Научная статья на тему 'Методология исследования металлических порошков полученных электроэрозионным диспергированием'

Методология исследования металлических порошков полученных электроэрозионным диспергированием Текст научной статьи по специальности «Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства»

CC BY
14
3
Поделиться
Ключевые слова
МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ПОРОШОК / ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЕ ДИСПЕРГИРОВАНИЕ / МЕТОДОЛОГИЯ / ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Аннотация научной статьи по общим и комплексным проблемам технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства, автор научной работы — Чаплыгин Владислав Юрьевич

Рассмотрены основные методы исследования металлических порошков полученных электроэрозионным диспергированием. Показан множественный перечень возможностей для изучения образцов.

Похожие темы научных работ по общим и комплексным проблемам технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства , автор научной работы — Чаплыгин Владислав Юрьевич,

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Методология исследования металлических порошков полученных электроэрозионным диспергированием»

2) конструкции коробки передач и механизма переключения;

3) индивидуальных качеств водителя агрегата.

По экспериментальным данным ^ер=1.. .10 с.

Исследования ряда ученых [2,3] в том числе и исследования кафедры механизации сельхозпроизводства Бухарского Госуниверситета показали, что при существующих конструкциях коробок передач и средних качествах водителя агрегата переход на следующую ступень целесообразен, если длина гона с пониженным сопротивлением больше 100 м. При длине гона, меньшей 100 м, целесообразность перехода на другую передачу определяются квалификацией водителя.

Маневрирование скоростями позволяет увеличить техническую и эксплуатационную скорости движения агрегатов, повысить их производительность, экономичность и качество работы.

Список литературы

1. В.П.Горячкин Учение об импульсе и силе. Учение об ударе.

2. Собрание сочинений. Том 1, Издательство "Колос", Москва,1968 г.

3. Г.В.Веденяпин и др. Эксплуатация машинно-тракторного парка. Издательство «Сельхозлитература». Москва, 1963 г.

4. Б.С.Свиршевский Эксплуатация машинно-тракторного парка. Издательство «Сельхозлитература». Москва, 1958 г.

5. М.Д.Артамонов и др. Теория автомобиля и автомобильного двигателя. Издательство «Машиностроение», Москва, 1968 г.

SUMMARY

The following article dears with the issues of right utilization of planning machines with existing working organs. The erotically done the watering of the influence of not flatness of watering fields on stability of the work and firmness of planning aggregate. It has theoretically proved that with the in crease of height of firm sand before drawing wheels of the tractors power of aggregate on leading wheels 'll not be able to get the restrictions.

МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ ПОЛУЧЕННЫХ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫМ ДИСПЕРГИРОВАНИЕМ Чаплыгин Владислав Юрьевич, аспирант (e-mail: metroJlava@mail.ru) Юго-Западный государственный университет, г.Курск, Россия

Рассмотрены основные методы исследования металлических порошков полученных электроэрозионным диспергированием. Показан множественный перечень возможностей для изучения образцов.

Ключевые слова: металлический порошок, электроэрозионное диспергирование, методология, химические и физические свойства.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Металлическим порошком называется совокупность частиц металла, сплава или металлоподобного соединения размерами до миллиметра, находящихся в контакте и не связанных между собой [1].

Порошковые материалы используются практически в любой области техники, и объем их применения непрерывно расширяется. Это связано как с возрастающей ролью, которую выполняют материалы вообще, так и со специфическими особенностями, присущими только порошковым материалам. Так, развитие электронной техники было бы невозможно без развития производства полупроводников, то же можно сказать в отношении космической техники, ядерной энергетики[1].

Поведение металлического порошка при обработке, равно как и свойства готовых изделий, определяются всем комплексом физических и химических свойств, присущих данному порошку.

Порядок отбора проб порошков и деления взятых проб на части, необходимые для опытов, устанавливает ГОСТ 23148. В стандарте используются следующие определения: Партия - количество порошка, изготавливаемое при одинаковых условиях; Групповая проба - количество порошка, забираемое пробоотборником в отдельной партии; Суммарная проба - совокупность групповых проб данной партии порошка; Усредненная проба -полностью гомогенизированная суммарная проба или ее характерная часть; Опытная проба - часть усредненной пробы для определения заданной характеристики материала или для изготовления анализируемого образца; Единичная проба - количество порошка, которое отбирается для проведения определенного анализа опытной пробы[4].

