Спосіб електроіскрового легування

Спосіб електроіскрового легування металевої поверхні деталі, що включає перенос і осадження еродованого матеріалу електрод а-інструмента (анода), в умовах його вібрації й обертання, на поверхню деталі (катода) з легуванням поверхневого шару деталі, який відрізняється тим, що попередньо деталь піддають ударно-хвильовому (вибуховому) навантаженню Корисна модель відноситься до області машинобудування, зокрема до зміцнюючих технологій Корисна модель відноситься до області електроіскрового легування Відомий спосіб електроіскрового легування, що здійснюється в середовищі газу, при якому відбувається перенос і осадження еродуємого матеріалу електрода-інструмента (анода) на поверхні деталі (катода) і легування поверхневого шару деталі елементами, що входять до складу матеріалу анода [Лазаренко Б Р , Лазаренко Н Й Електрична ерозія металів - М - Л Госэнергоиздат, 1944, 28с, Лазаренко Б Р , Лазаренко Н Й Фізика електроіскрового способу обробки металів - М ЦБНТИ Міністерства електропромисловості, 1946, 76с] Завдяки полярному ефектові переважний перенос і осадження еродуємого матеріалу анода на катод забезпечує формування на деталі (катоді) поверхневого шару з визначеними фізикоХІМІЧНИМИ властивостями Перенос на катод відбувається шляхом переміщення розплавлених часток матеріалу анода через канал електричного розряду Ці частки після досягнення поверхні катода зварюються з нею і частково впроваджуються в поверхню Під ВПЛИВОМ концентрованого потоку енергії відбувається розвиток процесів дифузії, взаємодія рідких фаз матеріалів електродів, що сприяє утворенню між ними ХІМІЧНИХ сполук, твердих розчинів, механічних сумішей Усе це приводить до збільшення твердості і ЗНОСОСТІЙКОСТІ поверхневих шарів деталей Істотними недоліками цього способу обробки є низька продуктивність, незначна товщина поверхневого шару зі зміненими властивостями, у більшості випадків не перевищуюча 0,1-0,2 мм, виникнення на поверхні залишкових напруг, що розтягують, що є неприйнятним для ряду виробів, що працюють в умовах циклічного навантаження, невисока стабільність одержуваної зміни властивостей поверхневого шару Найбільш близьким до способу, що заявляється, по технічній сутності і позитивному ефекті, що досягається, є спосіб електроіскрового легування, при якому в умовах вібрації й обертання електрода (анода) має місце механічний удар анода по поверхні катода [Лазаренко Н Й Електроіскрове легування металевих поверхонь - М Машинобудування 1976, 44с, Іванов Г П Технологія електроіскрового зміцнення інструментів і деталей машин - М Машгиз, 1961, 303с ] Це сприяє проковуванню поверхневого шару, але глибина легованого шару, знак і величина залишкових напруг не перетерплюють значних змін до кращого В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу електроіскрового легування, у якому шляхом застосування нових технологічних параметрів досягається можливість зміни знака і величини залишкових напруг, регулювання глибини проникнення легуючих елементів, а також керування параметрами поверхневого шару обробленої деталі і за рахунок цього підвищення експлуатаційних характеристик деталі Задача вирішується тим, що у відомому способі електроіскрового легування металевої поверхні деталі, що включає перенос і осадження еродованого матеріалу електрода - інструмента (анода) в умовах його обертання і вібрації, на поверхні деталі (катода) з легуванням поверхневого о 00 < 7803 шару деталі, ВІДПОВІДНО ДО корисної моделі, попередньо деталь піддають ударно-хвильовому (вибуховому) навантаженню Спосіб вирішується наступним чином зразки піддаються ударно-хвильовому навантаженню від вибуху заряду вибухової речовини (ВР), що розташовується безпосередньо на оброблюваній поверхні Швидкість детонації ВР варіюється від 2,8 км/с до 3,6 км/с, товщина заряду змінюється від 60 мм до ЗО мм Навантаження відбувається косою ударною хвилею ініціювання ВР - капсулем-детонатором Як інертний прошарок виступали повітряний зазор, гума і пісок Потім зразки піддають електроіскровому легуванню Для визначення глибини легованого шару проводяться дослідження мікроструктури поперечних шліфів на оптичних мікроскопах, а також виміру мікротвердості Величину і знак залишкових напруг визначають відомим електромагнітним методом, що не руйнує, по величині зміни магнітного потоку в залежності від діючих у виробі пружних механічних напруг Експеримент проводився на плоских зразках, розміром 20x60x200 мм із конструкційної вуглецевої стали 45 і вуглецевої інструментальної У 9 Частина зразків піддавалися ударнохвильовому навантаженню від вибуху заряду вибухової речовини (ВР), що розташовувався а безпосередньо на оброблюваній поверхні, б - на інертному прошарку, що знаходиться на поверхні зразка Швидкість детонації ВР дорівнювала 3,2 км/с, товщина заряду була 40мм, товщина інертного прошарку дорівнювала 10 мм Навантаження відбувалося косою ударною хвилею, ініціювання ВР - капсулем-детонатором Як інертний прошарок виступали повітряний зазор, гума і пісок Потім усі зразки (оброблені і необроблені ударною хвилею) піддавали електроіскровому легуванню на установці «Елітрон - 22» з частотою вібрації електрода з ВК-8 і вугільного - 100 Гц, робочим струмом 1,2 1 1,5А, з питомим часом легування 3 хв/см2 Для визначення глибини легованого шару проводилися дослідження мікроструктури поперечних шліфів на оптичному мікроскопі «Neophot22» при збільшеннях 600х і 1000х, а також виміру мікротвердості на приладі ПМТ-3 Величину і знак залишкових напруг визначали електромагнітним методом, що не руйнує, по величині зміни магнітного потоку в залежності від діючих у виробі пружних механічних напруг Усереднені результати дослідження зведені в таблицю З приведених даних видно, що за те же питомий час електроіскрового легування при обробці заявленим способом глибина легованого шару в 8 разів більше, ніж у відомому Залишкові напруги в поверхневих шарах при використанні заявленого способу є стискаючі або незначної величини розтягуючі Твердість зростає Ударно-хвильове навантаження приводить до збільшення ЩІЛЬНОСТІ дислокацій р = 10 1 2 с м 2 з утворенням дислокаційних каналів, що істотно збільшує швидкість дифузії Одночасно, при ударно-хвильовому навантаженні утворяться стискаючі залишкові напруги в поверхневих шарах металу, що досягають -1200 МПа Це приводить до стимулювання дифузійних процесів і фазових перетворень, що відбуваються при наступному електроіскровому легуванні деталей і ЗМІНІ на-пругодеформованого стану поверхневих шарів Застосування заявленого методу збільшує товщину легованого шару, зменшує рівень залишкових напруг, що розтягують, і перетворює їх у стискаючі, що дозволяє підвищити надійність і ресурс експлуатації виробів, підданих електроіскровому легуванню Таблиця Технологічні властивості зразків, оброблених по двох варіантах Відомий спосіб Заявлений спосіб Глибина легованого шару h, мм 0 1 0,8 Комп'ютерна верстка М Кпкжш Твердість HV, ГПа 11 17 Залишкові напруги в поверхневих шарах, МПа 500 - що розтягують від 10 (розтягуючі) Підписне до 200 (стискаючі) Тираж 28 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова,! м Київ-42, 01601