Исследование процесса электродиспергирования металлоотходов быстрорежущей стали марки Р6М5К5 в воде

Цель данной работы ориентирована на установление закономерных связей между электрическими и режимными характеристиками экспериментальной установки электроэрозионного диспергирования и интенсивностью процесса формирования порошковой шихты стали Р6М5К5 при переработке металлоотходов быстрорежущего инструмента. Основное внимание уделено анализу влияния ключевых параметров электрического воздействия на эффективность преобразования твёрдого металлического сырья в дисперсное порошковое состояние.

Методы. Экспериментальные исследования проводились с использованием авторской лабораторной установки электроэрозионного диспергирования. Получение порошковой шихты быстрорежущей стали осуществлялось в условиях контролируемого изменения электрических параметров процесса: напряжения в диапазоне 100–200 В, ёмкости разрядных конденсаторов в пределах 25,5–65,5 мкФ и частоты следования импульсных разрядов 25–75 Гц. Геометрические и временные параметры процесса сохранялись постоянными: межэлектродное расстояние составляло 120 мм, а продолжительность диспергирования 600 минут. В качестве исходного сырья использовались металлоотходы быстрорежущего инструмента, предварительно подготовленные к переработке.

Результаты. Установлено, что увеличение значений электрических параметров установки сопровождается ростом производительности процесса формирования порошковой шихты быстрорежущей стали. Экспериментально выявлена устойчивая прямая зависимость массы получаемого порошкового материала от влияния величины электрической ёмкости разрядных накопителей энергии. Установлено, что совокупная масса исходных веществ, вовлекаемых в зону электроэрозионного диспергирования, количественно соответствует массе формируемых продуктов процесса вне зависимости от специфики протекающих физико-химических, фазовых и структурных трансформаций. Экспериментально подтверждено, что потери вещества в ходе исследований не превышают 2% от суммарного количества перерабатываемого материала.

Заключение. Полученные результаты подтверждают технологическую целесообразность применения электроэрозионного диспергирования для промышленного получения порошков быстрорежущих сталей и могут быть использованы при разработке оптимальных режимов работы установок, а также при совершенствовании составов и структуры порошковых материалов в задачах порошковой металлургии и ресурсосберегающих технологий.

1. Кремнев Л. С., Сапронов И. Ю. Ликвация легирующих компонентов сталей Р6М5К5 и Р6М5К5-МП и ее связь с их структурой и свойствами // Металловедение и термическая обработка металлов. 2013. № 11(701). С. 3-8. EDN RSZLSP.

2. Свистун Л. И., Павлыго Т. М., Дмитренко Д. В. Структура и свойства композита быстрорежущая сталь Р6М5К5 ‒ карбид титана в горячештампованном двухслойном изделии // Металлы. 2009. № 3. С. 68-73. EDN KRRQTP.

3. Ахметов А. С., Еремеева Ж. В. Исследование структуры спеченных заготовок из порошковой смеси быстрорежущей стали Р6М5К5, содержащей диффузионно-легированный порошок // Металлург. 2022. № 3. С. 57-60. https://doi.org/10.52351/00260827_2022_03_57. EDN NBPDOI.

4. Ахметов А. С., Еремеева Ж. В. Изменение микроструктуры и твердости после термической обработки порошковой быстрорежущей стали Р6М5К5, содержащей диффузионно-легированную добавку // Перспективные материалы. 2023. № 3. С. 43-48. https://doi.org/10.30791/1028-978X-20233-43-48. EDN TXVOLD.

5. Тимофеев Е. Н., Шестаков И. Я., Шестаков В. И. Электрохимические особенности взаимодействия сталей Р6М5К5 и Р18 с медной связкой шлифовального круга // Системы. Методы. Технологии. 2024. № 2(62). С. 28-33. https://doi.org/10.18324/2077-5415-2024-2-28-33. EDN MYYSIY.

