Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования 8
1.1. Электроконтактная приварка металлической ленты как способ восстановления и упрочнения деталей 8
1.2. Особенности получения покрытий из металлических лент 21
1.3. Электроконтактная приварка через промежуточные слои 31
1.4. Выводы по главе 35
2. Теоретические исследования электроконтактной приварки металлической ленты с использованием промежуточного слоя на основе высокоактивных аморфных лент 36
2.1. Определение основных параметров процесса 36
2.1.1. Определение величины сварочного тока 41
2.1.2. Определение величины импульса тока 44
2.1.3. Определение сварочного тока в граничных точках 48
2.1.4. Определение усилия сжатия сварочных роликовых электродов 49
2.1.5. Определение расхода охлаждающей жидкости 53
2.2. Оптимизация процесса электроконтактной приварки с использованием статистического моделирования 57
2.3. Разработка компьютерной программы по определению параметров проектируемого процесса 76
2.4. Выводы по главе 77
3. Методика экспериментальных исследований 79
3.1. Оборудование для получения покрытий 79
3.2. Материалы для проведения исследований 82
3.3. Подготовка материалов 84
3.4. Определение прочности соединения 84
3.5. Металлографические исследования 86
3.6. Измерение твердости и микротвердости 88
3.7. Микрорентгеноспектральный анализ 94
3.8. Определение коррозионной стойкости покрытия 94
3.9. Определение усталостной прочности
3.10. Определение ударной вязкости 98
3.11. Определение износостойкости 99
3.12. Определение износостойкости на установке ИМ-01 104
3.13. Выводы по разделу 106
4. Исследования особенностей электроконтактной приварки металлической ленты с использованием промежуточного слоя на основе высокоактивных аморфных лент 107
4.1. Влияние параметров режима электроконтактной приварки на качество получаемого покрытия 107
4.1.1. Влияние усилия сжатия роликовых электродов, силы тока и длительности его протекания на прочность 107
4.1.2. Результаты металлографических исследований и микрорентгеноспектрального анализа 109
4.1.3. Результаты испытаний на ударную вязкость и усталостную прочность 114
4.1.4. Результаты испытаний на коррозионную стойкость 116
4.1.5. Результаты исследования износостойкости 118
4.2. Модернизация сварочной головки для электроконтактной приварки 128
4.3. Разработка технологии восстановления деталей машин электроконтактной приваркой металлической ленты с использованием промежуточного слоя на основе высокоактивных аморфных лент 133
4.4. Практическое апробирование проектируемой технологии 143
4.5. Выводы по главе 147
5. Расчет экономической эффективности от внедрения проектируемой технологии 150
5.1. Выводы по главе 165
Общие выводы 166
Список литературы
- Особенности получения покрытий из металлических лент
- Определение усилия сжатия сварочных роликовых электродов
- Определение прочности соединения
- Результаты металлографических исследований и микрорентгеноспектрального анализа
Введение к работе
Актуальность работы. На фоне развития научно-технического прогресса, связанного с созданием новой техники, особое значение приобретают проблемы надежности и долговечности машин и механизмов, экономного использования материалов, энергии и трудовых ресурсов. Их решение неразрывно связано с обеспечением эффективной защиты поверхности деталей и конструкций от коррозии и изнашивания, а также с необходимостью восстановления изношенных деталей.
В настоящее время разработаны различные методы восстановления деталей машин сельскохозяйственной техники, среди которых лидирующее положение занимают способы наплавки, предусматривающие расплавление основного и присадочного материалов. Эти способы позволяют значительно повысить производительность труда, получить наплавленные слои с особыми свойствами. Вместе с тем, применение этих способов в некоторых случаях затруднено вследствие значительного термического влияния на металл детали, окисления и выгорания легирующих элементов в основном и присадочном металлах, необходимости больших припусков на последующую механическую обработку, значительного расхода присадочного металла, необходимости значительных подготовительных операций, наличия газовыделения и интенсивного светового излучения.
Перспективным способом увеличения долговечности деталей машин и механизмов сельскохозяйственной техники при сравнительно незначительном термомеханическом воздействии является электроконтактная приварка (ЭКП) металлической ленты с использованием промежуточных слоев на основе высокоактивных аморфных лент.
