Оценка энергозатрат при получении шихты для производства безвольфрамового твердого сплава электродиспергированием

Цель. Проведение сравнительного анализа затрат электроэнергии на получение шихты методом электроэрозионного диспергирования для производства безвольфрамового твердого сплава, а также сравнение физико-механических свойств полученных электроэрозией порошковых материалов и сплава из них.

Методы. Для получения экспериментальных порошковых материалов (шихты) использовались: установка для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов (патент РФ 2449859), отходы безвольфрамового твердого сплава марки КНТ16 (ГОСТ 26530-85), рабочие жидкости – углеродсодержащая (спирт этиловый, ГОСТ 26530-85) и кислородсодержащая (вода дистиллированная, ГОСТ 6709-72). С помощью растрового электронного микроскопа QUANTA 600 FEG исследовалась морфология экспериментального электроэрозионного порошкового материала сплава КНТ16. С помощью энергодисперсионного анализатора рентгеновского излучения фирмы «EDAX» исследовался элементный состав полученного порошкового материала методом электроэрозии сплава КНТ16. Проведено определение распределения по размерам микрочастиц экспериментального электроэрозионного порошкового материала сплава КНТ16.

Результаты. В ходе проведения исследования было установлено, что: при диспергировании в углеродсодержащей рабочей жидкости затраты электроэнергии ниже по сравнению с кислородсодержащей; частицы полученного в ходе проведения эксперимента порошкового материала имеют преимущественно сферическую и эллиптическую форму; основными химическими элементами шихты, полученной в спирте этиловом, являются: Ti (66,1 %); Ni (20,02 %); C (7,41 %); Mo (6,47 %); средний размер частиц полученного электроэрозией порошкового материала составил 18,69 мкм.

Заключение. Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что диспергирование электроэрозией твердого сплава без вольфрама марки КНТ16 в углеродсодержащей рабочей среде этилового спирта является менее энергоемким по сравнению с аналогичным процессом, протекающим в кислородсодержащей рабочей среде дистиллированной воды.

По представленным результатам морфологических исследований, элементного и размерного анализа можно сделать вывод, что шихта, полученная в ходе эксперимента, пригодна для получения спеченных образцов и их дальнейшего изучения.

1. Упрочнение быстроизнашивающихся поверхностей безвольфрамовыми твердыми сплавами и карбидсодержащими сталями / В. А. Маслюк, Г. А. Баглюк, С. Г. Напара-Волгина, Р. В. Яковенко // Упрочняющие технологии и покрытия. 2007. № 1 (25). С. 42–48.

2. Акимов В. В. Исследование микротвердости безвольфрамовых твердых сплавов на основе карбида титана // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2005. № 3 (23), ч. 1. С. 121–124.

3. Электрохимическая обработка безвольфрамовых твердых сплавов / Х. М. Рахимянов, Б. А. Красильников, В. В. Янпольский, Д. Б. Красильников // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2010. № 3 (48). С. 3–7.

4. Сафонов С. О., Федоров Д. В. Традиционные и передовые методы создания безвольфрамовых твердых сплавов // Механики XXI веку. 2007. № 6. С. 273–276.

5. Качество поверхности после алмазной обработки безвольфрамовых твердых сплавов / А. С. Янюшкин, П. В. Архипов, Д. В. Лобанов, В. Ю. Попов, Е. Д. Лосев // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2016. № 1 (55). С. 20–24.

6. Панов В. С., Ниткин Н. М. Безвольфрамовые твердые сплавы // Нанотехнологии: наука и производство. 2017. № 3. С. 65–70.

7. 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.

8. 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.

9. Агеев Е. В., Семенихин Б. А., Латыпов Р. А. Метод получения наноструктурных порошков на основе системы WC-Cо и устройство для его осуществления // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2010. № 5 (283). С. 39–42.

10. Оценка эффективности применения твердосплавных электроэрозионных порошков в качестве электродного материала / Е. В. Агеев, Г. Р. Латыпова, А. А. Давыдов, Е. В. Агеева // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2012. № 1. С. 19–22.

11. 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.

12. Получение твердосплавных изделий холодным изостатическим прессованием электроэрозионных порошков и их исследование / Е. В. Агеева, Р. А. Латыпов, П. И. Бурак, Е. В. Агеев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2013. № 5 (50). С. 116–125.

13. Рентгеноструктурный анализ порошков, полученных электроэрозионным диспергированием сплава ВНЖ / Е. В. Агеева, В. Л. Селютин, А. А. Горохов, В. В. Куц // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2017. Т. 7, № 3 (24). С. 60–68.

14. Оценка влияния жидкого смазочного композиционного материала с наночастицами геомодификатора на трение в подшипниковом узле / А. Д. Бреки, О. В. Толочко, Н. Е. Стариков, Д. А. Провоторов, Н. Н. Сергеев, Е. В. Агеев, А. Е. Гвоздев // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2015. № 3 (16). С. 17–23.

15. Электрохимическая обработка безвольфрамовых твердых сплавов / Х. М. Рахимянов, Б. А. Красильников, В. В. Янпольский, Д. Б. Красильников // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2010. № 3 (48). С. 3–7.

16. Эффективность применения безвольфрамового твердого сплава ТН 20 при резании нержавеющих сталей с опережающим пластическим деформированием / Ю. Н. Полянчиков, Д. В. Крайнев, П. А. Норченко, А. Р. Ингеманссон, С. О. Щедриков, А. С. Иночкин // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2010. № 12 (72). С. 43–45.

17. Повышение эффективности отделочно-упрочняющей электромеханической обработки применением инструментальных материалов из безвольфрамовых твердых сплавов / Г. Д. Федотов, А. В. Морозов, В. П. Табаков, А. И. Аникеев // Упрочняющие технологии и покрытия. 2014. № 3 (111). С. 24–30.

18. Моховиков А. А., Шамарин Н. Н. Исследование стойкости безвольфрамового твердого сплава на основе карбида титана в условиях резания // Инженерный вестник Дона. 2015. № 2 (36), ч. 2. С. 41.

19. Исследование поверхности безвольфрамового твердого сплава, шлифованного комбинированным методом / А. С. Янюшкин, С. А. Якимов, Н. П. Петров, П. В. Архипов // Системы. Методы. Технологии. 2009. № 2 (2). С. 70–77.

20. Пат. 2449859 Рос. Федерация, МПК B 22 F 9/14. Установка для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов / Агеев Е. В.; заявитель и патентообладатель Юго-Западный государственный университет. № 2010104316/02; заяв. 08.02.2010; опубл. 10.05.2012. 4 с.