6. Жолдошов Б. М., Муратов В. С., Морозова Е. А. Энергоэкономный отжиг поковок из быстрорежущих сталей типа Р6М5 и Р6М5К5 // Международный журнал экспериментального образования. 2010. № 9. С. 86-87. EDN RATXGT.

7. Дисперсное упрочнение порошковой быстрорежущей стали Р6М5К5 частицами СВСкерамики MoSi2‒MoB‒HfB2 / А. С. Ахметов, С. К. Муканов, М. Е. Самошина, В. Ю. Лопатин, Ж. В. Еремеева // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2024. Т. 18, № 4. С. 45-54. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2024-4-45-54. EDN UQDPBK.

8. Агеев Е. В., Семенихин Б. А. Выбор метода получения порошковых материалов из отходов спеченных твердых сплавов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Специальный выпуск: Актуальные проблемы машиностроения. 2009. Т. 2009. С. 12-14. EDN UDPDBR.

9. Агеев Е. В., Латыпов Р. А. Получение и исследование заготовок твердого сплава из порошков, полученных электроэрозионным диспергированием вольфрамсодержащих отходов // Известия вузов. Цветная металлургия. 2014. № 5. С. 50-53. EDN SQJAER.

10. 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, no. 12. P. 1177-1180. https://doi.org/10.1134/S0036029518120108. EDN MWHYYK.

11. Агеев Е. В., Новиков Е. П., Алтухов А. Ю. Технология переработки алюминиевых деталей автомобилей до микрои нанофракций // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. 2015. Т. 2, № 1(2). С. 328-332. https://doi.org/10.12737/14066. EDN UQGRVT.

12. Рентгеноструктурный анализ порошков, полученных электроэрозионным диспергированием твердого сплава / Е. В. Агеев, В. Н. Гадалов, Б. А. Семенихин, Е. В. Агеева, Р. А. Латыпов // Заготовительные производства в машиностроении. 2011. № 2. С. 42-44. EDN NDINXT.

13. Рентгеноспектральный микроанализ частиц порошков, полученных электроэрозионным диспергированием твердого сплава / Е. В. Агеев, В. Н. Гадалов, Б. А. Семенихин, Е. В. Агеева, Р. А. Латыпов // Упрочняющие технологии и покрытия. 2011. № 2(74). С. 13-16. EDN LVQSGC.

14. Получение износостойких порошков из отходов твердых сплавов / Е. В. Агеев, В. Н. Гадалов, Б. А. Семенихин, Е. В. Агеева, Р. А. Латыпов // Заготовительные производства в машиностроении. 2010. № 12. С. 39-44. EDN NBXQRT.

15. Агеева Е. В., Хорьякова Н. М., Агеев Е. В. Получение и исследование композиционных медных гальванических покрытий, модифицированных медными электроэрозионными порошками микрои нанофракций. Курск : Университетская книга, 2016. 131 с. EDN VJFDSX.

16. Агеев Е. В., Агеева Е. В., Воробьев Е. А. Гранулометрический и фазовый составы порошка, полученного из вольфрамсодержащих отходов инструментальных материалов электроэрозионным диспергированием в керосине // Упрочняющие технологии и покрытия. 2014. № 4(112). С. 11-14. EDN SAMGBH.

17. 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. EDN PGMCAA.

18. Хорьякова Н. М., Агеев Е. В., Агеева Е. В. Электроэрозионные медные порошки для гальванических покрытий // Упрочняющие технологии и покрытия. 2014. № 4(112). С. 18-20. EDN QFQFMG.

19. Быстрорежущая сталь, диспергированная в керосине / Е. В. Агеева, Е. В. Агеев, Е. А. Воробьев, М. А. Зубарев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2014. № 5(56). С. 21-25. EDN TCUFQH.

20. Новиков Е. П., Поданов В. О., Агеева А. Е. Свойства порошков корунда, полученных электродиспергированием металлоотходов // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2022. № 7(266). С. 90-94. https://doi.org/10.35211/1990-5297-2022-7-266-90-94. EDN LRXMIF.