Цель работы. Повышение долговечности деталей сельскохозяйственной техники ЭКП металлической ленты с использованием промежуточного слоя на основе высокоактивных аморфных лент.
Объект исследования. Технологический процесс восстановления деталей сельскохозяйственной техники ЭКП металлической ленты с использованием промежуточного слоя
Предмет исследования. Механизмы формирования покрытия ЭКП металлической ленты с использованием промежуточного слоя из высокоактивных аморфных лент.
Научная новизна работы заключается в повышении долговечности деталей сельскохозяйственной техники за счет использования промежуточного слоя на основе высокоактивных аморфных лент в технологических процессах восстановления деталей машин ЭКП металлической ленты.
Реализация результатов работы. Даны практические рекомендации по восстановлению деталей сельскохозяйственной техники ЭКП металлической ленты с использованием промежуточного слоя на основе высокоактивных аморфных лент. Усовершенствована сварочная головка установки «011-1-10» «Ремдеталь» (патент на изобретение № 2397051 и патент на полезную модель № 103772) за счет разработки механизма фиксации и смещения роликового электрода, что позволило улучшить качество восстанавливаемых и упрочняемых деталей. Результаты исследований были внедрены в следующих организациях: ООО «Фирма Крот» (Москва), ООО «АСТ-Колхоз Клинский» (Московская область), ООО «Механика» (Москва), ФГУП «Алексинский опытный механический завод» (Тульская область).
Апробация работы. Результаты работы были представлены на 11 международных научно-практических конференциях и выставках, наиболее значимыми из которых являются: 1) Международная научно-практическая конференция «Инновации в образовании и науке», (ФГОУ ВПО МГАУ, Москва, 2009 г.); 2) Международная научно-практическая конференция «Научные проблемы автомобильного транспорта», посвященная 80-летию со дня рождения профессора К. В. Рыбакова (ФГОУ ВПО МГАУ, Москва, 2009 г.); 3) 12-я Международная научно-практическая конференция «Научно-технический прогресс в животноводстве – стратегия машинно-технологического обеспечения производства продукции животноводства на период до 2020 г.» (ГНУ ВНИИМЖ Россельхозакадемии, Подольск, 2009 г.); 4) Семинар заведующих кафедрами ремонта и надежности машин на тему: «Инновационные технологии в подготовке высококвалифицированных кадров для технического сервиса в АПК» (ФГОУ ВПО МГАУ, Москва, 2009 г.); 5) Всероссийская выставка научно-технического творчества молодежи (НТТМ–2009) (Москва, ВВЦ, 2009 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 научных работ, в том числе 6 статей в изданиях, рекомендованных ВАК, получено два патента Российской Федерации (патент на изобретение № 2397051 и патент на полезную модель № 103772). Общее количество печатных листов – 4,8 п.л., из них личный вклад автора – 2,3 п.л.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка литературы. Работа изложена на 208 страницах машинописного текста, включая 67 рисунков, 25 таблиц, библиографию из 191 источника, приложения на 14 страницах.
Особенности получения покрытий из металлических лент
Контактно-конденсаторная наварка легированных лент в технологии изготовления деталей, по мнению В. М. Чекина, дает новые возможности создания биметаллических деталей, основной металл которых — дешевая углеродистая сталь а поверхностные рабочие участки — легированная сталь с необходимыми физико-механическими свойствами [26].
Т. У. Абдурахимов установил, что абсолютное большинство деталей автотракторных и сельскохозяйственных машин, основную группу которых составляют детали класса валов, несущие неподвижные соединения, выбраковывается при износе рабочих поверхностей до 0,3 мм. Основной причиной потери посадки является фреттинг-процесс. На основании этого Т. У. Абдурахимов исследовал технологию восстановления шеек валов неподвижных соединений тракторов и сельскохозяйственных машин контактным электроимпульсным покрытием лентой. Он определил, что при наплавке ленты глубина зоны термического влияния находится в прямой зависимости от силы тока и времени импульса и составляет 0,5; 0,55; 0,6 мм. Структура наплавленного металла неравномерная и имеет чередующие структуры закалки и отпуска в местах перекрытия швов. При наплавке ленты на закаленную деталь в переходной зоне Т. У. Абдурахимов обнаружил частичный отпуск основного металла. При этом микротвердость поверхности при наплавке ленты из стали У8А составила 870 НВ, 65Г - 750 НВ, 40Х - 710 НВ и 50 - 680 НВ, а коэффициент относительной прочности восстановленных валов превысил на 8 - 25% прочность вала из стали 45, закаленного нагревом ТВЧ. У наплавленных валов в зависимости от марок применяемой ленты, по данным Т. У. Абдурахимова, снижается предел выносливости на 54,1 — 66,6 %. Для повышения предела выносливости Т. У. Абдурахимов рекомендует поверхностно-пластическое деформирование (обкатка шариком), которое способствует повышению предела выносливости наплавленных образцов на 209% [27].
