Синтез электродных материалов для повышения функциональных свойств покрытий на деревообрабатывающих инструментах при электроискровом легировании

• Автор: Казанников, Олег Вячеславович
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 155 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ, УСЛОВИЯ РАБОТЫ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУР И ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ ПОКРЫТИЙ ПРИ ЭЛЕКТРОИСКРОВОМ ЛЕГИРОВАНИИ
1.1 Условия эксплуатации и конструкция дереворежущих инструментов для предварительной обработки древесины
1.2 Обоснование выбора метода упрочнения
1.3 Сущность процесса электроискрового легирования
1.4 Основные модели процесса электроискрового легирования
1.5 Эрозия материалов электродов при ЭИЛ
1.6 Механизм образования ИПС при ЭИЛ
1.7 Структура легированного слоя при ЭИЛ
1.8 Электродные материалы, используемые для ЭИЛ
1.9 Используемые установки для ЭИЛ
1.10 Определение цели и задачи исследования
2 ВЫБОР И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯДЕРЕВОРЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ, МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВНИЕ
2.1 Обоснование выбора электродных материалов
2.2 Технология синтеза электродных материалов из шеелитового концентрата методом алюминотермии
2.3. Основные методики, применяемые в работе и используемое оборудование
2.4. Основные методики, применяемые в работе и используемое оборудование
2.5. Применяемые установки при исследовании процессов
электроискрового легирования
2.6 Выводы по второй главе
3 ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ СОЗДАННОГО СИНТЕЗИРОВАННЫМИ ЭЛЕКТРОДНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ
3.1 Исследование прочности сцепления покрытий с основным металлом в зависимости от величины приведенной энергии
3.2 Исследование изменений шероховатости и волнистости поверхностей покрытий в зависимости от энергетических параметров процесса ЭИЛ
3.3 Определение микроструктуры и микротвёрдости ИПС
3.4 Влияние состава электродных материалов на жаростойкость поверхностного слоя
3.5. Выводы по третьей главе
4 ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПРОЦЕССА ЭИЛ, РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА УПРОЧНЕНИЯ
ИНСТРУМЕНТОВ И ВНЕДРЕНИЕ В ПРОИЗВОДСТВО
4.1 Влияние межэлектродных газовых сред на процесс ЭИЛ
4.2. Исследование гранулометрического состава продуктов эрозии
4.3. Определение сплошности электроискровых покрытий с применением обдува
4.4. Исследование закономерности массопереноса и границ окончания процесса ЭИЛ при упрочнении
4.5 Определение границы окончания процесса легирования при упрочнении инструментальных сталей
4.6 Основные методологические положения на разработку технологий получения функциональных покрытий ЭИЛ
4.7 Разработка технологии получения упрочняющих покрытий ЭИЛ
для повышения стойкости ленточных пил
4.8 Разработка технологии получения упрочняющих покрытий ЭИЛ для повышения долговечности фуганочных ножей
4.9 Разработка технологии получения упрочняющих покрытий ЭИЛ
для повышения долговечности пильных цепей
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Развитие современной инструментальной промышленности связано с применением новых современных технологических процессов, позволяющих повысить стойкость, надежность, обеспечить работоспособность инструментов в условиях динамических и статических контактных, силовых и тепловых нагрузок. Надежность и ресурс современных инструментов для первичной обработки древесины в значительной степени зависят от эксплуатационных свойств стали, из которых они изготовлены. Это определяет как разработку новых, так и совершенствование уже известных технологий упрочнения инструментальных сталей высокоэнергетической обработкой. Повышение параметров стойкости и прочности дереворежущих инструментов, которые в значительной степени определяются физико-механическими и геометрическими свойствами поверхностного слоя рабочих поверхностей, на сегодняшний день является актуальной задачей, поскольку они позволяют повысить производительность, точность размеров обработки и геометрической формы обрабатываемой древесины.
В настоящее время большое применение в лесной и лесоперерабатывающей промышленности имеют инструменты, изготовленные из различных инструментальных сталей - пильные цепи, ленточные пилы, фуганочные, рейсмусовые ножи и т.д. Это обусловлено более низкой ценой по сравнению с инструментами оснащенными пластинами из твердого сплава, а так же возможностью производить их заточку и ремонт непосредственно на объектах производства. Данные инструменты работают в тяжелых условиях. Высокие температуры нагрева (350-500°С), значительные величины циклических удельных давлений (до 500 МПа и более), высокая влажность увеличивают внутренние напряжения и приводят к поломке тела

В результате ЭИЛ на поверхности катода возникает белый слой (БС), который не поддается травлению химическими реактивами, используемыми для материала основного металла. Создание структуры белого слоя обусловлено высокой температурой и давлением. В процессе легирования создаются высокие скорости нагрева и охлаждения поверхности металла. Также процесс легирования включает в себя процессы поверхностной диффузии и термопластические деформации. Структура созданного поверхностного слоя определяется следующими условиями обработки: составом и структурой катода и анода; свойствами межэлектродной среды; длительностью обработки и энергетическими параметрами процесса легирования [35]. Главные физико-химические процессы (растворение и диффузия) происходят в жидкой фазе, а дальнейшие структурные превращения (кристаллизация и частичный распад аустенита, образование карбидов и т. д.) в поверхностном слое катода происходит в условиях быстрого охлаждения [36]. Многочисленные исследования указывают на то, что белый слой представляет собой специфическое структурное, напряженное и фазовое состояние металла, возникающее в результате импульсного воздействия температур, давлений и протекающего при этом мартен-ситных превращений [37].
Под белым слоем расположен переходной слой, который представляет собой область перемешивания элементов катода и анода и взаимопроникновения элементов электродов, а также область термического влияния электрических импульсов. Далее расположен слой со структурой, присущей основному металлу подложки - катоду. В зависимости от используемых материалов электродов, энергетических параметров обработки возможно получение сложных структур, когда кроме белого слоя и переходной зоны, возникают дополнительные зоны [38-41].
Фазовыми составляющими структуры слоя после ЭИЛ в основном являются: аустенит, нитриды, карбиды, карбонитриды и закалочные структуры (мартенсит, сорбит, тростит) [42]. В состав белого слоя входят элементы легирующего электродного материала и окружающей среды. Их содержание