Исследование микротвердости порошков, полученных электроэрозионным диспергированием твердого сплава Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 621.791.92:669.018.25

Е.В. Агеев, канд. техн. наук Б.А. Семенихин

Юго-Западный государственный университет, г. Курск Р.А. Латыпов, доктор техн. наук

Московский государственный вечерний металлургический институт

ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОТВЕРДОСТИ ПОРОШКОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫМ ДИСПЕРГИРОВАНИЕМ ТВЕРДОГО СПЛАВА

Одним из наиболее перспективных методов получения порошка путем переработки отходов вольфрамсодержащих спеченных твердых сплавов является метод электроэрозионного диспергирования (ЭЭД) [1].

Эксперименты проводили на установке ЭЭД [2, 3, 4].

На рис. 1 и 2 представлен гранулометрический состав, а на рис. 3 и 4 — форма частиц порошка сплавов марок ВК8 и Т15К6.

Установлено, что полученные на этих режимах порошки имеют в основном интервалы размеров от 0,2 до 10 мкм. При этом характер изменения кривых распределения по интервалам размеров частиц порошка, полученных как из порошка ВК8, так и из Т15К6, практически идентичен.

Исследования показали, что с увеличением энергии импульса средний интервал размеров частиц порошка увеличивается. Это связано с тем, что при меньшей энергии импульса градиент температур выше, следовательно, доля материала, образующегося кристаллизацией паровой фазы, больше. При этом с увеличением энергии импульса количество паровой фазы, которая облепляет сферические частицы жидкой фазы, уменьшается.

70

я

g

Sä

с

ff

f-

о

u

№

S

Ч

с

м

60

50

40

30

20

10

0

0,25 0,5 0,75 1,0 1,25 1,5 1,75

Интервалы размеров, мкм Рис. 1. Гранулометрический состав порошка ВК8

Установленные закономерности позволяют сделать вывод о том, что при ЭЭД можно управлять средним размером частиц получаемого порошка и его гранулометрическим составом с помощью энергии импульса в достаточно широких диапазонах.

При проведении экспериментов в качестве рабочей жидкости (РЖ) использовали воду дистиллированную и керосин осветительный. Далее были исследованы их физико-технологические свойства [5, 6].

При исследовании микротвердости полученных порошков их микротвердость Н измерялась на микрошлифах с использованием прибора ПМТ-3 (ТУ 3-3.1377—83). Для чего порошки смешивали с эпоксидной смолой и после затвердевания проводили их полировку с использованием алмазных паст по стандартной методике. Нагрузка на индентор была 1,0 Н, продолжительность пребывания под нагрузкой — 10 с. (Эти характеристики процесса рекомендуются для измерения микротвердости твердых сплавов).

Шероховатость исследуемой поверхности по параметру Яа не превышала 0,08 мкм и достигалась путем многократной переполировки. Результаты измерений представлены на рис. 5.

70

я

g

Sä

с

ff

f-

о

u

№

S

Ч

с

м

60

50

40

30

20

10

0

0,25 0,5 0,75 1,0 1,25 1,5 1,75

Интервалы размеров, мкм Рис. 2. Гранулометрический состав порошка Т15К6

Рис. 3. Порошок, полученный ЭЭД сплава ВК8

Рис. 4. Порошок, полученный ЭЭД сплава Т15К6

В результате экспериментально установлено, что микротвердость порошков, полученных методом ЭЭД из отходов твердых сплавов марок ВК8 и Т15К6, зависит от РЖ, а также от исходного состава материала диспергирования. Так, порошки, полученные в дистиллированной воде, имеют большую микротвердость по сравнению с порошками, полученными в керосине.

Существенное влияние на микротвердость порошков оказывают изменения структуры поверхностного слоя и связанные с ними пластические деформации. На изменение микротвердости поверхностного слоя, а также толщины наклепа значительное влияние оказывают свойства РЖ, охлаждающей поверхность частиц порошка. Образование тех или иных структур в поверхностном слое, определяющих значение микротвердости, во многом зависит от скорости охлаждения частиц, т. е. от охлаждающей способности РЖ. Также необходимо отметить, что с ростом вязкости РЖ уменьшается скорость отвода теплоты от охлаждаемой поверхности, а следовательно, уменьшается микротвердость последней.

Порошки, полученные из сплава Т15К6 в исследованных РЖ, имеют большую микротвердость по сравнению с порошками, полученными из сплава ВК8, поскольку микротвердость сплава Т15К6 выше микротвердости сплава ВК8.

В общем случае, порошки, полученные методом ЭЭД, обладают большей микротвердостью, чем исходные сплавы, что объясняется спецификой процесса образования порошков при ЭЭД. Установлено также, что микротвердость порошков, полученных методом ЭЭД из отходов спеченного твердого сплава марки ВК8, выше микротвердости промышленно выпускаемых порошков (22,0 ГПа и 18,4 ГПа соответственно), что объясняется спе-

^,0, ГПа

30

20

10

—

© © © © © ©

□ - ВК8 □ - Т15К6

Рис. 5. Микротвердость порошков твердого сплава:

1 — промышленного; 2 — полученного ЭЭД в керосине; 3 — полученного ЭЭД в воде

цификой процесса образования порошков при ЭЭД (полученные порошки имеют искаженные кристаллические решетки).

