CC BY
10ТЕХНОЛОГИЯ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ной МИО обладает следующими преимуществами по сравнению с другими процессами упрочнения материалов:
1. Простота технологической оснастки. В качестве инструмента для обработки используется индуктор с концентратором магнитного поля, который прост в изготовлении и использовании.
2. Большая технологическая гибкость процесса. Одним и тем же индуктором можно обрабатывать детали различных размеров и коноигураций, добиваться оптимального изменения требуемых свойств металла, плавно управляя температурой предварительного нагрева области обработки и изменяя напряжённостью электромагнитного импульса.
3. Процесс легко поддаётся автоматизации и механизации, что позволяет обеспечить высокие производительность и техно-экономические показатеги технологического процесса.
4. Высокая культура производства и простота обслуживания оборудования МИО. Современная магнитно-импульсная установка может работать практически бесшумно и экологически чисто. Инструмент и узлы установки не нуждаются в смазке, отсутствует агрессивная среда. Управление и контроль над работой производится человеком или в автоматическом режиме.
Литература
1. Карасик В.Р. Физика и техника сильных магнитных полей. - М.: Машгиз, 1964. - 348 с.
2. Малыгин Б.В. Магнитное упрочнение инструмента и деталей машин. - М.: Машиностроение, 1989. - 112 с.
3. Кацев П.Г. Статические методы исследования режущего инструмента. • М.: Машиностроение, 1968. - 156 с.
Разработка СВС - порошковых материалов и покрытий интерметаллидного класса для защиты поверхностей
ответственных деталей
В. В. ЕВСТИГНЕЕВ, профессор, доктор физ-мат. наук, ректор АлтГТУ, В. И. ЯКОВЛЕВ, зав. ПНИЛ СВС, канд. техн. наук, докторант, В. Ю. ФИЛИМОНОВ, ст. преподаватель, канд. физ-мат. наук, докторант,
АлтГТУ им. И. И. Ползунова
Развитие машиностроения выдвигает перед материаловедами задачи получения защитных покрытий поверхностей деталей и узлов с высокими эксплуатационными свойствами. В этом отношении большую роль играют газотермические методы нанесения защитных покрытий, однако указанные методы сдерживаются дефицитностью и узкой номенклатурой новых порошковых материалов. Одной из энергосберегающих технологий является детонационное напыление. Сочетание детонационного напыления с другой энергосберегающей техно-логией-СВ-синтеза, с помощью которого возможно получение новых композиционных порошков интерметалидного класса, позволяет получить образцы новых материалов. Для диагностики параметров горения в реальном времени создан экспериментально-диагностический комплекс, основой которого является компьютер, оснащенный системами ввода аналоговых сигналов от различных датчиков.
Основой комплекса является установка детонационного напыления «Катунь М», предназначенная для нанесения покрытий из порошковых материалов на рабочие поверхности различных изделий с целью придания им качественно новых свойств по сравнению с исходным материалом. Детонацион-
20
250
500 750 1000 Г,°С
Рис. Экспериментальные зависимости повышения стойкости и от температуры предварительно-о нагрева Т спиральных свёрл диаметром 4,4 мм из стали Р6М5: 1 - свёрла, обработанные в индукторе с концентратором магнитного поля;
2 - свёрла, обработанные только в цилиндрическом индукторе.
сунке представлены зависимости повышения стойкости свёрл от их температуры нагрева перед обработкой в комбинированном индукторе с концентратором магнитного поля и без него.
Проведенные исследования показали, что обработка в индукторе с концентратором магнитного поля происходит значительно эффективнее, поэ~ому такие индукторы наиболее перспективны для МИО.
Разработанный технологический процесс комбинирован-
стоол
долатор
хранение \ствольюй насаОкщ
«оаиаменитель
отверстия для итшн н.ки I)татор<
подин) рабочих газов
фор камера
но-газовая установка «Катунь М» (рис.1) состоит из следующих основных узлов: блок управления; напылительный блок,
Рис.1. Общий вид установки для детонационного напыления Катунь-М.
№ 2 (23) 2004 9
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ
состоящий из ствола и форкамеры; газораспределительной станции; порошкового питателя; системы зажигания (воспламенитель горючей смеси); системы охлаждения ствола и других нагреваемых элементов конструкции установки; системы локализации сгорания горючей смеси в стволе установка; манипуляторов.
Оригинальное программное обеспечение позволяет оперативно обрабатывать большое количество информации и таким образом осуществляется контроль и целенаправленное воздействие на параметры проведения реакций горения.
