Спеченные порошковые материалы на основе механохимически активированных порошков Ni Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ной, то скорость по координате х1 в процессе движения должна изменяться. Соотношение между данными скоростями

ул>)- j/

(t \2 . .2 IV3 (t)dt -(x0)

1 -

R/

С учетом всего вышеизложенного был произведен анализ накопления погрешности при помощи методов цифрового моделирования на основе программного обеспечения Simulink.

Поведение системы при обработке сферической поверхности принципиально не отличается от предыдущих случаев. При отсутствии согласования между скоростями У3 и У1, в процессе точения происходит накопление погрешности, которая по прошествии достаточного количества времени может достигнуть значительной величины. Кроме того, накапливаемая погрешность обработки вызывает одновременно и изменение сил резания. Этим свойством можно воспользоваться при построении системы управления процессом резания, позволяющей компенсировать погрешности, связанные с анизотропией динамических свойств приводов.

Выводы

1. Траектория формообразующих движений исполнительных элементов станка отличается от формообразующих движений режущего инструмента относительно заготовки. Это отличие, зависящее от матрицы жесткости подвески инструмента в суппорте, приводит к сложным динамическим преобразованиям, вызывающим значительные отличия траекторий. Например, в установившемся состоянии за счет упругой деформации координаты вершины инструмента смещаются на 10 % относительно заданных по координате х3 .

2. Траектория движения суппорта представляет собой функцию скоростей продольной и поперечной подач, определяемых свойствами управляемых электромеханических приводов суппорта станка. Их изменения лежат в пределах полосы пропускания управляемых приводов. Полученные погрешности можно

компенсировать на стадии проектирования управляющих программ ЧПУ. Для этого необходимо знать закономерности преобразования траектории движения исполнительных механизмов в траекторию вершины инструмента.

3. Анализ частотных свойств полученных моделей показал существование как предпочтительных частот варьирования скорости подачи, при которых влияние изменения скорости на упругие деформации максимально, так и частот, на которых изменение скорости подачи не влияет на величину упругих деформаций.

4. Устойчивость процесса резания и длительность переходных процессов в случае продольного точения определяется такими параметрами, как глубина резания , скорость продольной подачи У3, матрица жесткости подвески инструмента с и коэффициент р . Было обнаружено, что при определенных сочетаниях указанных параметров процесс резания становится неустойчивым.

5. При обработке изделий сложной геометрической формы, в отличие от продольного точения, возникает новый вид погрешности, связанный с асимметрией динамических свойств приводов продольной и поперечной подач. Если рассогласование скоростей подач представляет собой постоянную величину, то с течением времени произойдет накопление погрешности до весьма значительной величины. Однако если производить постоянное корректирование управляющей программы с учетом показателей геометрического качества, в процессе регулирования величина данной погрешности будет постоянно менять свой знак, и с течением времени увеличиваться не будет.

Литература

1. Балакшин Б.С. Адаптивное управление станками. М.,

1973.

2. Заковоротный В.Л. Методика исследования упругих характеристик металлорежущих станков // Изв. СКНЦ ВШ. Техн. науки. 1980.

3. Заковоротный В.Л. Методика определения параметров механических систем и процесса резания // Автоматизация производственных процессов в машиностроении. Ростов н/Д., 1974. Вып. 2.

Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону

26 января 2005 г.

УДК 621.762

СПЕЧЕННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ МЕХАНОХИМИЧЕСКИ АКТИВИРОВАННЫХ ПОРОШКОВ N1

© 2005 г. Р.В. Коломиец

При изготовлении электродов водородных химических источников тока активно используются порошки никеля. Улучшение функциональных характеристик электродов обеспечивается за счет повышения их активности путем формирования высокопористых

структур. Для этого используется технология [1], включающая размол порошка №; смешивание №, №аС1 и поливинилового спирта (ПВС) в среде этилового спирта; сушку и прокатку шихты; спекание проката (600 °С) в водороде; удаление порообразователя

отмывкой с последующей сушкой; повторное спекание (820...830 °С ). Повышение эффективности может быть обеспечено путем использования МХА N1, обеспечивающей измельчение компонентов шихты и формирования композиционных частиц, что снижает трудоемкость изготовления, при повышении качества и сохранении функциональных свойств электрода.

Целью работы является установление закономерностей формирования высокопористых материалов на основе МХА порошков N1.

В качестве исходных материалов использовались порошки ПНК - 1Л5, поваренная соль с содержанием №С1 - 99,9 %, ПВС и 95 %-й раствор этилового спирта.

В работе исследованы два варианта технологий приготовления шихт:

1) МХА N1 (44,5 % об.), №С1 (41 % об.), ПВС (14,5 % об.) в среде 95 %-ного раствора этилового спирта (10 % от массы шихты) (290 мин-1, 1 ч);

2) размол N1 (290 мин-1, 0,17 ч) с последующим смешиванием с порообразователем №С1 (41 % об.) и ПВС (14,5 % об.) в среде 95 %-го раствора этилового спирта (10 % от массы шихты) (140 мин-1, 1 ч).

Смешивание и МХА шихты проводились в планетарной высокоэнергетической мельнице САНД -1, при соотношении масс шаров (ё ш = 10 мм) и шихты Мшар : тшихты = 10:1. Затем приготовленную порошковую смесь рассеивали на вибрационной машине модели «029». Формовки получали холодным прессованием (ХП ) [2] давлением рхп =300...860 МПа с последующим их отжигом в среде диссоциированного аммиака (600 °С, 1 ч) в засыпке оксида алюминия. С целью удаления порообразователя - №С1 отожженные образцы отмывали в воде (100 °С, 0,67 ч). Отмытые образцы подвергались спеканию (820...830 °С , 1 ч).