Методы исследования насыпной плотности порошков. Насыпная плотность - это масса единицы объема свободно насыпанного порошка. Она определяется плотностью материала порошка, размером и формой его частиц, плотностью их укладки и состоянием поверхности. Более высокую насыпную плотность обеспечивают сферические частицы. Для полидисперсных порошков существует оптимальный гранулометрический состав, обеспечивающий максимальную насыпную плотность, когда мелкие частицы заполняют пустоты между крупными. От насыпной плотности порошка зависят производительность прессов и размеры транспортирующих и запасных емкостей для порошка. По величине насыпной плотности судят о пригодности порошков для шликерного литья и для спекания свободно насыпанных порошков [4].

ГОСТ 19440 устанавливает два способа определения насыпной плотности:

Первый способ это определение насыпной плотности с помощью воронки. Этот метод предназначен для металлических порошков, свободно протекающих через отверстие диаметром 2,5 мм. Он может также быть использован для порошков, которые с трудом протекают через отверстие диаметром 2,5 мм, но свободно протекают через отверстие диаметром 5 мм.

Второй способ это определения насыпной плотности с помощью волюметра Скотта. В данном методе свободно насыпанное состояние порошка получается при заполнении емкости путем последовательного прохожде-

ния порошка через систему наклонных пластин волюмометра Скотта.

Метод определения текучести изложен в ГОСТ 20899-98, который основан на регистрации времени истечения через калиброванное отверстие воронки металлических порошков и их смесей, содержащих металлические компоненты. Способ мсследования не распространяется на порошки, не создающие непрерывную струю при просыпании через воронку. Метод основан на определении времени истечения порошков из воронки, самопроизвольно просыпающихся через калиброванное выходное отверстие. Воронку укрепляют в штативе и устанавливают по уровню на горизонтальном основании, защищенном от встряхиваний и вибраций. Рабочую поверхность воронки обезжиривают, протирая ватой, смоченной в бензине. Навеску порошка массой 50 г, взвешенную с погрешностью до 0,1 г, высыпают в воронку с закрытым выходным отверстием. Выходное отверстие открывают, и порошок высыпается в приемник. Начало и конец истечения порошка из воронки фиксируют секундомером. Проводят пять параллельных определений. Результаты испытания записывают в протокол, в котором должны быть указаны: наименование и марка порошка; номер партии; наименование предприятия-изготовителя; результаты параллельных определений и средний результат; обозначение настоящего стандарта; дата ис-пытания[4].

В ГОСТ 23402-78 изложен микроскопический метод определения размеров частиц, который распространяется на металлические порошки с размерами частиц от 1 до 100 мкм сферической или полиэдрической формы. Измерение и подсчет количества частиц проводят под оптическим микроскопом визуально или автоматически. За размер частицы принимают при визуальном измерении максимальную хорду частицы в горизонтальном или вертикальном направлениях; при автоматическом измерении - хорду частицы в горизонтальном направлении. Пробу для испытаний массой 5-7 г отбирают по ГОСТ 23148. Препарат приготовляют двумя методами: из сухого порошка; с использованием суспензии порошка в диспергирующей жидкости. Препарат готовят из сухого порошка следующим образом: пробу для испытаний массой 5-7 г тщательно перемешивают на стеклянной плитке, рассыпают полосой длиной 7-8 см и разделяют на 7 или 8 приблизительно равных частей. Четные части отбрасывают, а нечетные смешивают и повторно сокращают таким же образом. Повторяют до получения пробы массой 0,5-1 г. Затем переносят на кончике стеклянной палочки небольшое количество порошка на предметное стекло, добавляют 1-2 капли диспергирующей жидкости, распределяют равномерно смесь палочкой по стеклу, накладывают покровное стекло и надавливают на него осторожно во избежание выхода больших частиц за пределы стекла. Избыток жидкости удаляют промокательной бумагой. При измерении используют проекционные или оптические микроскопы, позволяющие вести наблюдение в проходящем свете или при непосредственном наблюдении. Для измерения частиц размером 1 мкм требуется увеличение х1400. Конструкция микро-

скопа, объективов и окуляров должна обеспечивать хорошее качество изображения. Измерения можно проводить по снимкам микроскопических изображений. Размеры частиц измеряют при непосредственном наблюдении микроскопического изображения, по микроскопическим снимкам, по изображению на экране проектора. Интервал размеров частиц разбивают не менее чем на 6 частей (классов). Частицы, размер которых соответствует нижнему пределу класса, относят к более мелкому классу. Размеры частиц измеряют при непрерывном передвижении препарата или при наблюдении отдельных полей зрения[4].

Для примера рассмотрено определение размеров частиц металлических порошков бронзы, полученных электроэрозионным диспергированием [7].