Работа выполнена в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг.

Список литературы

1. Агеев, Е.В. Выбор метода получения порошковых материалов из отходов спеченных твердых сплавов / Е.В. Агеев, Б.А. Семенихин // Известия Самарского научного центра РАН. — 2009. — Спец. вып.: Актуальные проблемы машиностроения. — С. 12-15.

2. Агеев, Е.В. Выбор оборудования для получения порошковых материалов методом электроэрозионного диспергирования / Е.В. Агеев, Б.А. Семенихин // Материалы и технологии XXI века: сб. ст. VII Междунар. науч.-техн. конф. — Пенза: Приволжский дом знаний, 2009. — С. 142-146.

0

3. Агеев, Е.В. Разработка генератора импульсов установки электроэрозионного диспергирования / Е.В. Агеев, Б.А. Семенихин, Р.А. Латыпов // Информационно-измерительные, диагностические и управляющие системы. Диагностика-2009: сб. материалов Междунар. науч.-техн. конф.: в 2 ч. — Ч. 2. — Курск, 2009. — С. 144-147.

4. Агеев, Е.В. Разработка установки для получения порошков из токопроводящих материалов / Е.В. Агеев, Б.А. Семенихин, Р.А. Латыпов // Известия Самарского научного центра РАН. — 2009. — Т. 11(31). — № 5(2). — С. 234-237.

5. Агеев, Е.В. Особенности технологии получения порошковых наплавочных материалов методом электроэро-зионного диспергирования отходов твердых сплавов для наплавки шеек коленчатых валов / Е.В. Агеев, М.Е. Саль-ков // Технология металлов. — 2008. — № 5. — С. 34-37.

6. Агеев, Е.В. Исследование химического состава порошков, полученных из отходов твердых сплавов методом электроэрозионного диспергирования / Е.В. Агеев, Е.В. Агеева // Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации: материалы IV Междунар. науч.-техн. конф. — Курск, 2006. — Ч. 2. — С. 146-150.

УДК 691.175.5/8

В.К. Астанин, доктор техн. наук И.В. Титова

Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО РЯДА ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ОТХОДОВ ПОЛИМЕРОВ В ТЕХНИЧЕСКОМ СЕРВИСЕ

Используемое в настоящее время перерабатывающее оборудование отходов полимеров характеризуется увеличивающимся количеством выполняемых функций, возрастающей сложностью конструктивного исполнения, широкой номенклатурой. Возникает задача — упорядочить номенклатуру выпускаемых технических средств производства. С этой целью необходимо обосновать параметрический ряд технологического оборудования, чем достигается существенное улучшение техникоэкономических показателей технических средств производства одинакового функционального назначения.

Оптимизация параметрического ряда технических средств производства должна обеспечить получение эффективных результатов у изготовителя и потребителя оборудования [1]. Любой параметрический ряд несет в себе противоречие между потребителем и производителем изделий. Производителю технических средств выгоден как можно более редкий параметрический ряд, поскольку он способствует увеличению серийности продукции, а значит, снижению ее себестоимости.

Потребителю оборудования, наоборот, выгоден наиболее частый параметрический ряд, поскольку вместо необходимого по расчету изделия приходится брать либо два меньших, либо одно большее. В обоих случаях решение приводит к увеличению массы и габаритов технологического оборудования, повышению энергоемкости и себестоимости конечной продукции [2]. В качестве критерия обоснования параметрического ряда оборудования взяты приведенные затраты средств.

Для построения параметрического ряда оборудования необходимо располагать такими данными: потребностью сельскохозяйственного производства в каждом типоразмере изделия или данными об их фактическом выпуске; себестоимостью каждого типоразмера; показателями эксплуатационных характеристик; суммой эксплуатационных затрат.

Для обоснования типоразмеров технологического оборудования необходимо определить себестоимость переработки, которая складывается из удельных затрат:

• на оплату основных и вспомогательных работников в сумме с общепринятыми начислениями и отчислениями в социальные фонды;

• потребление электрической и других видов энергии;

• амортизацию, техническое обслуживание и ремонт технологического оборудования и здания;

• общетехнические и общехозяйственные расходы

У _ ЗПч.ф + элКисп +

1,2050 0,7

Ц об 0,08 + .Щ зЛ0,025

1,205М

1 + Аввг

м

ОФКс

где Уд.с — удельная производственная себестоимость переработки, р./кг; ЗПч.ф — заработная плата с начислениями в социальные фонды, в расчетах принята 91 р./ч; N — мощность привода технического средства, кВт; Цэл — цена электроэнергии для предприятия, принята 3,8 р./кВт-ч; Kисп — коэффициент использования электрооборудования; Q — производительность технического средства, кг/ч; Цоб — цена технического средства, р.; Цзд — удельная стоимость здания, р./м2; 5 — производ-

+