В статье рассматривается метод восстановления и упрочнения деталей, эдектроконтактной приваркой материалов.
Ключевые слова: обработка деталей, машиностроение, перлито-феррит, эвтектика, ворсстановление деталей, электроконтактная приварка
Электроконтактная приварка (ЭКП) является одним из эффективных способов восстановления и упрочнения изношенных поверхностей деталей. Формирование покрытия и соединение его с деталью можно осуществлять без расплавления, основного и привариваемого материалов, то есть в твердой фазе. В результате этого ЭКП имеет ряд преимуществ в сравнении с электродуговыми способами наплавки и газотермическим напылением. Среди них незначительная зона термического влияния, отсутствие мощного светового излучения и газовыделений, минимальные потери привариваемого материала в результате разбрызгивания и выгорания легирующих элементов, сохранение первоначальных свойств материала детали при высокой прочности соединения получаемого покрытия с деталью при высокой производительности и низкой энергоемкости процесса [1–2].
В качества материалов для нанесения покрытия ЭКП можно использовать порошковые (однокомпонентные порошки, порошковые смеси, спеченные из порошков ленты), компактные (стальные ленты и проволоки) и комбинированные материалы (порошковые ленты и проволоки, состоящие из металлической оболочки и порошкового наполнителя) [3].
Формирование покрытия при ЭКП и соединение его с металлом детали осуществляется при прохождении импульса тока в течение его длительности и действии усилия сжатия, приложенного к роликовым электродам. Совокупность этих параметров определяет температуру, интенсивность и величину пластической деформации соединяемых материалов. При оптимальном сочетании этих параметров прочность соединения покрытия с деталью достигает значений, соизмеримых с прочностью одного из соединяемых металлов. При этом разрушение таких соединений происходит не по зоне соединения, а по основному или приваренному металлу. Металлографические исследования показали, что при ЭКП компактных или порошковых материалов на детали из низкоуглеродистой стали основной металл как в зоне термомеханического воздействия, так и в исходном состоянии имеет перлито-ферритную структуру с меньшим размером зерна вблизи зоны соединения, чем у исходной структуры. При ЭКП таких же материалов на детали из стали 45 основной металл имеет перлитоферритную структуру, а вблизи зоны соединения структуру мартенсита, на детали из чугуна СЧ15 перлитоферритную структуру с включениями графита, а вблизи зоны соединения покрытия с деталью образуется лидебуритная эвтектика, имеющая структуру бейнита.
Для исследованных сочетаний соединяемых материалов протяженность зоны термомеханического воздействия, определенная на основе испытаний на микротвердость и металлографических исследований, колеблется от 0,15 до 0,6 мм. Экспериментально установлено [4], что циклическая прочность деталей из стали 45 с покрытием из компактного материала (проволока или металлическая лента), в зависимости от условий осуществления ЭКП, снижается, приблизительно, на 14…25 %. Циклическая прочность таких же деталей с покрытиями из порошковых материалов, полученными ЭКП при оптимальных параметрах режима, практически, не снижается по сравнению с образцами без покрытий, а ударная вязкость после нанесения покрытий снижается не более, чем на 14…20 %. При этом износостойкость покрытий в зависимости от используемых порошковых материалов может быть значительно выше износостойкости основного материала. Установлено также, что покрытия из исследованных порошков практически не подвергаются коррозии, а коррозионная стойкость самой зоны соединения не хуже коррозионной стойкости одного из соединяемых материалов. Показано, что оптимальными способами подготовки поверхности детали к ЭКП являются такие, которые позволяют получать на ней микрорельеф высотой 35…500 мкм. Показана также возможность ЭКП в три и пять слоев. При этом толщина покрытия увеличивается соответственно во столько же раз для компактного материала и в 2,0 и 2,7 раза для порошкового материала. Отмечено, что количество нанесенных слоев не влияет на прочность соединения покрытия с деталью. Плотность покрытия из порошкового материала по длине приваренного слоя, практически, не снижается. Исследовано влияние гранулометрического состава порошка на прочность соединения покрытия с деталью и плотность самого покрытия. Установлено, что увеличение размера частиц порошка от 20 до 250 мкм не оказывает существенного влияния на плотность покрытия и прочность соединения его с деталью. Отмечено, что при ЭКП среда аргона является наиболее предпочтительной, так как в этом случае соединения имеют самые высокие значения прочности и сопротивления ударному срезу. При этом отмечено [2], что ЭКП проволоки или порошковых материалов на стальные или чугунные детали можно осуществлять в атмосфере или с применением воды.
Восстановление и упрочнение деталей из легко окисляемых металлов следует осуществлять в защитной среде аргона. Результаты проведенных исследований позволили разработать технологические рекомендации для восстановления и упрочнения цилиндрических и плоских деталей, применяемых в различных отраслях производства, ЭКП компактных и порошковых материалов, в том числе с использованием порошков, полученных из отходов производства [3].
Литература:
- Каракозов Э. С., Латыпов Р. А., Молчанов Б. А. Состояние и перспективы восстановления деталей электро-контактной приваркой материалов. М.: Информагротех, 1991. 84 с.
- Латыпов Р. А. Предпосылки управления качеством формируемого покрытия и соединения его с деталью при восстановлении и упрочнении деталей электро-контактной приваркой компактных и порошковых материалов // Труды Всероссийского научно-исследовательского института ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка (ГОСНИТИ). Том 98. — М.: ГОСНИТИ, 2006, с. 76–80.
- Рустамова М. У. Применение магнитно-импульсной обработки для стабилизации деталей машин. Журнал «Молодой ученый». 2014г.
