Исследование влияния электрических параметров установки на процесс порошкообразования при электроэрозионном диспергировании отходов твердого сплава

в большинстве своем характеризуются круп-нотоннажностью, энергоёмкостью, большими производственными площадями, малой производительностью, а также экологическими проблемами.

Одним из наиболее перспективных методов переработки отходов твердых сплавов (с получением порошков), отличающийся относительно невысокими энергетическими затратами и экологической чистотой процесса, является метод электроэрозионного диспергирования (ЭЭД). Процесс ЭЭД представляет собой разрушение токопроводящего материала в результате локального воздействия кратковременных электрических разрядов между электродами. В зоне разряда под действием высоких температур происходит нагрев, расплавление и частичное испарение материала [2]. Жидкий материал и парообразный материал выбрасывается из зоны разряда в рабочую жидкость, окружающую его, и застывает в ней с образованием отдельных частиц.

Целью настоящей работы было исследование влияния электрических параметров установки [3] (частоты следования импульсов, напряжения на электродах и емкости разрядных конденсаторов) на производительность процесса ЭЭД отходов спеченного твердого сплава марки ВК8. Для достижения указанной цели была выполнена серия экспериментов.

На первом этапе изменяли частоту следования импульсов (f) от 100 до 700 Гц с шагом 40 Гц, а все остальные параметры оставались неизменными: напряжение на электродах U=120 В, емкость разрядных конденсаторов С=5 мкФ, масса загрузки m=2 кг, расстояние между электродами ℓ=100 мм, рабочая жидкость – вода дистиллированная. Результаты исследований представлены графически на рис. 1.

Рис. 1. Зависимость массы получаемого порошка от частоты следования импульсов

Экспериментально установлено, что существует прямо пропорциональная зависимость массы получаемого порошка от частоты следования импульсов. При этом линейная функция аппроксимации данной зависимости (с достоверностью аппроксимации R2=0,99) будет иметь вид:

m=0,08·f; (1)

На втором этапе изменяли напряжение на электродах (U) от 80 до 160 В с шагом 20 В, а остальные параметры оставались неизменными: частота следования импульсов f=500 Гц, емкость разрядных конденсаторов С=5 мкФ, масса загрузки m=2 кг, расстояние между электродами ℓ=100 мм, рабочая жидкость – вода дистиллированная. Результаты исследований представлены графически на рис. 2.

Экспериментально установлена зависимость массы получаемого порошка от напряжения на электродах. При этом квадратичная функция аппроксимации данной зависимости (с достоверностью аппроксимации R2=0,99) будет иметь вид:

m=0,0023·U2+0,0384·U; (2)

На третьем этапе изменяли емкость разрядных конденсаторов (C) от 2,5 до 40 мкФ, а остальные параметры оставались неизменными: напряжение на электродах U=120 В, частота следования импульсов f=500 Гц, масса загрузки m=2 кг, расстояние между электродами ℓ=100 мм, рабочая жидкость – вода дистиллированная. Результаты исследований представлены графически на рис. 3.

Рис. 2. Зависимость массы получаемого порошка от напряжения на электродах

Емкость разрядных конденсаторов, мкФ

Рис. 3. Зависимость массы получаемого порошка от емкости разрядных конденсаторов

Экспериментально установлена прямо пропорциональная зависимость массы получаемого порошка от емкости разрядных конденсаторов. При этом линейная функция аппроксимации данной зависимости (с достоверностью аппроксимации R2=0,99) будет иметь вид:

m=8·C;(3)

Проанализировав полученные зависимости (рис. 2 и 3) можно сделать вывод, что масса получаемого порошка прямо пропорциональна энергии импульса (энергии разряда конденсаторов):

E=CU2/2; (4)

Этим объясняется квадратичная зависимость массы получаемого порошка от напряжения и линейная зависимость от емкости конденсаторов. Результаты второго и третьего этапа нагляднее представить графически как зависимость массы получаемого порошка от энергии импульсов (рис. 4).

Энергия импульса, мДж

Рис. 4. Зависимость массы получаемого порошка от энергии импульса

Таким образом, экспериментально установлена прямо пропорциональная зависимость массы получаемого порошка от энергии импульса. При этом линейная функция аппроксимации данной зависимости (с достоверностью аппроксимации R2=0,99) будет иметь вид:

m=1,1·Е;                    (4)

Причем на рис. 4 первые пять точек получены изменением напряжения на электродах при постоянной емкости разрядных конденсаторов, а последние три точки получены изменением емкости разрядных конденсаторов при постоянном напряжении на электродах.

Выводы: проведенные исследования позволяют сделать вывод о том, что при увеличении частоты следования импульсов, напряжения на электродах и емкости разрядных конденсаторов масса порошка получаемого методом электроэрозионного диспергирования из отходов спеченных твердых сплавов марки ВК8 увеличивается. Также были найдены зависимости массы порошка от вышеперечисленных параметров.

Работа выполнена в рамках реализации Федеральной целевой программы «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России» на 20092013 годы по проблеме «Получение порошковых материалов из отходов спеченных твердых сплавов, их аттестация и применение в технологиях восстановления и упрочнения деталей машин» (гос. регистр. №П601).