Особенности электроалмазного шлифования покрытий на основе наноструктурированных порошковых материалов

Особенности электроалмазного шлифования покрытий на основе наноструктурированных порошковых материалов

Дмитрий В. Хасанов1, Student Member, IEEE, Роман М. Кадырбаев2

1Новосибирский Государственный Технический Университет, Новосибирск, Россия

2 Новосибирский Государственный Технический Университет, Новосибирск, Россия

Аннотация – Произведен расчет величины минимального общего припуска на механическую обработку покрытия из нанопрошкового материала ВК25 на основе решения технологической размерной цепи. На основе экспериментальных исследований доказана перспективность применения процесса электроалмазного шлифования для обработки деталей с покрытиями из нанопрошковых материалов, обладающих высокой твердостью, в условиях минимального припуска, с обеспечением требуемых показателей качества поверхностного слоя и высокой производительности процесса формообразования.

Ключевые слова – Покрытия, детонационное напыление, электроалмазное шлифование, электрохимическое растворение.

I. ВВЕДЕНИЕ

Н

А СЕГОДНЯШНИЙ день, в машиностроении, определяющую роль в работе узлов и агрегатов, занимают мероприятия по повышению их работоспособности и долговечности. Со временем любой механизм изнашивается и, тем самым, приближается момент предельного состояния, при котором узел или агрегат не способен обеспечить требуемые параметры. Затем, работа таких узлов и агрегатов возможна лишь после проведения капитального ремонта (КР). В процессе КР, осуществляют восстановление размерного износа деталей машин путем наплавки, напыления, или нанесения гальванических покрытий.

Одним из наиболее эффективных методов, является метод детонационного напыления. В настоящее время помимо непосредственной размерной компенсации изношенной части детали, значительное внимание уделяется вопросам повышения эксплуатационных свойств деталей машин за счет нанесения на их поверхности износостойких покрытий с высокими физико-механическими свойствами. Как правило, в качестве материала для наплавки и напыления применяют нанопорошковые смеси, в состав которых входят высокопрочные элементы, такие как WC, TiC.

Поскольку покрытия на основе карбида вольфрама и карбида титана обладают высокими прочностными характеристиками, при их механической обработке приходится оказывать большее усилие на инструмент. Вследствие чего, возрастает температура на обрабатываемой поверхности, в следствие чего появляются следующие дефекты: сетки микротрещин и прижоги, а в некоторых случаях отслаивание покрытия.

Снижение вероятности появления данных дефектов возможно при совмещении процессов механического резания и электрохимического растворения, реализуемых в методе электроалмазного шлифования (ЭАШ).

II. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Электроалмазное шлифование основано на совмещении электрохимического растворения обрабатываемого материала и его механическом резании зернами алмазного круга. За счет такого совмещения в зоне обработки наблюдается существенное снижение режущих сил, что гарантирует отсутствие высоких локальных температур и, как следствие, позволяет избежать образования на поверхности дефектов, характерных для традиционных методов обработки. На основании этого можно сделать вывод, что размерная обработка покрытий из нанопрошковых материалов методом электр-алмазного шлифования является наиболее перспективнойсреди существующих на сегодняшний день.

Однако для эффективного применения данного технологического метода при шлифовании указанного класса материалов требуется проведение комплексных исследований процесса обработки с целью установления взаимосвязей производительности процесса с режимами шлифования.

III. ТЕОРИЯ

Проведение экспериментальных исследований по обработке деталей с покрытиями из нанопрошковых материалов осуществлялось на установке для электроалмазного шлифования. В качестве электролита использовался 10% водный раствор NaNO3. Напряжение технологического тока составляло U=8 В. Ограничением повышения напряжения выше 8 В является возможность возникновения эрозионных процессов при электроалмазном шлифовании, что способствует снижению качества обработанной поверхности. Скорость главного движения равнялась 15-17 м/с. Значение продольной подачи стола составляло 45 мм/мин. В качестве инструмента применялся алмазный круг на металлической связке АСВ 80/63 100% М1. Обработка образцов с покрытиями осуществлялась за один проход при глубине резания t=100 мкм.