Оптимизация процесса получения частиц электрокорунда электродиспергированием отходов алюминия марки АД0Е в воде

Цель. Оптимизация процесса получения частиц электрокорунда электроэрозионным диспергированием отходов электротехнического алюминия марки АД0Е в дистиллированной воде.

Методы. Электродиспергирование отходов алюминия марки АД0Е осуществляли в дистиллированной воде на оригинальной запатентованной установке. В результате воздействия кратковременных электрических разрядов образовывались каплеобразные частицы электрокорунда различного размера. При этом форму частиц электрокорунда исследовали на растровом микроскопе, а средний размер частиц − на лазерном анализаторе. 

Оптимизацию процесса производства каплеобразных частиц электрокорунда электроэрозионным диспергированием отходов электротехнического алюминия марки АД0Е проводили по среднему размеру частиц, поскольку он является одним из основных технологических параметров порошковых материалов. Для оптимизации процесса производства частиц электрокорунда электродиспергированием отходов алюминия марки АД0Е использовали метод крутого восхождения Бокса и Уилсона. Проверку уравнений на адекватность проводили с использованием критерия Фишера. 

Результаты. В соответствии с поставленной целью, направленной на оптимизацию процесса производства частиц электрокорунда электроэрозионным диспергированием отходов электротехнического алюминия марки АД0Е в воде дистиллированной, установлено, что оптимальным средним размером частиц электрокорунда является 74,2 мкм при ёмкости разрядных конденсаторов 65,5 мкФ, напряжении на электродах 200 В и частоте следования импульсов 200 Гц. 

Заключение. Показана высокая эффективность применения технологии электродиспергирования, которая обеспечивает при низких затратах электроэнергии получение пригодных к промышленному применению новых порошковых частиц электрокорунда со сферической и эллиптической формой. Проведение намеченных мероприятий позволит решить проблему снижения себестоимости производства электрокорунда.

1. Шумячер В. М., Пушкарев И. О. Работоспособность абразивных зерен электрокорундов при микрорезании материалов // СТИН. 2011. № 6. С. 18–19.

2. Жарменов А. А., Мырзалиева С. К., Аймбетова Э. О. Структура и свойства силикатных композиционных материалов на основе электрокорунда – шлака ниобиевого производства // Стекло и керамика. 2012. № 6. С. 25–28.

3. Качан Ю. Г., Мных А. С. Алгоритм динамической оптимизации процесса производства электрокорунда нормального на базе метода терминального управления // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2008. Т. 2, № 4 (32). С. 12–18.

4. Белоглазов И. И., Фирсов А. Ю., Педро А. А. Контроль процесса плавки при получении белого электрокорунда // Электрометаллургия. 2017. № 4. С. 2–5.

5. Рябцев С. А., Полканов Е. Г. Динамика стабильности свойств керамических композиций на основе электрокорунда с увеличением их структурности // Огнеупоры и техническая керамика. 2014. № 6. С. 25–28.

6. Яковец Ю. С. Утилизация отходов алюминия // Юный ученый. 2020. № 11 (41). С. 46–49.

7. Трибушевский Л. В., Немененок Б. М., Румянцева Г. А. Бесфлюсовая плавка отходов алюминия – путь к безотходной технологии // Металлургия машиностроения. 2020. № 2. С. 2–4.

8. Иванков С. И., Троицкий А. В. Использование отходов производства алюминия в различных отраслях промышленности // Научные и технические аспекты охраны окружающей среды. 2020. № 3. С. 27–37.

9. Ageeva E. V., Khor’yakova N. M., Ageev E. V. Morphology of copper powder produced by electrospark dispersion from waste // Russian Engineering Research. 2014. Vol. 34(11). P. 694–696.

10. Ageeva E. V., Khor’yakova N. M., Ageev E. V. Morphology and composition of copper electrospark powder suitable for sintering // Russian Engineering Research. 2015. Vol. 35(1). P. 33–35.

