CC BY
30
г©
;0
Таким образом, внутримолекулярная инверсия, в результате которой экваториальная связь становятся аксиальной приводит к превращениям изомера 1в111и11в IV.
Моисеенко Д.В., Рева В.П.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА НАНОСТРУКТУРИРОВАННОГО АЗОТСОДЕРЖАЩЕГО ПОРОШКА СТАЛИ
Р6М5
Прогресс в ведущих отраслях машиностроения, значительное увеличение объема производства и потребления жаропрочных и высокопрочных сталей, автоматизация процессов обработки резанием с каждым годом выдвигают все более высокие требования к стойкости режущего инструмента. Задача отчасти может быть решена путем существенного увеличения объема производства комплексно легированных (\V-Mo-V-Co) быстрорежущих сталей. Однако возможности повышения механических свойств только за счет легирования уже во многом исчерпаны.
В отличие от традиционной технологии переплава, механохимическая технология получения порошковых быстрорежущих сталей не приводит к угару дефицитных легирующих элементов, благодаря небольшому времени размола, низким температурам во время его проведения и небольшому времени спекания, которое к тому же проводится в инертной атмосфере.
Технология, включающая размол стружки, также имеет преимущество и перед технологией распыления расплава, вследствие образования наноструктур в процессе формирования стружки, которые сохраняются и после спекания. Порошковые быстрорежущие стали нечувствительны к содержанию карбидов из-за однородного рассеивания мелких округлых карбидных частиц, что позволяет получить значительное повышение механических характеристик при сохранении данного химического состава, либо увеличить содержание углерода и легирующих элементов, значительно повысив эксплуатационные свойства стали - теплостойкость, износостойкость, режущие свойства.
Данная работа посвящена изучению процессов размола стружки быстрорежущей стали Р6М5 с целью отработки оптимальных режимов как получения стружки, так и размола порошков.
Литературные данные свидетельствуют [1], что значительные управляемые напряжения могут быть приложены к стружке за один проход обработки резанием, при этом микроструктура стружки существенно более дисперсна, чем структура массивного материала. Кроме того, параметры деформации, связанные с формированием стружки, включая величину наклепа, могут быть связаны с
параметрами механической обработки, такими как передний угол инструмента и толщиной недеформированной стружки по прямому измерению.
Получение стружки с заданным уровнем наклепа производилось методом точения с параметрами механической обработки, подобранными так, чтобы обеспечить заданный уровень наклепа стружки (рис. 1).
Рис. 1. Схема формирования стружки и изменяемые параметры резания: а0 - продольная подача (глубина реза), ас - толщина стружки, а - передний угол резца, ф - угол излома стружки.
Расчет напряжений производился по следующей методике
cosa
Y ~
где ф вычисляется из измерения а0 и ас-
tan<p =
sin <р х cos(<£> - a) (iao! ac) eos a
O)
-(2)
(1 - (ao / ac)) sin a
Скорость резания выбиралась таким образом, чтобы исключить влияние нагрева, возникающего при резании, на степень наклепа стружки, т.е. не вызвать рекристаллизации. Были выбраны три значения переднего угла резца: 10, -25 и -55 градусов, значения коэффициента внутренних напряжений, соответственно 1,7, 3,5 и 7,1, продольная и поперечная подачи были постоянны и составляли 0,1 мм.
Размол стружки производился в энергонапряженной вибромельнице конструкции ДВГТУ в присутствии продуктов механодеструкции полиметилметакрилата, введенного в количестве 2% (масс.). Интенсивность измельчения -1:20, время размола составляло 8, 10, 12 и 14 мин.
Рентгенофазовый анализ был выполнен в автоматическом режиме с помощью базы данных порошковых дифракционных эталонов PDF-2 на дифрактометре Bruker Х8 APEX. Во всех образцах были обнаружены две кристаллические фазы: Fe и М6С.
Результаты рентгенографического анализа представлены в табл. 1
Таблица 1
Влияние параметров механохимической обработки на тонкую структуру нанопорошков
№ Напряжение Время Размер зерна Искажение Размер Искажение
п.п. среза, у размола, феррита, Á АКР карбидов АКР, М6С,
мин. феррита, % типа М6С, А %
1 1,7 8 117 0.681 131 0.588
2 10 105 0,721 110 0,675
3 12 107 0,723 112 0,674
4 14 105 0,721 114 0,648
5 3,5 8 102 0,751 112 0,729
6 10 101 0.743 106 0.697
7 12 105 0,727 110 0,680
8 14 94 0.814 98 0.807
9 7Д 8 113 0.708 124 0.644
10 10 92 0.839 94 0.873
11 12 104 0.734 109 0.684
12 14 91 0,841 94 0,849
Как видно из представленных данных, размер кристаллита получаемого порошка напрямую зависит от состояния исходной стружки и режима виброобработки и находится в пределах 10-14 нм (до 12 нм для карбидной фазы). В случае среднего значения напряжений наблюдается меньшая зависимость дисперсности структуры порошка от времени виброобработки. Наиболее интенсивно измельчалась структура стружки, подвергнутой воздействию максимальных внутренних напряжений. При максимальном времени размола были получены наиболее дисперсные частицы фаз, при минимальном - размер частиц изменялся незначительно и в результате не отличался от порошка, полученного из стружки с минимальными внутренними напряжениями. Это обусловлено получением все более дисперсных структур и связанным с этим повышением пластичности, ухудшающим результаты механохимической обработки.
