Шероховатость электроискровых покрытий из аморфных и нанокристаллических сплавов

Введение .

Одна из проблем сельскохозяйственного машиностроения – это проблема износостойкости рабочих поверхностей деталей. Для решения этой проблемы необходимо внедрение в производство новых высокоэффективных технологий поверхностной обработки изделий, которые изменяют физико-механические свойства поверхности и не приводят к накоплению различных внутренних дефектов, накапливающихся в изделиях в процессе изготовления и эксплуатации. К числу наиболее прогрессивных технологических процессов относятся методы нанесения защитных и упрочняющих покрытий, к которым относится электроискровая обработка (ЭИО). Одним из возможных путей увеличения износостойкости электроискровых покрытий (ЭИП) является применения новых материалов, имеющих аморфную и нанокристаллическую структуру. Внедрение таких материалов позволит получить новые функциональные покрытия способные повысить долговечность деталей и узлов. Однако, ЭИП получаемые такими электродами еще недостаточно изучены, а в доступных источниках научнотехнической информации отсутствуют данные по показателям качества ЭИП из аморфных (АС) и нанокристаллических (НКС) сплавов. Одним из показателей качества ЭИП является шероховатость поверхности. Поэтому в данной работе определим шероховатость ЭИП, полученных электродами из АС и НКС.

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, 2] 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 . .

Измерение параметра шероховатости внешней поверхности ЭИП осуществляли по ГОСТ 2789 на профилометре модели 171621 (рисунок 1). Его определяли измерением на семи различных трассах иглы профилометра. Исследовались ЭИП, полученные ЭИО с различным удельным временем обработки, в том числе, и ЭИП, полученные обработкой с удельным временем равным критическому порогу хрупкого разрушения покрытий.

Рисунок 1 – Исследования шероховатости ЭИП на профилометрае модели 171621

Результаты исследований и их обсуждение.

В ходе данных исследований проводились измерения этого показателя у ЭИП, полученных с различным удельным временем обработки. После образования первого сплошного слоя ЭИП, по мере увеличения удельного времени обработки, их шероховатость практически не изменялась. При наступлении критического порога хрупкого разрушения, шероховатость ЭИП, из рассматриваемых в работе материалов, снижается, в среднем на 0,5 мкм. В таблице 1 представлены средние значения параметров шероховатости ЭИП.

Наибольшую шероховатость имело ЭИП, нанесенное электродом из сплава 82Н7ХСР, основой которого является никель. Этот сплав имеет сравнительно большую пластичность и дает возможность эффективно применять процессы поверхностного пластического деформирования. Наименьшей шероховатостью обладало ЭИП из сплава 84КХСР.

Таблица 1 – Шероховатость ЭИП – Ra, мкм

Увеличение шероховатости покрытий наблюдалось при увеличении энергии импульсов. В работах [3-6] возрастание шероховатости связывают с физикой процесса ЭИО. Анализируя указанные работы, причину повышения шероховатости при увеличении энергии импульсов можно кратко представить так: с повышением энергии импульса происходит увеличение диаметра и времени искрового разряда, вследствие чего усиливается эрозия электродов. Растет глубина и размер кратеров застывшего материала и, как результат, повышается шероховатость.

Вывод.

При низковольтной ЭИО подложек из стали марки 65Г электродами из АС и НКС, образуются ЭИП сравнительно низкой шероховатости, которые можно использовать для упрочнения большинства рабочих поверхностей деталей сельскохозяйственной техники, без дополнительной механической обработки.