Введение к работе
В работе приведены результаты экспериментальных исследований электроконтактного уплотнения (ЭКУ) порошковой стали, рассмотрено влияние технологических режимов на структуру и свойства полученного материала, а также направления по обеспечению его необходимого уровня. Осуществлена реализация полученных результатов при производстве конкретного изделия.
Актуальность темы.
Современная тенденция развития порошковой металлургии заключается не только в совершенствовании широко применяемых в промышленности технологических процессов, но и в разработке технологий, использующих наряду с механическим электрическое, электромагнитное воздействия на уплотняемую шихту. Выбор того или иного технологического процесса зависит от уровня требуемых функциональных свойств формируемого порошкового материала, определяемого в первую очередь значением пористости. В тех случаях, когда работоспособность материала достигается при пористости в пределах 2 – 6 % целесообразно использовать технологию, исключающую горячую допрессовку пористой заготовки. К таким технологическим процессам относится электроконтактное уплотнение, совмещающее электротермическое и деформационное воздействия, являющееся предметом исследования диссертационной работы.
Актуальность темы диссертации заключается в развитии этого технологического метода, отличающего высокой производительностью, экономической эффективностью и позволяющим сформировать порошковый материал за одну технологическую операцию, раскрытии закономерностей основополагающих процессов формирования порошкового материала, способствующих развитию теории и практики порошкового материаловедения. Работа выполнена в рамках научно - технической программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» по разделу 05 «Функциональные порошковые материалы» (№ 202.05.01.026)
Цель и задачи исследования.
Целью настоящей работы является расширение технологических возможностей электроконтактного уплотнения за счет создания порошковой стали с остаточной пористостью 2-6 % за одну технологическую операцию.
Исходя из этого, были поставлены следующие задачи:
1. Определить принципиальную возможность формирования порошковой стали методом ЭКУ на основе железо – графитовой шихты. 2. Выявить закономерности уплотнения, структурообразования и межчастичного сращивания при формировании порошковой стали.
3. Провести теоретический анализ влияния параметров электроконтактного уплотнения на формирование порошковой стали.
4. Разработать рекомендации для промышленного использования ЭКУ.
Научная новизна.
-
Установлено, что электроконтактное уплотнение сопровождается интенсификацией диффузионных процессов, обеспечивающих гомогенизацию железографитовой композиции в течении 50 – 70 с и отличающейся тем, что этот эффект наблюдается при меньших плотностях тока (28 – 36 МА/м2), чем при электроимпульсном спекании (102 – 103 МА/м2).
-
Раскрыты закономерности межчастичного сращивания, отличающиеся тем, что формирование качественного межчастичного сращивания происходит не только при миграции межчастичной поверхности сращивания, сопровождающейся увлечением сегрегационной атмосферы и субмикропор, но и при ее отрыве от зернограничных дефектов, реализуемого при превышении движущей силы миграции сил торможения этого процесса за счет более интенсивного залечивания внутризеренных субмикропор в условии прямого пропускания электрического тока.
-
В отличие от статического холодного прессования при электроконтактном уплотнении прессовки из распыленного железного порошка обладают лучшей прессуемостью и большей прочностью, чем прессовки из восстановленного порошка, что объясняется различной дискретностью межчастичных контактных зон, обуславливающей различие в локальном тепловыделении и развитии межчастичного сращивания.
Практическая значимость полученных результатов.
Полученные в работе результаты имеют практическую значимость. Основные положения настоящей работы могут быть применены для оптимизации технологических параметров электроконтактного уплотнения при производстве деталей конструкционного и антифрикционного назначения. На основе проведенных исследований и выявленных закономерностей формирования порошковой стали методом ЭКУ разработана технология и технологическая оснастка для изготовления сменной насадки отверток с остаточной пористостью в пределах 2 - 6 %, обладающей повышенной твердостью за счет формирования бейнитной структуры без дополнительной термической обработки.
Реализация полученных результатов.
Результаты исследований апробированы кафедре «Технология машиностроения» ВИ(Ф) ГОУ ВПО ЮРГТУ(НПИ). На их основе разработана опытно - промышленная технология изготовления порошковой сменной насадки отверток. Опытная партия этих деталей успешно прошла испытания в производственных условиях на предприятии ЗАО «Институт термоэлектричества», г. Волгодонск.
Достоверность и обоснованность полученных результатов.
Степень достоверности результатов подтверждена согласованностью полученных результатов в общепризнанными положениями порошкового материаловедения, использованием современных методов структурных исследований в сочетании с механическими испытаниями по апробированным методикам, воспроизводимостью экспериментальных результатов в лабораториях и производственных условиях.
Апробация результатов диссертации.
Диссертация обсуждалась на кафедрах «Технология машиностроения» Волгодонского института, «Материаловедения и технологии материалов» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)».
По теме диссертации опубликовано 7 работ, из них 5 статей опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК: «Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия» и «Металлург», 2 работы в материалах международной и всероссийской конференций, 3 работы выполнены единолично. Общий их объем составляет 1,91 п.л.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы, приложений. Работа выполнена на 158 страницах машинописного текста, содержит 41 рисунка, 32 таблиц, список литературы из 90 источников. Общий объем работы - 166 страниц.