Для восстановления изношенных поверхностей чугунных корпусных деталей на примере блока цилиндров тракторных двигателей СМД-14 и СМД-60 X. А. Мирзоян исследовал и обосновал способ электроконтактной приварки стальной ленты. Он определил оптимальные режимы для восстановления блоков цилиндров двигателей СМД-14 и СМД-60: время импульса , = 0,16 - 0,18 с; время паузы tn-0,06 - 0,20 с; сварочный ток JCB = 6,5 -7,5 кА; усилия на роликовых электродах Р= 1500-1650 Н; скорость ЭКП vCB = 0,6 - 0,8 м/мин; плотность тока/ = 200 - 250 А/мм при ширине рабочей поверхности ролика Ь - 6,5 мм [28].
X. А. Мирзоян установил, что в соединении чугун - сталь преобладают сжимающие напряжения, что выгодно отличается от соединений чугун-латунь Л-62, где растягивающие напряжения более чем в два раза превышают сжимающие. Износостойкость образцов, восстановленных способом приварки стальной ленты, превышает износостойкость поверхностей, восстановленных другими способами, в том числе, наплавкой латунью Л-62. Восстановленные сталью 30 блоки цилиндров, по данным X. А. Мирзояна, обеспечивают ресурс блоков тракторных двигателей свыше 5000 моточасов без ремонта и высокую надежность [28].
Для восстановления и упрочнения ботворежущих ножей комбайна и подрезчика корневищ хмеля, противорежущих пластин и тонколезвийных ножей картофелеуборочного комбайна и других деталей И. Е. Юдин разработал технологию электроконтактного плакирования износостойкими лентами. В качестве материалов для плакирования И. Е. Юдин использовал спеченные ленты типа ЛС-70ХЗНМ (А), а также специально разработанные им ленты на основе Fe-СгзСт-Си, обеспечивающие повышенную износостойкость металлопокрытия. Для электроконтактного плакирования износостойкими лентами шириной до 25x10" м И. Е. Юдин определил оптимальные режимы плакирования: плотность и длительность тока в импульсе - не более соответственно 7x10 А/м и 0,08 с, величина усилия сжатия - 600...800 Н/м при диаметре электродов более 0,15 м. Биметаллические композиции, по мнению И. Е. Юдина, получаемые электроконтактной приваркой на оптимальных режимах, обеспечивают повышенную (в 1,5 — 2 раза) прочность соединения по сравнению с промышленным износостойким биметаллом, могут подвергать ся сложному пластическому формообразованию, а лезвия самозатачиваются в процессе эксплуатации [29].
При решении задачи увеличения долговечности деталей сельскохозяйственных машин А. В. Поляченко разработал теоретические и технологические предпосылки для активного управления сроком службы деталей и критерии для оценки их эксплуатационных свойств, оптимизировал состав наносимых ЭКП присадочных материалов, позволяющий получать на рабочих поверхностях деталей сверхизносостойкие покрытия в результате обеспечения монослойного расположения твердых частиц в матричном материале непосредственно на поверхности трения [12-17].
