techusguИзвестия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологииProceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technology2223-1528Юго-Западный государственный университет10.21869/2223-1528-202212-1-54-69techusgu-64Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕMETALLURGY AND MATERIALS SCIENCEМатематическое моделирование технологических параметров процесса получения антифрикционных сплавов на основе шихты электроэрозионной свинцовой бронзыMathematical Modeling of Technological Parameters of the Process of Obtaining Antifriction Alloys Based on the Charge of Electroerosive Lead Bronzehttps://orcid.org/0000-0001-8457-6565АгееваЕ. В.AgeevaE. V.

Агеева Екатерина Владимировна, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры  технологии материалов и транспорта

ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040

Ekaterina V. Ageeva, Cand. of Sci. (Engineering), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Materials Technology and Transport

50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040

ageeva-ev@yandex.ruПереверзевА. С.PereverzevA. S.

Переверзев Антон Сергеевич, кандидат  технических наук, инженер НОЦ «Порошковая металлургия и функциональные покрытия»

ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040

Anton S. Pereverzev, Cand. of Sci. (Engineering), Engineer REC "Powder Metallurgy and Functional Coatings"

50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040

МакаренкоП. А.MakarenkoP. A.

Макаренко Павел Александрович, студент кафедры технологии материалов и транспорта

ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040

Pavel A. Makarenko, Student of the Department of Materials Technology and Transport

50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040

pachtet2001@mail.ruМанаенковМ. Г.ManaenkovM. G.

Манаенков Михаил Григорьевич, студент кафедры технологии материалов и транспорта

ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040

Mikhail G. Manaenkov, Student  of the Department of Materials Technology  and Transport

50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040

mihail-manaenkov@mail.ruСтепановМ. Ю.StepanovM. Yu.

Степанов Михаил Юрьевич, студент  кафедры технологии материалов и транспорта

ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040

Mikhail Yu. Stepanov, Student of the Department of Materials Technology  and Transport

50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040

79107303502@yandex.ruЕфимовА. Е.YefimovA.  E.

ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040

Anton E. Yefimov, Student of the Department  of Materials Technology and Transport

50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040

Юго-Западный государственный университетРоссияSouthwest State UniversityRussian Federation2022280420231215469Copyright © Агеева Е.В., Переверзев А.С., Макаренко П.А., Манаенков М.Г., Степанов М.Ю., Ефимов А.Е., 20232023Агеева Е.В., Переверзев А.С., Макаренко П.А., Манаенков М.Г., Степанов М.Ю., Ефимов А.Е.Ageeva E.V., Pereverzev A.S., Makarenko P.A., Manaenkov M.G., Stepanov M.Y., Yefimov A.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://techusgu.elpub.ru/jour/article/view/64Цель

Цель. Оптимизация технологических параметров процесса изготовления антифрикционных сплавов на основе шихты электроэрозионной свинцовой бронзы.

Методы

Методы. Для получения экспериментальной шихты применялась установка для измельчения металлических отходов в пригодные для промышленного применения металлические частицы, в качестве металлоотходов применялся лом свинцовой бронзы марки БрС30 в виде стружки (ГОСТ 493-79), рабочей средой диспергирования выступала вода дистиллированная ГОСТ 6709-72 (кислородсодержащая среда) и керосин осветительный ГОСТ 11128-65 (углеродсодержащая среда).

Исследование микротвердости заготовок антифрикционных сплавов проводилось на цифровом микротвердомере DM-8.

Оптимизацию технологических параметров процесса изготовления антифрикционных сплавов проводили по средней микротвердости полученных образцов постановкой полного факторного эксперимента типа 23. Результаты. В ходе проведения расчетов были рассчитаны оптимумы (максимальные значения выходного параметра 𝑦𝑦), составившие: для заготовок из шихты, полученной в воде, 67,7 HV при давлении прессования

1500 МПа, температуре спекания 830°С и времени выдержки 2 ч; для заготовок из шихты, полученной в керосине, 52,8 HV при давлении прессования 1600 МПа, температуре спекания 850°С и времени выдержки

2 ч

2 ч.

