытия с со сталью 65Г на 25 - 29 %.
2. Установлено, что при оптимальных сочетаниях параметров режима ЭКП прочность соединения покрытия с основой равнопрочна основному металлу и составляет 518 - 520 МПа.
Список литературы
1. Применение порошков, полученных электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов, при восстановлении и упрочнении деталей автотракторной техники композиционными гальваническими покрытиями / Е.В. Агеев, В.Н. Гадалов, Б. А. Семенихин, Е.В. Агеева, Р.А. Латыпов, В.И. Серебровский // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2010. №4. С. 73-75.
2. Агеев Е.В., Агеева Е.В., Латыпов Р.А. Твердосплавные электроэрозионные порошки: получение, характеристики и применение. - Курск: ЗАО Университетская книга, 2014. - 337 с.
3. Получение твердосплавных изделий холодным изостатическим прессованием электроэрозионных порошков и их исследование / Е.В. Агеева, Р.А. Латыпов, П.И. Бурак, Е.В. Агеев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2013. № 5 (50). С. 116-125.
4. Агеев Е.В., Карпенко В.Ю., Латыпов Р.А. Состав, структура и свойства порошка из быстрорежущей стали, полученной электроэрозионным диспергированием в воде // Международный технико-экономический журнал. 2014. № 5. С. 88-96.
5. Латыпов Р.А., Латыпова Г.Р., Дудин В.И. Особенности электроконтактной приварки порошка ПР-НПЧЗ на детали из чугуна // Современные материалы, техника и технологии. 2015. №2 (2). С. 97-102.
6. Электроконтактная приварка. Теория и практика / Р.А. Латыпов , В.В. Булычев , П.И. Бурак, Е.В. Агеев. - Курск: ЗАО Университетская книга, 2016. 392 с.
7. Каракозов Э.С., Латыпов Р.А., Молчанов Б.А. Состояние и перспективы восстановления деталей электроконтактной приваркой материалов. - М.: Информагротех, 1991. - 84 с.
8. Оценка влияния температуры электроконтактной приварки порошкового слоя на его пористость / В.В. Булычев, Г.Р. Латыпова, Р.А. Латыпов, Н.Д. Бахмудкадиев // Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 3 (3). С. 53-58.
9. Семенихин Б.А., Кузнецова Л.П., Латыпов Р.А. Восстановление и упрочнение деталей автотракторной техники композиционными гальваническими покрытиями с использованием порошков твердых сплавов. Труды ГОСНИТИ. 2012. Т. 109. № 2. С. 5760.
10. 10. Исследования химического состава порошков, полученных электроэрозионным диспергированием твердого сплава / Е.В. Агеев, Б.А. Семенихин, Е.В. Агеева, Р.А. Латыпов // Известия Юго-Западного государственного университета. 2011. № 5-1 (38). С. 138а-144.
11. Оценка эффективности применения порошков, полученных электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов, при восстановлении и упрочнении колен-
чатых валов автотракторной техники плазменно-порошковой наплавкой / Е.В. Агеев, В.В. Серебровский, Б.А. Семенихин, Е.В. Агеева, Р.А. Латыпов // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2010. Т. 5. № 5. С. 77-80.
12. Исследование деформирования и проскальзывания проволоки при ее электро-контактактной приварке к цилиндрическим поверхностям/ Латыпов Р.А., Латыпова Г.Р., Булычев В.В.// Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 1 (1). С. 128-133.
13. Особенности электроконтактной приварки порошка ПР-НПЧ3 на детали из чугуна/ Латыпов Р.А., Латыпова Г.Р., Дудин В.И.// Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 2 (2). С. 97-101.
14. Оценка относительной прочности соединения металлов на этапе схватывания при сварке давлением/ Латыпова Г.Р., Латыпов Р.А., Булычев В.В., Агеев Е.В.// Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 2 (2). С. 102-110.
15. Оценка влияния температуры электроконтактной приварки порошкового слоя на его пористость/ Булычев В.В., Латыпова Г.Р., Латыпов Р.А., Бахмудкадиев Н.Д.// Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 3 (3). С. 53-58.
16. Исследование и разработка технологии восстановления вала ротора турбокомпрессора электроискровой обработкой электроэрозионными наноматериалами/ Латы-пов Р.А., Денисов В.А., Агеев Е.В.// Современные материалы, техника и технологии. 2016. № 2 (5). С. 141-146.
17. Восстановление распределительного вала дизельного двигателя/ Латыпов Р.А., Агеев Е.В., Латыпова Г.Р.// Современные материалы, техника и технологии. 2016. № 2 (5). С. 146-150.
18. Порошковая шарикоподшипниковая сталь, полученная диспергированием в керосине/ Агеева Е.В., Ивахненко А.Г., Куц В.В., Хардиков С.В.// Современные материалы, техника и технологии. 2017. № 5 (13). с. 10-15
19. Строение и свойства порошковых материалов, полученных из отходов шарикоподшипниковой стали марки шх15 методом ээд в воде дистиллированной/ Ивахненко А.Г., Агеева Е.В., Куц В.В., Хардиков С.В. // Современные материалы, техника и технологии. 2017. № 5 (13). с . 28-33
20. Строение и свойства порошковой быстрорежущей стали, полученной электроэрозионным диспергированием в воде/ Куц В.В., Ивахненко А.Г., Агеева Е.В. // Современные материалы, техника и технологии. 2017. № 5 (13). с. 50-54
21. К вопросу о переработке алюминиевых отходов электроэрозионным диспергированием/ Новиков Е.П., Агеев Е.В., Сытченко А.Д.// Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 1 (1). С. 169-172.
22. О возможности переработки отходов шарикоподшипниковой стали методом электроэрозионного диспергирования/ Хардиков С.В., Агеев Е.В., Зубарев М.А.// Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 1 (1). С. 211-214.
23. Восстановление распределительного вала дизельного двигателя/ Латыпов Р. А., Агеев Е.В., Латыпова Г.Р.// Современные материалы, техника и технологии. 2016. № 2 (5). С. 146-150.
24. Оценка относительной прочности соединения металлов на этапе схватывания при сварке давлением/ Латыпова Г.Р., Латыпов Р.А., Булычев В.В., Агеев Е.В.// Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 2 (2). С. 102-110.
25. Исследование и разработка технологии восстановления вала ротора турбокомпрессора электроискровой обработкой электроэрозионными наноматериалами/ Латы-пов Р.А., Денисов В.А., Агеев Е.В.// Современные материалы, техника и технологии. 2016. № 2 (5). С. 141-146.
26. Получение и исследование порошков из отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов электроэрозионным диспергированием/ Агеев Е.В., Латыпов Р.А., Агеева Е.В., Давыдов А. А.// Курск, 2013.
Rashit Abdulkhakovich Latypov Doctor of Technical Sciences, Professor, e-mail: [email protected]
Gyulnara Rashitovna Latypova candidate of technical sciences, associate professor, email: [email protected]
Vaniyants Karen Tigranovich, Master, e-mail: [email protected] Federal State Budgetary Educational Institution "Moscow Polytechnic University" ELECTROCONTACT POWDER FIRING MIXTURE CONTAINING DISPERSED WASTE FROM A SOLID ALLOY, WITH STEEL 65G
Abstract. The results of the investigation of the influence of the parameters of the electrically contact welding regime on the strength of the jointing of coatings from a powder mix containing dispersed waste of the hard alloy VK8 or T15K6, with steel 65G are presented. Key words: electrocontact welding, powder mixture, hard alloy waste, coating, bond strength.