11. Electroerosion micro- and nanopowders for the production of hard alloys / R. A. Latypov, E. V. Ageeva, O. V. Kruglyakov, G. R. Latypova // Russian Metallurgy (Metally). 2016. Vol. 2016(6). P. 547–549.

12. Elemental composition of the powder particles produced by electric discharge dispersion of the wastes of a VK8 Hard alloy / R. A. Latypov, E. V. Ageev, G. R. Latypova, A. Y. Altukhov, E. V. Ageeva // Russian Metallurgy (Metally). 2017. Vol. 2017(12). P. 1083– 1085.

13. Manufacture of cobalt–chromium powders by the electric discharge dispersion of wastes and their investigation / R. A. Latypov, E. V. Ageev, A. Y. Altukhov, E. V. Ageeva // Russian Metallurgy (Metally). 2018. Vol. 2018(12). P. 1177–1180.

14. Effect of temperature on the porosity of the additive products made of the dispersed wastes of cobalt-chromium alloys / R. A. Latypov, E. V. Ageev, A. Y. Altukhov, E. V. Ageeva // Russian Metallurgy (Metally). 2019. Vol. 2019(12). P. 1300–1303.

15. Агеев Е. В., Агеева Е. В., Алтухов А. Ю. Аддитивные изделия из электроэрозионного кобальтохромового порошка // Металлург. 2021. № 10. C. 78–81.

16. Агеев Е. В., Агеева Е. В., Алтухов А. Ю. Оценка возможности применения электроэрозионных кобальтохромовых порошков для получения изделий методом аддитивного производства // Металлург. 2021. № 12. C. 61–64.

17. Агеев Е. В., Семенихин Б. А., Латыпов Р. А. Исследование микротвердости порошков, полученных электроэрозионным диспергированием твердого сплава // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Московский государственный агроинженерный университет имени В. П. Горячкина". 2011. № 1 (46). С. 78–80.

18. 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. 10–112.

19. 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.

20. Новиков Е. П., Агеева Е. В., Чумак-Жунь Д. А. Изучение формы и морфологии порошка, полученного из отходов алюминия методом электроэрозионного диспергирования // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2015. № 4 (17). С. 13–17.

21. Агеева Е. В., Агеев Е. В., Карпенко В. Ю. Изучение формы и элементного состава порошка, полученного из вольфрамсодержащих отходов инструментальных материалов электроэрозионным диспергированием в водной среде // Упрочняющие технологии и покрытия. 2014. № 4 (112). С. 14–17.

22. Определение основных закономерностей процесса получения порошков методом электроэрозионного диспергирования / Е. В. Агеев, Е. В. Агеева, А. С. Чернов, Г. С. Маслов, Е. И. Паршина // Известия Юго-Западного государственного университета. 2013. № 1 (46). С. 85–90.

23. Физико-механический подход к анализу процессов вытяжки с утонением цилиндрических изделий с прогнозированием деформационной повреждаемости материала / Г. М. Журавлев, Н. Н. Сергеев, А. Е. Гвоздев, А. Н. Сергеев, Е. В. Агеева, Д. В. Малий // Известия Юго-Западного государственного университета. 2016. № 4 (67). С. 39–56.

24. 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.

25. 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.

26. 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.

27. 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.

28. Исследование гранулометрического состава порошков, полученных электроэрозионным диспергированием твердого сплава и используемых при восстановлении и упрочнении деталей автотракторной техники / Е. В. Агеев, В. Н. Гадалов, В. И. Серебровский, Б. А. Семенихин, Е. В. Агеева, Р. А. Латыпов, Ю. П. Гнездилова // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2010. № 4. С. 76–79.

29. Латыпов Р. А., Агеев Е. В., Давыдов А. А. Восстановление и упрочнение деталей машин и инструмента с использованием порошков, полученных электроэрозионным диспергированием вольфрамсодержащих отходов // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2013. № 12. С. 23–28.