Заключение

Заключение. Исходя из представленных результатов исследований и расчетов, можно сделать вывод о том, что микротвердость заготовок антифрикционных сплавов на основе шихты, полученной в воде, превышает на 15% микротвердость заготовок антифрикционных сплавов на основе шихты, полученной в керосине. Наличие в составе шихты, полученной в керосине, свободного углерода препятствует получению плотных прессовок и, как следствие, приводит к повышению конечной пористости заготовки и снижению её твердости.

The purpose

The purpose. Optimization of technological parameters of the manufacturing process of antifriction alloys based on EDM lead bronze charge.

Methods

Methods. To obtain an experimental charge, an installation for grinding metal waste into metal particles suitable for industrial use was used, lead bronze grade BrS30 in the form of shavings (GOST 493-79) was used as the metal waste, distilled water was the working medium for dispersion. 6709-72 (oxygen-containing) and lighting kerosene GOST 11128-65 (carbon-containing)

The study of microhardness of workpieces of antifriction alloys was carried out on a digital microhardness tester  DM-8.

Optimization of the technological parameters of the process of manufacturing antifriction alloys was carried out according to the average microhardness of the obtained samples by setting up a complete factorial experiment of type 23.

Results

Results. In the course of the calculations, the optima (maximum values of the output parameter y ̂) were calculated, amounting to: for workpieces from a charge obtained in water 67.7 HV at a pressing pressure of 1500 MPa, a sintering temperature of 830°C, and a holding time of 2 h; for workpieces from a charge obtained in kerosene 52.8 HV at a pressing pressure of 1600 MPa, a sintering temperature of 850°C and a holding time of 2 hours.

Conclusion

Conclusion. Based on the presented results of research and calculations, it can be concluded that the microhardness of antifriction alloy blanks based on charge obtained in water exceeds by 15% the microhardness of antifriction alloy blanks based on charge obtained in kerosene. The presence of free carbon in the composition of the charge obtained in kerosene prevents the production of dense compacts and, as a result, leads to an increase in the final porosity of the workpiece and a decrease in its hardness.

