Исследования сплошности электроискровых покрытий из аморфных и нанокристаллических сплавов

Введение.

Перспективным способом формирования упрочняющих покрытий на рабочих поверхностях деталей машин, в значительной мере лишённым многих недостатков и получившим в последнее время широкое распространение, является электроискровая обработка (ЭИО). Одним из путей увеличения производительности ЭИО и повышения износостойкости электроискровых покрытий (ЭИП) является создание в них нанокристаллической и аморфной структур. Получение таких ЭИП возможно при использовании соответствующих электродных материалов. В настоящее время большое количество таких материалов производится в виде лент толщиной 50 мкм, получаемых быстрой закалкой из жидкого состояния. Данный способ изготовления аморфных сплавов (АС) и нанокристаллических сплавов (НКС) дает возможность получать в них свойства, которые по многим показателям превосходят традиционные сплавы. Применение АС и НКС в качестве электродных материалов позволит повысить производительность процесса ЭИО, износостойкость упрочняемых рабочих поверхностей деталей и, в частности, ресурс упрочненных ЭИО пальцев жаток зерноуборочных комбайнов. При этом не произойдет увеличения энергозатратности.

В научной литературе исследований по сплошности ЭИП из АС и НКС практически отсутствуют, поэтому в данной работе была поставлена задача изучить сплошность ЭИП.

Методика исследований.

Для исследований были изготовлены специальные образцы в виде прямоугольных пластин 30×40×3 мм из стали марки 65Г ГОСТ 14959. Поверхности образцов на которые наносились ЭИП, предварительно шлифовали до достижения R a ≤0,32мкм (ГОСТ 2789, ГОСТ 27964). Образцы промывались в ацетоне и просушивались на воздухе. После этого на них наносились ЭИП сборными электродами [1] из АС марок 84КХСР, 2НСР, 82Н7ХСР и НКС марки 5БДСР с соблюдением следующих режимов: W и =0,08...0,16 Дж; I=12,5...17,5 А; U=53...73 В; f=100 Гц; t_уд=0...t_{к.р .}. Их сравнивали с наиболее применяемыми при упрочнении деталей ЭИП из сплава ВК6-ОМ.

Для данных исследований использовали цифровую лупу Highpaq MS-K007 (рисунок 1). Образцы с ЭИП предварительно промывали в ацетоне и просушивали на воздухе при комнатной температуре.

Рисунок 1 – Общий вид лупы Highpaq MS-K007: 1 – лупа;

2 – держатель; 3 – образец с ЭИП

Оценку сплошности осуществляли по методике, представленной в работе [2]. Оценка сплошности ( С_обр , %)

проводилась по отношению суммарной площади покрытия к общей площади обработки:

F изм

,

Собр = общ

где УР_ШМ - площадь участка поверхности с ЭИП, мм ;

Р общ — общая площадь обработки, мм² .

Результаты исследований и их обсуждение.

Результаты данных исследований показали, что сплошность ЭИП зависит от удельного времени обработки, энергии импульсов и свойств материала электрода. Наибольшее влияние на этот показатель оказывает удельное время ЭИО. На рисунке 2 представлены фотографии одного из исследуемых ЭИП, полученного при различном удельном времени обработки. Из фотографий видно, что при удельном времени t_уд=3 мин/см² образуется ЭИП сплошностью С_обр . <75%, а при увеличении времени до t_yd=5 мин/см² этот показатель составляет С_обр . <100%.

а

б

Рисунок 2 -Сплошность ЭИП из сплава 84КХСР (х25):

а - покрытие не сплошное (С_обр . <75%, t_yd=3 мин/см² );

б - покрытие сплошное (С_обр . <100%, t_yd=5 мин/см² )

В связи с тем, что сплошность является одним из показателей, характеризующих качество ЭИП, и используется для определения рационального времени ЭИО, нами определено изменение сплошности ЭИП от удельного времени обработки (рисунок 3). ЭИО образцов осуществлялась на режиме: W_и=0,16 Дж, 1=17,5 А, U=73 В, f=100 Гц .

При нанесении ЭИП импульсами малых энергий при достижении порога хрупкого разрушения не было выявлено заметного снижения сплошности. Анализируя полученные зависимости можно утверждать, что применение АС и НКС в качестве электродных материалов для ЭИО позволит получать на

поверхности деталей ЭИП сплошностью 95…98% . Применение АС марки 82Н7ХСР позволит значительно расширить диапазон рационального удельного времени ЭИО.

Рисунок 3 –Изменение сплошности Собр ЭИП от удельного времени обработки tуд подложки из стали 65Г электродами из сплавов:

1 – 84КХСР, 2-5БДСР, 3 – 2НСР, 4 – 82Н7ХСР, 5 – ВК6-ОМ

Вывод.

Предлагаемые электродные материалы позволяют получать ЭИП сплошностью 95...98%.