Способ стабилизации работы электрода-инструмента при электроискровом легировании металлических поверхностей

Цель исследования. Расширение технологических возможностей использования метода электроискрового легирования за счёт систематизации и оптимизации изменения регулируемых электрических параметров технологического тока.

Методы. Для расширения технологических возможностей при формировании исполнительных поверхностей деталей машин предложен способ стабилизации работы электрода-инструмента при их электроискровом легировании. Стабильность работы вибрирующего электрода-инструмента в процессе электроискрового легирования осуществляется путём автоматического слежения за межэлектродным промежутком посредством изменения частоты следования импульсов технологического тока. Формирование импульсов технологического тока происходит в результате интегрированного воздействия двух составляющих. Первая задаётся непосредственно за счёт механических колебаний электромагнитного вибрирующего электрода-инструмента и синхронизирует работу установки в целом. Вторая формируется за счёт разнесения во времени синхронизируемых сигналов управления последовательного разряда всех заряженных ёмкостных накопителей по алгоритму – разряд следующего после разряда предыдущего.

Результаты. Экспериментально установлено, что при использовании данного способа появляется возможность повысить качество нанесения функциональных покрытий за счёт систематизации выбора технологических параметров управления процессом. Для осуществления способа предложены разработка оригинальной схемы и макет установки, обеспечивающие установление влияния работы компонентов её узлов (технологического тока) на состав, структуру, свойства наносимых покрытий.

Заключение. На основании проведенных экспериментальных исследований предложен один из путей улучшения функциональных свойств исполнительных поверхностей деталей машин и механизмов за счёт изменения технологии использования метода ЭИЛ посредством совершенствования технологического оборудования, а именно электрических параметров генератора импульсов технологического тока.

1. Верхотуров А. Д., Шпилёв А. М., Коневцов Л. А. Самсонов и современная парадигма материаловедения // Избранные труды профессора А. Д. Верхотурова. Т. 1: Общие проблемы науки о материалах на современном этапе развития человеческой цивилизации / ред. Б. А. Воронов, Ю. А. Давыдов; науч. ред.: В. М. Макиенко, Л. А. Коневцов. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2016. С. 182–195.

2. Патент 2631549 Российская Федерация, МПК В 22 F9/14, C22B 34/12, B23H 1/00. Способ получения порошка титана методом электроэрозионного диспергирования / Новиков Е. П., Агеев Е. В., Агеева Е. В. № 2016110017; заявл. 11.11.2016; опубл. 25.09.2017, Бюл. № 27.

3. Электроимпульсное плазменное спекание керамик и твердых сплавов на основе карбида вольфрама из нанопорошков, полученных методом плазмохимического синтеза / М. С. Болдин, А. В. Нохрин, Н. В. Сахаров, В. Н. Чувильдеев, Ю. В. Благовещенский, Н. В. Исаева, С. В. Шотин, В. Н. Трушин, Е. С. Смирнова, А. А. Попов, Е. А. Ланцев // VI Всероссийская конференция по наноматериалам с элементами научной школы для молодежи: сборник материалов. М.: Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН, 2016. С. 63–65.

4. Агеев Е. В., Грашков С. А., Хардиков С. В. Восстановление корпусных деталей агрегатов автомобиля КГП с электроэрозионными материалами: монография. Курск: Университетская книга, 2020. 174 с.

5. Агеев Е. В., Сабельников Б. Н. Износостойкие безвольфрамовые твердосплавные порошковые материалы для восстановления изношенных деталей автомобилей // Мир транспорта и технологических машин. 2020. № 1 (68). С. 11–17.

6. Агеев Е. В., Агеева А. Е. Состав, структура и свойства твердосплавных порошков, полученных электродиспергированием сплава Т5К10 в воде // Металлург. 2022. № 2. С. 39–43.

7. Лазаренко Н. И., Лазаренко Б. Р. Электроискровое легирование металлических поверхностей // Электронная обработка материалов. 1977. №3. С. 12–16.