свинцовая бронзаэлектроэрозионное диспергированиеполный факторный экспериментантифрикционный сплавоптимизацияlead bronzeelectroerosive dispersionfull factorial experimentantifriction alloyoptimizationReferencesОсинцев О. Е., Федоров В. Н. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки: справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Инновационное машиностроение, 2016. 359 с.Osintsev O. E., Fedorov V. N. Med' i mednye splavy. Otechestvennye i zarubezhnye marki [Copper and copper alloys. Domestic and foreign brands]. 2th. Moscow, Innovatsionnoe mashinostroenie Publ., 2016. 359 p.Петриченко В. К. Антифрикционные материалы и подшипники скольжения: справочник. М.: Машгиз, 1954. 383 с.Petrichenko V. K. Antifriktsionnye materialy i podshipniki skol'zheniya [Antifriction materials and sliding bearings]. Moscow, Mashgiz Publ., 1954. 383 p.Шестопалова Л. П. Конструкционные и защитно-отделочные материалы транспортных средств. М.: МАДИ, 2019. 216 с.Shestopalova L. P. Konstruktsionnye i zashchitno-otdelochnye materialy transportnykh sredstv [Structural and protective and finishing materials of vehicles]. Moscow, MADI Publ., 2019. 216 p.Повышение качественных показателей и электроэрозионного диспергирования металлов с учетом взаимного влияния характеристик источника питания и технологического аппарата / А. К. Шидловский [и др.] // Совершенствование электрооборудования и средств автоматизации технологических процессов промышленных предприятий. Комсомольск-на-Амуре: КнАПИ, 1986. С. 98–99.Shidlovsky A. K., eds. Povyshenie kachestvennykh pokazatelei i elektroerozionnogo dispergirovaniya metallov s uchetom vzaimnogo vliyaniya kharakteristik istochnika pitaniya i tekhnologicheskogo apparata [Improving the quality indicators and electroerosive dispersion of metals, taking into account the mutual influence of the characteristics of the power source and the technological apparatus]. Sovershenstvovanie elektrooborudovaniya i sredstv avto- matizatsii tekhnologicheskikh protsessov promyshlennykh predpriyatii [Improvement of electrical equipment and automation of technological processes of industrial enterprises]. Komsomolsk-on-Amur, KnAPI Publ., 1986. pp. 98–99.Байрамов P. K. Получение высокодисперсных порошков металлов и их соединений электроискровым диспергированием металлов: монография. М.: Изд. дом МИСиС, 2012. 80 с.Bayramov P. K. Poluchenie vysokodispersnykh poroshkov metallov i ikh soedinenii elektroiskrovym dispergirovaniem metallov [Obtaining highly dispersed powders of metals and their compounds by electric spark dispersion of metals]. Moscow, MISIS Publ., 2012. 80 p.Милях А. Н., Муратов В. А., Щерба А. А. Особенности управления режимами источников питания установок электроэрозионного диспергирования металлов // Проблемы преобразовательной техники. 1983. Ч. 5. С. 201–204.Milyakh A. N., Muratov V. A., Shcherba A. A. Stabilizatsiya rezhimov ob"emnogo parametrov elektroerozionnogo dispergirovaniya metallov [Features of control of modes of power sources of installations of electroerosive dispersion of metals]. Problemy preobrazovatel'noi tekhniki = Problems of conversion technology, 1983, pt. 5, pp. 201–204.Милях А. Н., Щерба А. А., Муратов В. А. Стабилизация режимов объемного параметров электроэрозионного диспергирования металлов // Состояние и перспективы развития электротехнологии. 1985. Ч. 2. С. 161–162.Milyakh A. N., Shcherba A. A., Muratov V. A. Stabilizatsiya rezhimov ob"emnogo parametrov elektroerozionnogo dispergirovaniya metallov [Stabilization of modes of volumetric parameters of electroerosive dispersion of metals]. Sostoyanie i perspektivy razvitiya elektrotekhnologii = State and prospects of development of electrotechnology, 1985, pt. 2, pp. 161–162.Агеев Е. В., Семенихин Б. А., Латыпов Р. А. Исследование микротвердости порошков, полученных электроэрозионным диспергированием твердого сплава // Вестник Московского государственного агроинженерного университета имени В. П. Горячкина. 2011. № 1 (46). С. 78–80.Ageev E. V., Semenikhin B. A., Latypov R. A. Issledovanie mikrotverdosti poroshkov, poluchennykh elektroerozionnym dispergirovaniem tverdogo splava [Investigation of microhardness of powders obtained by electroerosive dispersion of a hard alloy]. Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo agroinzhenernogo universiteta imeni V. P. Goryachkina = Bulletin of the V. P. Goryachkin Moscow State Agroengineering University, 2011, no. 1 (46), pp. 78–80.Разработка и исследование твердосплавных изделий из порошков, полученных электроэрозионным диспергированием вольфрамсодержащих отходов / Р. А. Латыпов, Г. Р. Латыпова, Е. В. Агеев, А. А. Давыдов // Международный научный журнал. 2013. № 2. С. 107–112.Latypov R. A., Latypova G. R., Ageev E. V., Davydov A. A. Razrabotka i issledovanie tverdosplavnykh izdelii iz poroshkov, poluchennykh elektroerozionnym dispergirovaniem vol'framsoderzhashchikh otkhodov [Development and research of carbide products from powders obtained by electroerosive dispersion of tungsten-containing waste]. Mezhdunarodnyi nauchnyi zhurnal = International Scientific Journal, 2013, no. 2, pp. 107–112.Свойства порошков из отходов твердых сплавов ВК8 И Т15К6, полученных методом электроэрозионного диспергирования / Р. А. Латыпов, А. Б. Коростелев, Е. В. Агеев, Б. А. Семенихин // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2010. № 7. С. 2–6.Latypov R. A., Korostelev A. B., Ageev E. V., Semenikhin B. A. Svoistva poroshkov iz otkhodov tverdykh splavov VK8 I T15K6, poluchennykh metodom elektroerozionnogo dispergirovaniya [Properties of powders from waste of hard alloys VK8 and T15K6 obtained by the method of electroerosive dispersion]. Vse materialy. Entsiklopedicheskii spravochnik = All materials. Encyclopedic reference, 2010, no. 7, pp. 2–6.Ageeva E. V., Horyakova M., Ageev E. V. Morphology of copper powder produced by electrospark dispersion from waste // Russian Engineering Research. 2014. Vol. 34, no. 11. Pp. 694–696.Ageeva E. V., Horyakova M., Ageev E. V. [Morphology of Copper Powder Produced by Electrospark Dispersion from Waste]. Russian Engineering Research, 2014, vol. 34, no. 11, pp. 694–696.Перспективные стали для кожухов доменных агрегатов / Н. Н. Сергеев, А. Е. Гвоздев, А. Н. Сергеев, И. В. Тихонова, С. Н. Кутепов, О. В. Кузовлева, Е. В. Агеев // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2017. Т. 7, № 2 (23). С. 6–15.Sergeev N. N., Gvozdev A. E., Sergeev A. N., Tikhonova I. V., Kutepov S. N., Kuzovleva O. V., Ageev E. V. Perspektivnye stali dlya kozhukhov domennykh agregatov [Pro- mising steels for blast furnace casings]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technology, 2017, vol. 7, no. 2 (23), pp. 6–15.Исследование противоизносных свойств пластичного смазочного композиционного материала, содержащего дисперсные частицы слоистого модификатора трения / В. В. Медведева, А. Д. Бреки, Н. А. Крылов, М. А. Скотникова, Ю. А. Фадин, С. Е. Александров, А. Е. Гвоздев, Н. Е. Стариков, Д. А. Провоторов, А. Н. Сергеев, Е. В. Агеев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2016. № 1 (64). С. 75–82.Medvedeva V. V., Breki A. D., Krylov N. A., Skotnikova M. A., Fadin Yu. A., Alexandrov S. E., Gvozdev A. E., Starikov N. E., Provotorov D. A., Sergeev A. N., Ageev E. V. Issledovanie protivoiznosnykh svoistv plastichnogo smazochnogo kompozitsionnogo materiala, soderzhashchego dispersnye chastitsy sloistogo modifikatora treniya [Investigation of anti-wear properties of a plastic lubricating composite material containing dispersed particles of a layered friction modifier]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University, 2016, no. 1 (64), pp. 75–82.Триботехнические свойства пластичных смазочных композиционных материалов с наполнителями из дисперсных частиц меди и цинка / В. В. Медведева, А. Д. Бреки, Н. А. Крылов, С. Е. Александров, А. Е. Гвоздев, Н. Е. Стариков, Н. Н. Сергеев, Е. В. Агеев, А. Н. Сергеев, Д. В. Малий, Д. А. Провоторов // Известия Юго-Западного государственного университета. 2016. № 2 (65). С. 109–119.Medvedeva V. V., Breki A. D., Krylov N. A., Alexandrov S. E., Gvozdev A. E., Starikov N. E., Sergeev N. N., Ageev E. V., Sergeev A. N., Maliy D. V., Provotorov D. A. Tribotekhnicheskie svoistva plastichnykh smazochnykh kompozitsionnykh materialov s napolnitelyami iz dispersnykh chastits medi i tsinka [Tribotechnical properties of plastic lubricating composite materials with fillers from dispersed particles of copper and zinc]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University, 2016, no. 2 (65), pp. 109–119.