Распределение по размерам микрочастиц порошка бронзы показано на рисунке 1.

Размер частиц, мкм

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рисунок 1 - распределение по размерам микрочастиц порошка бронзы

Таблица 1 - Количество частиц заданного интервала размеров, %

Размер порошка, мкм Процентное содержание, %

0,050-1,000 5,24

1,000-2,000 6,14

2,000-3,000 5,68

3,000-4,000 3,17

4,000-5,000 0,82

5,000-10,000 10,54

10,000-20.000 22,8

20,000-50,000 36,81

50,000-100,000 8,80

100,000-200,000 0,00

Если результатом испытаний должно быть объемное (массовое) распределение частиц по размерам, то класс самых крупных частиц, составляющих не менее 5 %, принимают за контрольный. В таблице 1 представлены количество частиц порошка бронзы заданного интервала размеров в процентном соотношении [7].

В ГОСТ 25849 описан микроскопический метод определения формы частиц, который основан на определении размеров проекции частицы под микроскопом и последующем вычислении факторов формы. Отбор и подготовку проб проводят по ГОСТ 23148. Для измерений с помощью электронного растрового микроскопа готовят препарат: 2-3 мг порошка, взятого от пробы, наносят тонким слоем на клейкую подложку. Подложку закрепляют на предметном столике микроскопа, высушивают и металлизируют напылением слоя золота толщиной 10 нм. Напыленный препарат рассматривают под микроскопом. Из пробы готовят два препарата и сравнивают их под микроскопом. Если частицы ориентировочно совпадают по размерам, то измерение проводят на одном из них, в противном случае повторяют приготовление микроскопического препарата[2].

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Объектом наблюдения являются проекции частиц из положения наибольшей устойчивости - изображение на экране электронного микроскопа, на экране или в окуляре оптического микроскопа, на фотографии.

Результаты испытаний оформляют протоколом, который должен содержать: условное обозначение или марку порошка; результаты расчетов факторов формы; словесное описание формы частиц; данные об использованной аппаратуре и методике определения (вручную или автоматически); сведения об условиях, которые могли бы повлиять на результаты определения (например, неполное отделение агломератов); дату проведения испытаний.

В ГОСТ 23401 предложен метод определения удельной поверхности металлических порошков, катализаторов и носителей от 0,05 до 1000 м /г по тепловой десорбции газа (азота или аргона). Сущность метода заключается в определении объема газа, сначала предварительно адсорбированного на поверхности анализируемой пробы из потока рабочей газовой смеси (азот-но-гелиевой или аргоно-гелиевой) при температуре жидкого азота, затем десорбированного из нее при повышении температуры, и последующем расчете удельной поверхности пробы[4].

В ГОСТ 22662 изложен весовой метод седиментации и метод фотоседиментации для определения гранулометрического состава металлических порошков со сферической и полиэдрической формой частиц размером от 0,5 до 40 мкм. За размер частицы полиэдрической формы принимают диаметр сферы объемом, равным объему частицы (диаметр по Стоксу). Методы основаны на определении массовой доли частиц различных размеров этого порошка по скоростям их оседания в вязкой жидкости при ламинарном движении частиц. Стандарт не устанавливает методы определения гранулометрического состава смесей порошков различных металлов. Про-

бу для испытаний массой не менее 50 г отбирают по ГОСТ 9721 и высушивают в условиях, не допускающих окисления. Для удаления крупных частиц высушенную пробу для испытаний просеивают через сито № 0040 с сеткой по ГОСТ 6613. Пробу для седиментационного анализа берут в количестве, необходимом для приготовления суспензии с объемной долей порошка не более 0,4 об. %. Пробу взвешивают с погрешностью не более 0,0005 г [4].

Метод определения кислорода, восстанавливаемого водородом, в металлических порошках, содержащих от 0,05 до 3 мас. %, применим к порошкам металлов и сплавов. Он не применим к порошкам, содержащим связку, но может быть распространен на порошки, содержащие углерод, путем использования специального каталитического устройства.

Сущность метода состоит в восстановлении предварительно высушенной пробы в потоке сухого чистого водорода при заданной температуре. Воду, образовавшуюся при восстановлении, поглощают метанолом и титруют реактивом Карла Фишера, определяя конечную точку либо визуально, либо электрометрически. При анализе порошков, содержащих углерод, проводят конверсию образующихся оксида и диоксида углерода в метан на никелевом катализаторе [2].

Таким образом можно сделать вывод, что имеется множество вариантов исследования металлических порошков. В зависимости от поставленной задачи современные технологии позволяют добиться полного спектра анализа полученных проб и в полной мере описать свойства металлических порошков.