На рис. 2 представлена блок-схема установки для детонационного напыления Катунь-М.
Для получения композиционных порошков в лаборатории СВС-метариаловедения АлтГТУ спроектирован и создан реактор с компьютерным управляемым нагревом и системой принудительного охлаждения. Использование реактора позволяет проводить управление процессом синтеза в режиме теплового взрыва с целью получения интерметаллидных композиционных соединений требуемых физико-хими-ческих свойств. Нагрев можно осуществлять е любом режиме, при этом точность определения температуры составляет 0,5 ОС. С использованием системы принудительного охлаждения появляется возможность остановки процесса синтеза в нужный момент времени при нужной температуре. Таким образом, появляется способ управления глубиной превращения и фазовым составом синтезируемого продукта.
Полученные порошки применяются в процессах детона-ционно-газового напыления с применением различных режимов напыления (скорость газового потока, расстояние от дозатора до подложки, теплофизические свойства подлож-
Рис. 2. Блок-схема установки для детонационного напыления Катунь-М: 1 - блок управления, 2 - детонационная камера, 3 - дозатор, 4 - отверстия, 5 - ствол, 6 - свечи, 7 - цифровая фотокамера, 8 - многоканальная оптическая насадка, 9 - оптоволоконные кабели, 10 - ЭВМ. 11 - подложка, 12 - магистрали, 13 - нихромовая проволока. 14 - асбокартон, 15 - термометр сопротивления
ки). Таким образом, изменения физико-химических свойств синтезированных композиционных материалов в совокупности с изменением параметров детонационного напыления создает большие возможности для получения покрытий деталей и узлов с использованием синтезированных композиционных материалов.
Для анализа физико-химических свойств напыленных покрытий используется дифрактометр ДРОН - 6, микротвер-домер, машина трения, разрывная машина, комплекс для компьютерных металлографических исследований «ВИДЕОТЕСТ», оптический микроскоп, электронный микроскоп.
Высокоэффективная технология термоциклического упрочнения конструкционных и инструментальных сталей
В последнее время для улучшения структуры сталей и повышения их механических свойств разрабатываются различные виды термической обработки металлов, основанные на использовании циклических тепловых воздействий, получивших название термоциклической обработки (ТЦО).
В отличие от других видов термической обработки структурные и фазовые превращения при ТЦО совершаются многократно при изменяющейся температуре нагрева - охлаждения. Необходимость многократного повторения обработки при заданных температурах, как правило, обусловлено стремлением накопить изменения, которые коренным образом улучшают качество изделий и придают им свойства, недостижимые при одноразовой термической обработке.
Характер фазового взаимодействия компонентов в системе во многом определяет эффективность воздействия ТЦО на изменения структуры и свойств сплавов. В случае полной не смешиваемости компонентов в твердом состоянии тер-моциклирование не сопровождается изменением количества фаз в системе, а структурные изменения в сплавах этой системы под воздействием ТЦО могут быть связаны лишь с последствиями микропластической деформации и последующей рекристаллизации. Микропластические деформации упрочняют сплавы, а рекристаллизация повышает их пластичность.
А. М. ГУРЬЕВ, доктор техн. наук, профессор, О. В. ШАМЕТКИНА, О. А. ГУРЬЕВА, А. А. КОЛЯДИН АлтГТУ им. И. И. Ползунова, г. Барнаул
В случае наличия растворимости компонентов друг в друге в эвтектической и перитектической системе, характер процессов ТЦО изменяется. Растворимость компонентов приводит к возможности диффузионного массопереноса через твердые растворы. Появляется возможность диффузионного деления протяженных частиц, как в эвтектике, так и избыточных фаз, а также их сфероидизация и коагуляция.
При ТЦО сплавов, матрица которых претерпевает фазовые превращения (например, сплавы на основе железа) возникают значительные межфазные напряжения при повторных диффузионных превращениях, а также градиенты температур между отдельными элементами матрицы, которые приводят к увеличению центров превращения и, в итоге, к измельчению зерна. Сплавы со сформированной таким образом структурой имеют повышенную ударную вязкость, высокую прочность и удовлетворительную пластичность.
Изучению возможностей применения ТЦО с целью улучшения структуры и механических свойств сталей, а, следовательно, и повышению работоспособности деталей машин и инструмента уделяется в последнее время большое внимание, как со стороны производства, так и науки. В результате разработан ряд новых технологий предварительной термоциклической обработки, имеются сведения и об использо-
10 № 2 (23) 2004