При проведении исследований А. В. Поляченко определил, что к деталям из различных марок стали, чугуна, бронзы и силуминов на установленных режимах могут быть приварены покрытия с заданными свойствами, толщиной 0,1... 1,5 мм, что обеспечивает восстановление около 80% автотракторных деталей. В качестве покрытий, по мнению А. В. Поляченко, могут использоваться лента из сталей 08КП, 10, 20, 40,40Х, 50, 65Г, У8, У10, 50ХФА, Х6В9, Р9, Х18Н9Т; порошки железа, чугуна твердых сплавов, сор-майт, ПГ-ХН80СР, композиций указанных материалов в сочетании с карбидами титана, вольфрама и др. При этом, как он отмечает, при ЭКП большое влияние на процесс формирования соединения покрытия с основой значительное влияние оказывает активное и индуктивное сопротивление деталей. Смещение взаимного расположения роликовых электродов относительно друг друга в вертикальной плоскости, по мнению А. В. Поляченко, также увеличивает сопротивление, а длина детали на него практически не влияет [12].
Определение усилия сжатия сварочных роликовых электродов
Электроконтаткная приварка металлической ленты с использованием промежуточного слоя на основе высокоактивных аморфных лент, согласно данным авторов [93, 94, 97] и классификации на рисунках 2.1 и 2.2, может быть отнесена к контактно-реактивному методу пайки с образованием твердого раствора, которая может быть произведена способом сопротивления на контактных машинах за счет тепла, выделяемого при прохождении электрического тока через соединяемые металлы и токопроводящие элементы.
Контактно-реактивной пайкой называется метод пайки, при котором между соединяемыми металлами или между соединяемыми металлами и припоем протекают активные реакции с образованием в контакте между ними нового более легкоплавкого сплава эвтектического состава или твердого раствора с минимумом на кривой ликвидуса. Образовавшийся легкоплавкий сплав заполняет зазор и при кристаллизации образует паяное соединение [100-102].
Случай взаимодействия между соединяемыми металлами может протекать между одним из соединяемых металлов и покрытием на втором или между соединяемыми металлами и фольгой третьего металла, вводимого в зазор между ними. При этом пайка в отличие от обычных условий производится при температуре, которая ниже температуры плавления покрытия или фольги, вводимой в качестве прослойки между соединяемыми металлами [100].
Недостатком электроконтактной пайки является возможность образования в зоне соединения несплошностей (непроваров) в результате выдавливания жидкой фазы из области контакта соединяемых металлов под действием усилия, приложенного к роликовому электроду, а также пор или трещин в результате кристаллизации жидкой фазы при ее интенсивном охлаждении.
Для устранения указанных недостатков, а также уменьшения влияния термического цикла на эксплуатационные свойства детали, особенно на циклическую прочность, по данным авторов [38, 98, 99], ЭКП целесообразно осуществлять без плавления материала промежуточного слоя.
Процесс образования соединения без расплавления соединяемых материалов следует рассматривать как процесс, протекающий в три основные стадии: 1) образование физического контакта; 2) активация контактных поверхностей; 3) объемное развитие взаимодействия [38, 103-120].
Предложенная в работах [98, 119-126] концепция трехстадийности процесса образования твердофазного соединения в настоящее время получила признание у большинства исследователей и специалистов, работающих в области соединения металлов в твердом состоянии и использующих ЭКП.
Для реализации основных стадий процесса ЭКП металлической ленты с использованием промежуточного слоя на основе высокоактивных аморфных лент рассмотрим определяющие факторы процесса.
На стадии образования физического контакта наибольшее воздействие на процесс будет оказывать усилие сжатия роликовых электродов Р, влияющее на предварительную деформацию соединяемых материалов, микронеровности поверхностей, а также на процессы взаимной диффузии.
Активация контактных поверхностей будет зависеть от нагрева контактных поверхностей, а в частности, в соответствии с законом Джоуля -Ленца, от силы тока J, напряжения U, времени импульса tn, электрических сопротивлений R (рис. 2.3), скорости охлаждения УОХЛЖ.
Поскольку ЭКП металлопокрытия ведется по винтовой линии короткими импульсами тока, в результате этого происходит продольное и поперечное смещение точки контакта. При этом каждый следующий импульс (сварочная точка) перекрывает предыдущий. За величину, отражающую перекрытие сварочных точек, были приняты параметры кцп - коэффициент перекрытие сварочных площадок по диаметру приварки и &ns - коэффициент перекрытия сварочных площадок между витками приварки.