Список литературы

1. Агеев Е.В. Состав и свойства порошков, полученных элек-троэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов: монография / Е.В. Агеев, Р.А. Латыпов, Б. А. Се-менихин, Е.В. Агеева. - Юго-Зап. гос. ун-т. Курск, 2011. - 123 с.

2. Агеев Е. В. Состав и свойства медных порошков, полученных электроэрозионным диспергированием: монография / Е.В. Агеев, Е.В. Агеева, Н.М. Хорьякова; Юго-Зап. гос. ун-т. Курск, 2014. - 136 с.

3. Агеев Е.В. Получение и исследование порошков из отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов электроэрозионным диспергированием: монография / Е.В.Агеев, Р.А.Латыпов, Е.В.Агеева; А.А.Давыдов. Из-во ИП Горохов А. А., Курск, 2013. - 200 с.

4. Агеев Е.В. Методы исследования свойств металлических порошков: курс лекций / Е.В. Агеев, Н.М. Хорьякова. Курск, 2015, 109 с.

5. Кругляков О.В. Микроанализ твердосплавных электроэрозионных порошков и спеченного из них сплава / О.В. Кругляков, С.В. Хардиков, Е.В. Агеев // Техника и технологии: пути инновационного развития: сб. тр. 4-ой Междунар. науч.-практ. конф. - Курск, 2014. - С. 176-179.

6. Кругляков О.В. Исследование микротвердости покрытий, полученных с использованием вольфрамсодержащих электроэрозионных порошков / О.В. Кругляков, А.Д. Сытченко, С.В. Хардиков, Е.В. Агеева // Техника и технологии: пути инновационного развития: сб. тр. 4-ой Междунар. науч.-практ. конф. - Курск, 2014. - С. 173-176.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

7. Чаплыгин В.Ю. Исследование гранулометрического состава бронзового порошка, полученного электроэрозионным диспергированием. / В.Ю. Чаплыгин, Е.В. Агеев // Современные автомобильные материалы и технологии (САМИТ- 2015): сб. статей VII

Межд. науч.-техн. конф.- Курск: ЮЗГУ - 2015. - С. 259-264.

8. Агеева Е.В. Исследование гранулометрического состава частиц порошковой шарикоподшипниковой стали, полученной электроэрозионным диспергированием / Е.В. Агеева, Е.В. Агеев, С.В. Хардиков, П.В. Чаплыгин // Известия ЮЗГУ. Серия: Техника и технологии. - 2014. - №4. - С. 23-28.

9. Новиков Е.П. К вопросу о переработке алюминиевых отходов электроэрозионным диспергированием / Е.П. Новиков, Е.В. Агеев, А.Д. Сытченко // Современные материалы, техника и технологии: науч.- практ. журнал №1. - Курск: ЮЗГУ. - 2015. - С. 168173.

10. Агеева Е.В. Проведение рентгеноспектрального микроанализа порошка шарикоподшипниковой стали /Агеева Е. В., С. В. Хардиков, Агеев Е. В. // Известия ЮЗГУ. Серия: Техника и технологии. - 2015. - № 2. - С. 17-20.

11. Латыпов Р. А. Перспективы применения шарикоподшипниковой стали при восстановлении и упрочнении деталей автомобилей / Р.А. Латыпов, Е.В. Агеев, С.В. Хар-диков // Современные автомобильные материалы и технологии: сб. ст. VI Междунар. науч.-техн. конф. - Курск, 2014. - С. 82-91.

12. Агеев Е.В. Исследование фазового состава электроэрозионного нихрома / Е.В. Агеев, А.В. Щербаков, С.В. Хардиков, Г.Р. Латыпова // Международный научный журнал. - 2015. - №2. - С. 81-86.

13. Пат. 2449859, Российская Федерация, C2, B22F9/14. Установка для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов / Агеев Е.В.; заявитель и патентообладатель Юго-Западный государственный университет. - № 2010104316/02; заяв. 08.02.2010; опубл. 10.05.2012. - 4 с.

Chaplygin Vladislav Urievich, graduate student

(e-mail: metro_flava@mail.ru)

Southwest state university, Kursk, Russia

RESEARCH METHODOLOGY OF METAL POWDER OBTAINED BY ELECTROEROSION DISPERSION

Abstract. The basic methods of research of metal powders obtained by electroerosion dispersion. Shows a list of multiple samples for study opportunities.

Key words: metal powder electroerosive dispersion, methodology, the chemical and physical properties.