8. Высокоэнергетическое воздействие на вольфрамсодержащие материалы и металлы / А. Д. Верхотуров, П. С. Гордиенко, В. А. Достовалов [и др.]. Владивосток: Издво Дальневост. федер. ун-та, 2012. 472 с.

9. Использование метода электроискрового легирования для повышения коррозионной стойкости поверхности титана / Л. П. Корниенко, Г. П. Чернова, В. В. Михайлов, А. Е. Гитлевич // Электронная обработка материалов. 2011. № 1. С. 14–23.

10. Bilous O., Mahura B. Application of wear-resistant coating by electrospark alloying method using an eutectic electrode material // Ukrainian journal of mechanical engineering and materials science. 2018.Vol. 4, No. 1. P. 40–48. https://doi.org/10.23939/ujmems2018.01.040.

11. Improving abrasive wear resistance for steel hardox 400 by electro-spark deposition / E. Katinas, V. Jankauskas, N. Kazak, V. Michailov // Journal of Friction and Wear. 2019. Vol. 40, No. 1. P. 100–106. https://doi.org/10.3103/S1068366619010070

12. Production of amorphous and nano-crystalline iron based coatings by electro-spark deposition process / F. M. Hasanabadi, M. F. Ghaini, M. Ebrahimnia, H. R. Shahverdi // Surface and Coatings Technology. 2015. Vol. 270. P. 95–101. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2015.03.016.

13. Two-layer nanocomposite tic-based coatings produced by a combination of pulsed cathodic arc evaporation and vacuum electro-spark alloying / Ph. Kiryukhantsev-Korneev, A. Sytchenko, A. Sheveyko, D. Moskovskikh, S. Vorotylo // Materials. 2020. Vol. 13, No. 3. P. 547. https://doi.org/10.3390/ma13030547

14. Бурков А. А., Кулик М. А. Композиционные электроискровые покрытия на основе аморфной матрицы с включениями боридов вольфрама // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2018. Т. 15, № 3. C. 320–327. https://doi.org/10.25712/ASTU.1811-1416.2018.03.002.

15. A novel method to fabricate composite coatings via ultrasonic-assisted electro-spark powder deposition / H. Zhao, C. Gao, X. Y. Wu, B. Xu, Y. J. Lu, L. K. Zhu // Ceramics International. 2019. Vol. 45. P. 22528–22537. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.07.279

16. Elimination of irregularities and defects on steel surfaces through electro spark surface modification with aluminum alloys / G. D. Kostadinov, T. G., Penyashki M. I. Petrzhik, A. E. Kudryashov, M. K. Kandeva, B. P. Elenov, E. T. Dimitrova, I. En. Mortev // Materials, Methods & Technologies Journal of International Scientific Publications. 2020. Vol. 14. P. 106–116.

17. Effect of parameters of electric spark discharge on the physico-chemical characteristics of steel 45 surface after the ESA electrodes based on WC–8%co with chromium-carbide additives / S. V. Nikolenko, A. A. Burkov, M. I. Dvornik, A. V. Zaitsev, N. A. Sui // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 2019. Vol. 55. P. 251–258. https://doi.org/10.3103/S1068375519030141

18. Investigation on direct laser powder deposition of 18 Ni (300) marage steel using mathematical model and experimental characterization / S. L. Campanelli, A. Angelastro, C. G. Signorile, G. Casalino // J. Adv. Manuf. Technol. 2017. Vol. 89. P. 885–895. https://doi.org/10.1007/s00170-016-9135-x

19. Патент 2729809 Российская Федерация, МПК В23Н 1/02. Генератор импульсов технологического тока / Коваленко С. В., Козырь А. В., Коневцов Л. А., Каминский А. В. № 2019127572; заявл. 16.04.2019; опубл. 12.08.2020, Бюл. № 23.