Разработка научных основ формирования измененного слоя на металлах и сплавах с заданными свойствами при низковольтной электроискровой обработке

• Автор: Химухин, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 377 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛОВ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ПОТОКОВ ЭНЕРГИИ

1Л. Схема процесса и механизм электроискрового легирования

1.2. Формирование вторичной структуры при воздействии концентрированных потоков энергии
1.2Л. Структурные изменения материала в зоне воздействия концентрированных потоков энергии в режиме однократных импульсов

1.2.2. Структура белого слоя

1.2.3. Влияние концентрированных потоков энергии на формирование микроструктуры меди и медных сплавов в области воздействия

1.3. Электродный материал для ЭИЛ

1.4. Коррозионностойкость электроискровых покрытий

1.5. Износостойкости электроискровых покрытий
1.6. Жаростойкость слоя, полученного электроискровой обработкой
1.7. Выбор электродных материалов при электроискровом легировании
1.8. Выводы по литературному обзору и постановка задач исследований
ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЯ, МЕТОДИКА И МАТЕРИАЛЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Методология достижения цели исследования
2.2. Используемые электродные материалы
2.3. Методика исследования микро- и макроструктуры электродных материалов и слоя
2.4. Методика исследования кинетики массопереноса
в электродных материалах
2.5. Проведение ЭИЛ в различных газовых средах и нагрев катода
2.6. Методика исследования эрозионных частиц
2.7. Рентгенофазовый анализ
2.8. Методика измерения переходного электросопротивления
2.9. Методика измерения акустического сигнала
2.10. Технология получения электродных материалов литым способом
2.11. Методика определения коррозионной стойкости
2.12. Определение сплошности покрытия после искровой обработки
2.13. Методика определения окалиностойкости

2.14. Технология производства ферровольфрама из местного минерального сырья
2.15. Методика исследования износостойкости
2.16. Методика выявления структуры белого слоя, полученного
при ЭИЛ углеродистых сталей
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ОСНОВНЫХ ФАКТОРОВ НИЗКОВОЛЬТНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИСКРЫ НА ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛОВ ЭЛЕКТРОДОВ
3.1. Исследование условий возникновения электрической искры при низковольтной электроискровой обработке
3.1.1. Возникновение световой вспышки
3.1.2. Исследование колебаний анода, времени контакта и скачкообразного увеличения расстояния между электродами
3.1.3. Исследование электромагнитных колебаний сопровождающих электроискровой процесс
3.1.4. Акустический сигнал во время возникновения электроискрового процесса
3.2. Сравнительный анализ факторов определяющих процесс структурообразования при низковольтной электрической искре
3.3. Нагрев электродных материалов при электроискровой обработке
3.3.1. Нагрев анодных материалов при ЭИЛ
3.3.2. Влияние нагрева электродов на изменение их массы
3.4. Формирование структуры эрозионных следов в однократном режиме
3.4.1. Особенности макроструктурного строения эрозионных следов после электроискрового воздействия
3.4.2. Формирование макро - и микроструктуры эрозионных следов на стальных катодах, полученных в однократном режиме
3.5. Выводы по главе 3 119 ГЛАВА 4. ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВА СЛОЕВ
НА ЭЛЕКТРОДАХ ИЗ МЕДИ, ЖЕЛЕЗА И ИХ СПЛАВОВ
4.1. Особенности структурообразования слоев на электродных материалах, изготовленных из меди
4.1.1. Влияние исходного размера зерна и структуры электродов
на структуру и свойства слоя
4.1.2. Влияние нагрева и охлаждения на формирование структуры слоя на медном катоде
4.2. Формирование структуры слоя на катоде при использовании разноименных электродов
4.2.1. Влияние содержания олова в анодных материалах на формирование структуры слоя

4.2.2. Формирование структуры слоя при использовании в качестве катода алюминиевой бронзы
4.2.3. Формирование слоя при использовании медных и вольфрамовых электродов и угольных анодов
4.3. Формирование структуры медных эрозионных частиц при электроискровой обработке
4.4. Контроль изменения структуры меди акустическим методом
4.5. Формирование слоев и их структура на стальных катодах
4.5.1. Исследование кинетики массопереноса при электроискровой обработке стальными электродами
4.5.2. Влияние исходной структуры электродов
4.5.3. Особенности строения слоев, выявляемые на не травленых поверхностях
4.6. Влияние нагрева катодов на формирование структуры и свойства слоя
4.6.1. Финишная термическая обработка слоя на стальных катодах
4.6.2. Дополнительный нагрев катодов в процессе электроискровой обработки
4.7. Механизм формирования слоев на углеродистых сталях
4.7.1. Влияние содержания углерода и пластической деформации
4.7.2. Влияние состава окружающей атмосферы
4.7.3. Анализ механизма формирования слоев на углеродистых сталях
4.8. Выводы по главе
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ АНОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ КОМПЛЕКСНО-ЛЕГИРОВАННЫХ БЕЛЫХ ЧУГУНОВ
5.1. Влияние концентрации углерода в белом чугуне на структуру, массоперенос и эрозию электродов
5.2. Исследование влияния хрома в анодных материалах на структуру, массоперенос и эрозию электродов
5.3. Исследования влияния вольфрама в анодных материалах из белого чугуна на процессы структурообразования, массопереноса и эрозии
5.4. Комплексно легированный электродный материал на основе белого чугуна
5.5. Выводы по главе
ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ И
СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА КОНТАКТНЫХ ПРОВОДОВ И УГОЛЬНЫХ ВСТАВОК В РЕЗУЛЬТАТЕ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО И ЭЛЕКТРОДУГОВО ВОЗДЕЙСТВИЯ
6.1. Повреждаемость элементов контактной сети и механизмы разрушения контактного провода электрифицированных железных дорог

чистым металлам (железу). Электронный механизм возникновения белых слоев для Б-С сплавов представляется следующим. При возникновении в отдельных участках сплава соответствующих энергетических условий (высоких температур и давлений, очень высоких температур и сравнительно низких давлений или очень высоких давлений и сравнительно умеренных температур) э-оболочки атомов углерода усиленно активируются (они, кроме этого воздействия, возбуждены также внедрением атомов углерода в решетку железа) и вследствие Б-р электронного перехода возникает устойчивая эр3- гибридная электронная система. Атомы углерода, обладающие такими конфигурациями, усиленно взаимодействуют между собой, диффундируют навстречу друг друга и порождают очаги алмазоподобных структур. У мартенсита, карбидов и других фаз, возникающих в условиях импульсного воздействия температур и давлений, возрастает доля ковалентной связи, что обуславливает специфические свойства этих фаз и белых слоев в целом [41].
Механические свойства белого слоя изучены пока недостаточно, имеются лишь данные о его твердости и износостойкости. При электроискровом легировании в поверхностном слое формируются высокие растягивающие напряжения, снижающие показатели долговечности. Неблагоприятным фактором, не позволяющим в полной мере реализовать возможности метода по износостойкости, является наличие остаточного аустенита [66]. Из-за высокой плотности дислокаций и величины, пиковых микроискажений под действием переменных нагрузок велика вероятность локального разрушения поверхностного слоя. Для предупреждения этого, применяют термическую обработку, однако явление термического возврата вызывает разупрочнение мартенситной составляющей за счет структурных превращений при отпуске.
Качество белого слоя повышается с увеличением содержания углерода в стали. На закаленных сталях слой лучше (сплошнее, толще и тверже), чем на отожженных [41]. Установлено, что метастабильные структуры (закалка) по сравнению с равновесными структурами более благоприятны для получения