Триботехнические характеристики композиционных покрытий с матрицей из полигетероарилена ПМ-ДАДФЭ и наполнителями из наночастиц дихалькогенидов вольфрама при трении скольжения в среде жидкого смазочного материала / А. Д. Бреки, А. Л. Диденко, В. В. Кудрявцев, Е. С. Васильева, О. В. Толочко, А. Г. Колмаков, Ю. А. Фадин, Н. Е. Стариков, А. Е. Гвоздев, Н. Н. Сергеев, Е. В. Агеев, Д. А. Провоторов // Известия Юго-Западного государственного университета. 2016. № 3 (66). С. 17–28.Breki A. D., Didenko A. L., Kudryavtsev V. V., Vasilyeva E. S., Tolochko O. V., Kolmakov A. G., Fadin Yu. A., Starikov N. E., Gvozdev A. E., Sergeev N. N., Ageev E. V., Provotorov D. A. Tribotekhnicheskie kharakteristiki kompozitsionnykh pokrytii s matritsei iz poligeteroarilena PM-DADFE i napolnitelyami iz nanochastits dikhal'kogenidov vol'frama pri trenii skol'zheniya v srede zhidkogo smazochnogo materiala [Tribotechnical characteristics of composite coatings with a matrix of polyheteroarylene PM-DADFE and fillers of tungsten dichalcogenide nanoparticles during sliding friction in a liquid lubricant medium]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University, 2016, no. 3 (66), pp. 17–28.Исследование химического состава порошков, полученных электроэрозионным диспергированием твердого сплава / Е. В. Агеев, Б. А. Семенихин, Е. В. Агеева, Р. А. Латыпов // Известия Юго-Западного государственного университета. 2011. № 5 (38), ч. 1. С. 138a–144.Ageev E. V., Semenikhin B. A., Ageeva E. V., Latypov R. A. Issledovanie khimicheskogo sostava poroshkov, poluchennykh elektroerozionnym dispergirovaniem tverdogo splava [Investigation of the chemical composition of powders obtained by electroerosive dispersion of a hard alloy]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proce- edings of the Southwest State University, 2011, no. 5 (38), pt. 1, pp. 138a–144.Получение твердосплавных изделий холодным изостатическим прессованием электроэрозионных порошков и их исследование / Е. В. Агеева, Р. А. Латыпов, П. И. Бурак, Агеев Е. В. // Известия Юго-Западного государственного университета. 2013. № 5(50). С. 116–125.Ageeva E. V., Latypov R. A., Burak P. I., Ageev E. V. Poluchenie tverdosplavnykh izdelii kholodnym izostaticheskim pressovaniem elektroerozionnykh poroshkov i ikh issledovanie [Obtaining hard-alloy products by cold isostatic pressing of electroerosive powders and their research]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University, 2013, no. 5 (50), pp. 116–125.Проведение рентгеноспектрального микроанализа твердосплавных электроэрозионных порошков / Е. В. Агеев, Г. Р. Латыпова, А. А. Давыдов, Е. В. Агеева // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 5 (44), ч. 2. С. 99–102.Ageev E. V., Latypova G. R., Davydov A. A., Ageeva E. V. Provedenie rentgenospektral'nogo mikroanaliza tverdosplavnykh elektroerozionnykh poroshkov [Conducting Xray spectral microanalysis of carbide electroerosion powders]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University, 2012, no. 5 (44), pt. 2, pp. 99–102.Порошки, полученные электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов – перспективный материал для восстановления деталей автотракторной техники / Е. В. Агеев, В. Н. Гадалов, Е. В. Агеева, Р. В. Бобрышев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 1 (40), ч. 1. С. 182–189.Ageev E. V., Gadalov V. N., Ageeva E. V., Bobryshev R. V. Poroshki, poluchennye elektroerozionnym dispergirovaniem otkhodov tverdykh splavov – perspektivnyi material dlya vosstanovleniya detalei avtotraktornoi tekhniki [Powders obtained by electroerosive dispersion of solid alloy waste - a promising material for the restoration of parts of automotive Юго-Западного государственного университета. Серия equipment]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University, 2012, no. 1 (40), pt. 1, pp. 182–189.Спиридонов А. А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. М.: Машиностроение, 1981. 184 с.Spiridonov A. A. Planirovanie eksperimenta pri issledovanii tekhnologicheskikh protsessov [Experiment planning in the study of technological processes]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1981. 184 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.