Поэтому, учитывая технологические сложности получения стружки с напряжением у=7,1, наиболее перспективным представляется использование в технологии получения наноструктурированного порошка быстрорежущей стали стружки с внутренним напряжением, соответствующим у=3,5. Время размола должно составлять 10-14 мин., интенсивность 1:20.
Известны работы, посвященные созданию порошковых азотсодержащих быстрорежущих сталей [2]. Порошковая металлургия открывает широкие возможности в разработке новых составов сталей и сплавов, которые не могут быть получены по обычной технологии из-за низкой горячей пластичности. Новая схема производства быстрорежущей стали позволяет увеличить количество карбидной фазы в стали и в результате - повысить ее служебные свойства.
Исследовалась возможность азотирования быстрорежущей стали на этапе механохимической обработки стружки. Были проведены эксперименты по виброизмельчению стружки быстрорежущей стали Р6М5 в аммиаке. Диспергирование стружки проводилось по следующим режимам:
- частота колебаний механореакторов (1): 650...850 мин"1;
- интенсивность: 7; 10; 12;
- время помола (т): 20...70 мин.
В результате диспергирования стружки Р6М5 в среде аммиака наблюдается насыщение порошка азотом. В табл.2 представлены режимы механохимической обработки и концентрация азота в порошке стали Р6М5.
Таблица 2
Результаты механохимической обработки стружки быстрорежущей стали Р6М5
№ п/п Интенсивность Режим помола dcp., Содержание
f, мин"' Т„м,МИН мкм азота, % масс.
1 1:7 850 40 92,9 0,32
3 1:10 725 40 92,7 0,36
4 1:12 650 40 78,2 0,37
5 1:10 725 40 62,5 0,40
6 1:12 650 40 56,3 0,41
Как видно из данных табл. 2, с повышением интенсивности помола возрастает содержание азота в составе быстрорежущей стали, при этом дисперсность получаемого порошка возрастает.
В процессе механохимической обработки стружки быстрорежущей стали в атмосфере аммиака происходит насыщение получаемого порошка стали азотом, что должно привести к значительному повышению механических и эксплуатационных свойств изделий из порошковой быстрорежущей стали.
ЛИТЕРАТУРА
1. М. Ravi Shankar, Balkrishna С. Rao, W. Dale Compton, Srinivasan Chandrasekar, Alexander H. King, Kevin P. Trinnble. Severe plastic deformation (SPD) and nanostructured materials by machining. Journal of Materials Science, 5/2007.
2. Отчет о НИР (заключит.) / ВНТИЦентр, УКРНИИСПЕЦСТАЛЬ. № ГР 01840026966; Инв. № 02860005538. Запорожье,1985.43 с.
Карцев F.. С.
Научный руководшсль -. Ален ко ва С. К. ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИЙ РОЛИКОВЫЙ КОНВЕЙЕР
Необходимость повышения эффективности автоперевозок груза привела к созданию крупногабаритной длинномерной техники. Длина фуры достигает 15-20 метров. Обычно загрузку производят следующим образом: груз со склада перекладывают на поддон, вилочный погрузчик захватывает поддон и ложит его на край платформы, далее грузчики вручную укладывают тару по всей длине, затрачивая много времени на перемещение от начала фуры в конец. В зависимости от дальности перевозок, погрузо-разгрузочные работы могут занимать большую часть времени. Для повышения производительности этих работ необходимо уменьшить потери времени. В этом может помочь механизация работ с использованием конвейеров-перегружателей. Целесообразно использовать конвейеры и переменной длиной транспортирования.
Наиболее распространенными являются ленточные конвейеры, но в данных условиях они имеют существенный минус. Конвейер должен иметь большую телескопичность, а значит в собранном состоянии необходимо где-то компактно хранить гибкий тяговый элемент. Таким хранилищем может служить полиспастная система барабанов или подвижная тележка с барабанами, но размеры таких конструкций будут очень большими, т.к. необходимо прятать до 40 метров тягового элемента, что делает весьма затруднительным их использование.
Для проведения погрузо-разгрузочных работ так же могут быть использованы неприводные (рольганги) и приводные роликовые конвейеры. Применение первых ограничено, т.к. необходимо обеспечивать определенный угол наклона конвейера, чтобы груз скатывался по роликам под действием собственного веса. Приводные рольганги лишены такого недостатка, но они не телескопичны, хотя, можно сделать их состоящими из автономных секций, изменяя общую длину