Анализ результатов исследований (табл. 1) фракционного состава шихт показал, что МХА приводит к снижению среднего диаметра частиц по сравнению с технологией смешивания. Шихты, полученные смешиванием и МХА , обладают повышенной активностью, обеспечивающей агломерацию частиц в процессе обработки в ступе.

Описание распределения частиц по размерам проводили уравнением Розина-Раммлера Г(Х) = авХ в-1 х х ехр(-аХ в) [3]. В результате статистической обработки экспериментальных данных (табл. 1) определили значения параметров а ив функции Г (Х) в зависимости от технологии приготовления шихт (рис. 1).

Рис. 1. Функция распределения частиц по размерам до (1, 3) и после (2, 4) обработки шихт в ступе: 1, 2 - МХА шихты (п = 290 мин-1, т = 60 мин); 3, 4 - размол с последующим смешиванием шихты (размол п = 290 мин-1, т = 20 мин, смешивание п = 140 мин-1, т = 60 мин)

Таблица 1

состав шихт

Шихта Остаток на сите, % мас. а ß Средний размер частиц, dср, мкм

-63 63-100 100-160 160-200 200-315 315-400 400-630 +630

на основе МХА 0,7 0,8 39,3 46,8 8,9 1,5 0,2 1,8 3,66х10-8 3,081 182

2,5 0,9 11,5 54,1 27,3 3,0 0,7 0 2,55х10-8 3,207 198*

на основе смешивания 2,1 1,1 11,7 63,7 21,2 0,1 0,1 0 4,23х10-9 3,589 187

0,2 0,5 8,7 26,5 64,1 0 0 0 4,74х10-12 4,707 225*

Примечание:* - результаты исследований после обработки в ступе.

В результате анализа зависимостей F(Х) выявлено, что МХА шихт приводит к смещению пика кривой F(Х) в сторону меньших значений Х по сравнению с технологией смешивания (рис. 1). Обработка в ступе смещает их в сторону больших значений Х.

Анализ представленных зависимостей плотности заготовок от значения р хп (рис. 2) показал, что плотность формовок (р хп) непрерывно повышается с увеличением рхп, однако использование МХА шихт приводит к снижению р хп по сравнению с технологией смешивания.

После статистической обработки экспериментальных данных построены уравнения уплотнения р хп = а + Ьр хп (табл. 2), описывающие процесс ХП шихт, полученных по различным технологиям. МХА приводит к снижению значения коэффициента а, характеризующего плотность заготовки в насыпном состоянии.

Таблица 2

Результаты статистической обработки экспериментальных результатов холодного прессования шихт

материалы, равномерно распределяя NaCl по поверхности частиц Ni.

р, г/см

Технология Коэффициент корреляции, r2 Параметры уравнения уплотнения

a b c

Размол с последующим смешиванием шихты 0,999 1,25 0,95 0,19

МХА шихты 1,37 0,81 0,2

МХА шихт обеспечивает снижение плотности отожженных образцов (р отж ) по отношению к технологии смешивания (рис. 2). Использование технологии МХА повышает критические значения р хп формовок (р хп) с 580 до 860 МПа, обеспечивающие получение бездефектных отожженных заготовок. В процессе отжига наблюдается разрушение образцов на основе шихт, полученных смешиванием при давлениях р хп > р хп.

Отмывка снижает плотность образцов (р отм ), изготовленных на основе МХА при значении р хп <580 МПа (рис. 2). В процессе спекания наблюдается разрушение заготовок для всего исследуемого диапазона значений р хп заготовок, полученных смешиванием, тогда как на основе МХА обеспечивается бездефектное их спекание.

Снижение р хп меньше 380 МПа приводит к разрушению образцов на основе МХА за счет недостаточно качественных связей при ХП . Использование технологии МХА позволяет получать бездефектные

280 480 680 РхП' МПа

Рис. 2. Зависимость плотности заготовок от значения рхп на основе шихт полученных смешиванием (1, 3, 5) и МХА (2, 4, 6, 7): 1, 3, 5 - Размол с последующим смешиванием шихт (размол n = 290 мин-1, т = 20 мин, смешивание n = =140 мин-1, т = 60 мин); 2, 4, 6, 7 - МХА шихт (n = =290 мин-1, т = 60 мин); 1, 2 - р хп , 3, 4 - р отж. , 5, 6 - р 0Тм.,

7 - р сп

В результате экспериментальных исследований разработана технология получения спеченных заготовок на основе Ni. Определены оптимальные значения технологических факторов получения материалов на основе МХА порошка Ni: смешивание порошков в планетарной мельнице САНД -1 (290 мин-1), при соотношении масс шаров и шихты Мшар : тшихты = 10:1 в среде этилового спирта (10 %

от массы шихты) с добавкой порообразователя NaCl (41 % об.) и ПВС (14,5 % об.); формование шихты при р хп = 380 МПа; отжиг формовок (600 ° С, 1 ч); отмывка заготовок в воде (100 ° С, 0,67 ч) с последующим их спеканием в атмосфере водорода (820...8300 С, 1 ч).

Литература

1. С1 2127475 РФ Н01М4/88 B22F3/18. Способ изготовления рельефной пористой основы водородного электрода химического источника тока / В.В. Галкин, В.П. Кулыга, С. Д. Лихоносов и др.; Сатурн. - № 97113581/09; Заявл. 6.08.97; Опубл. 10.03.99.

2. Дорофеев Ю.Г., Сергеенко С.Н., Коломиец Р.В. и др.

Особенности формования порошковых заготовок на основе никеля и железо-никеля / // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2004. Прил. № 8: Порошковая металлургия на рубеже веков. С. 64-66.

3. Ходаков Г.С. Физика измельчения. М., 1972.

Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)

1 ноября 2004 г.