Спосіб підвищення зносостійкості металевих матеріалів

Реферат: Спосіб підвищення зносостійкості металевих матеріалів, під час якого через металеву заготовку, що перебуває у навантаженому стані, пропускають серії електричних імпульсів, напрямок кожної з яких суміщають з визначеним напрямком механічних напружень у заготовці, а рівень навантаження на заготовку фіксують на час пропускання серій імпульсів. Попередньо до пропускання серій електричних імпульсів через заготовку, її охолоджують до температури від -150 до -196 °C, витримують при такій температурі протягом часу, достатнього для протікання структурних змін у матеріалі заготовки. Після цього нагрівають заготовку до кімнатної температури, а охолодження до температури від -150 до -196 °C і її наступне нагрівання до кімнатної температури здійснюють із швидкістю, що є меншою чи дорівнює 10 градусам на хвилину. UA 89642 U (12) UA 89642 U UA 89642 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до обробки металевих матеріалів тиском з одночасною дією на них імпульсами електричного струму, а саме до способу підвищення зносостійкості металевих матеріалів. Найбільш близьким до пропонованого за кількістю суттєвих ознак є спосіб підвищення зносостійкості металевих матеріалів, під час якого через металеву заготовку, що перебуває у навантаженому стані, пропускають серії електричних імпульсів, напрямок кожної з яких суміщають з визначеним напрямком механічних напружень у заготовці, а рівень навантаження на заготовку фіксують на час пропускання серій імпульсів [Патент на винахід № 2086338 РФ, МПК B21J5/00. Опубліковано: 10.08.1997]. Згаданий спосіб направлений на зменшення потужності механічного-пресового обладнання за рахунок використання ефекту електропластичної деформації металів - зменшення опору матеріалу дії навантаженню його зусиллями стиску на час дії на заготовку (зразок) серії електричних імпульсів [Новогрудский Л.С., Значковский О.Я., Степаненко В.А. Особенности деформирования и разрушения сталей 12 × 18Н10Т и 03 × 13АГ19 при воздействии импульсов электрического тока и охлаждения до 4,2К. Проблемы прочности. 1985, № 4, с. 60-63]. Авторами експериментально було виявлено і підвищення зносостійкості навантажених металевих матеріалів, що були піддані обробці серіями електричних імпульсів. Але ефективність згаданого способу є недостатньою, оскільки потребує для суттєвого підвищення зносостійкості металевого матеріалу тривалої обробки навантажених заготовок серіями потужних електричних імпульсів. В основу корисної моделі поставлена задача створення такого способу підвищення зносостійкості металевих матеріалів, який би був більш ефективним. Поставлена задача вирішується за рахунок створення умов для зменшення коливань кристалічних решіток на час дії на матеріал серій електричних імпульсів. Пропонований, як і відомий спосіб підвищення зносостійкості металевих матеріалів, під час якого через металеву заготовку, що перебуває у навантаженому стані, пропускають серії електричних імпульсів, напрямок кожної з яких суміщають з визначеним напрямком механічних напружень у заготовці, а рівень навантаження на заготовку фіксують на час пропускання серій імпульсів, а, відповідно до пропонованої корисної моделі, попередньо - до пропускання серій електричних імпульсів через заготовку, її охолоджують до температури від -150 до -196 °C, витримують при такій температурі протягом часу, достатнього для протікання структурних змін у матеріалі заготовки, після цього нагрівають заготовку до кімнатної температури, а охолодження до температури від -150 до -196 °C і її наступне нагрівання до кімнатної температури здійснюють зі швидкістю, що є меншою чи дорівнює 10 градусам на хвилину. Охолодження заготовки до температур від -150 до -196 °C і витримка її при такій температурі дозволяє покращити стан кристалічної решітки за рахунок створення умов для зменшення коливань кристалічних решіток металевих матеріалів на основі заліза, що виявилося особливо ефективним під час дії на матеріал серій електричних імпульсів. Авторами експериментально виявлено, що оптимальними температурами для збільшення зносостійкості твердих сплавів на основі карбідів вольфраму (ВК) є саме діапазон температур від -150 до -196 °C. Так при температурах вищих за -150 °C ефективність способу є недостатньою. Використання ж засобів для охолодження заготовки до температур, нижчих за 196 °C є економічно не обґрунтованим, тому оптимальним є охолодження заготовок до температур від -150 до -196 °C. Оскільки тверді сплави ВК є досить крихкими, то при швидкостях охолодження чи нагрівання заготовок, які перевищували 10 градусів на хвилину, були зареєстровані випадки виникнення мікротріщин, тому оптимальними є швидкості охолодження і наступного нагрівання заготовок до кімнатної температур, що є меншими чи такими, що дорівнюють 10 градусам на хвилину. Приклад. Виготовили дві серії однакових заготовок у вигляді пластин з розмірами 10×20×5 мм із сплаву ВК-8. Одна серія заготовок була контрольною і її піддавали обробці імпульсами електричного струму без попереднього охолодження. Другу серію заготовок охолоджували у охолоджувальній камері від кімнатної температури (+20 °C) до температури -180 °C із швидкістю 8-9° на хвилину. Витримували заготовки при такій температурі протягом експериментально визначеного часу - 60-70 хвилин - часу, достатньому для протікання структурних змін у матеріалі заготовки. Потім здійснювали поступове нагрівання заготовок до температури +20 °C із швидкістю 8-9° на хвилину разом із охолоджувальною камерою. Через підготовлені таким чином заготовки пропускали серію з 50 імпульсів електричного струму -2 тривалістю 10 с та амплітудою 2600 А. При цьому час між імпульсами був достатнім для того, щоб температура сплаву в макрообсязі залишалась постійною і дорівнювала б температурі 1 UA 89642 U 5 10 оточуючого повітря. Внаслідок такої процедури розкид значень границі міцності сплаву при згині у заготовках другої серії знизився з майже 50 %, як що спостерігалося у заготовок першої серії, до 18 %, а його середнє значення зросло із 988 МПа, як у заготовках першої серії, до 1359 МПа, тобто майже на 37 %. Аналогічно проводили дослідження заготовок із твердих сплавів ВК8В, Т5К12В. Результати досліджень показали, що розкид значень границі міцності згаданих сплавів при згині у заготовках, що піддавали обробці пропонованим способом знизився з майже 45-50 %, як у контрольних заготовках, до 19-25 %, а його середнє значення зросло із 1000 МПа, як у контрольних заготовках, до 1509 МПа. Таким чином, пропонований спосіб є більш ефективним за спосіб-прототип. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Спосіб підвищення зносостійкості металевих матеріалів, під час якого через металеву заготовку, що перебуває у навантаженому стані, пропускають серії електричних імпульсів, напрямок кожної з яких суміщають з визначеним напрямком механічних напружень у заготовці, а рівень навантаження на заготовку фіксують на час пропускання серій імпульсів, який відрізняється тим, що попередньо - до пропускання серій електричних імпульсів через заготовку, її охолоджують до температури від -150 до -196 °C, витримують при такій температурі протягом часу, достатнього для протікання структурних змін у матеріалі заготовки, після цього нагрівають заготовку до кімнатної температури, а охолодження до температури від 150 до -196 °C і її наступне нагрівання до кімнатної температури здійснюють із швидкістю, що є меншою чи дорівнює 10 градусам на хвилину. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2