Схема процесса элеткроконтактной приварки ленты (Rcp - среднее значение сварочного сопротивления которое включает в себя сопротивление: электродов, между электродами и поверхностью ленты, ленты - аморфной ленты и аморфной ленты - металла основной детали; Jcp - среднее значение сварочного тока; U- напряжение): 1 - роликовые электроды; 2 - трансформатор; 3 — блок управления РВИ-501; 4 - схема значений подаваемого напряжения; 5 - переносной портативный цифровой измеритель сварочного тока ИСТ-02; 6 - датчик тока (Пояс Роговского); 7 - металлическая лента; 8 - аморфная лента; 9 - восстанавливаемая деталь;
При ЭКП металлической ленты с использованием промежуточного слоя на основе высокоактивных аморфных лент проходит синусоидальный переменный ток, следовательно, количество теплоты, генерируемой в зоне взаимодействия за время прохождения импульса, будет определяться по закону Джоуля - Ленца [127]. В технологических и инженерных расчетах используют действующее (эффективное) значение сварочного тока:/д = -т=/т 0,707/т, а вместо переменных величин, меняющихся в зависимости от температуры точки, в расчетах используют их усредненные величины [127] В таком случае, закон Джоуля - Ленца примет вид: Q& =/ср ср и (2-1) где QR - теплота, выделяемая в зоне соединения, Дж; /ср среднее значение сварочного тока, А; Rcp - среднее значение сварочного сопротивления, Ом; tH - величина сварочного импульса, с. Из выражения (2.1) видно, что на количество теплоты выделяемой в зоне приварки при Rcp = const, будет влиять сила сварочного тока/ф и величина импульса tH.
Определение прочности соединения
Процессы, связанные с ЭКП металлов, могут быть охарактеризованы с помощью математических моделей. Такое моделирование положено в основу метода математического планирования экспериментов. Применяя его, можно значительно сократить объем экспериментальных работ, необходимых для оптимизации основных параметров процесса ЭКП и установления зависимости конечных свойств покрытия от этих параметров [139-142].
Электроконтактная приварка представляет собой совокупность сложных физико-химических процессов, среди которых взаимная диффузия элементов привариваемых материалов, микро- и макропластическая деформация деталей, процессы массообмена между свариваемыми материалами и промежуточными слоями, по-разному протекающие при изменении параметров процесса (температуры, сварочного давления, времени действия импульса тока и др.) [32, 141, 142].
Важным условием получения покрытий с заданными свойствами и обеспечения их высокой работоспособности является оптимизация процесса ЭКП путем определения наиболее благоприятных сочетаний параметров рабочего режима. Для этого необходимо количественное описание процесса ЭКП.
Однако влияние большого числа параметров на процесс ЭКП не может быть учтено в аналитической форме. Например, механические свойства покрытия зависят от мощности источника теплоты, приложенного давления, перекрытия сварочных площадок, состава и свойств соединяемых материалов. В этих условиях трудно однозначно оценить влияние каждого конкретного параметра и тем более совместное влияние всех параметров процесса на качество соединения покрытия с деталью.
При изучении влияния указанных параметров на процесс формирования соединения при ЭКП обычно рассматривают изменение лишь одного из них, тогда как остальные должны быть постоянными. Однако при проведении экспериментов в большинстве случаев некоторые параметры невозможно сохранить без их изменения, вследствие чего допускаются значительные погрешности в результатах исследований.
Метод математического моделирования применен для установления зависимостей прочности соединения покрытия из стальной ленты 50ХФА толщиной 0,5 мм с использованием промежуточного слоя из аморфной ленты марки «Стемет 1311», толщиной 60 мкм с цилиндрической основой из стали 45 с глубиной зоны термического влияния и величиной перекрытия сварочных точек. При этом давление роликовых электродов Р= 1,5 = const; tn = ОД с = const; УОХЛЖ = 1,5 л/мин.
В качестве основных факторов, определяющих процесс ЭКП использовали мощность источника теплоты [98, 138-142]: Q=T]U3tu, (2.27) где т) - КПД процесса ЭКП, %; U - напряжение, В; J— сила тока, кА; tH - длительность импульса, с; кПп - коэффициент перекрытия сварочных площадок по диаметру; kj]s - коэффициент перекрытия сварочных площадок между витками приварки. Многочисленные работы, раскрывающие существо технологического процесса восстановления изношенных деталей ЭКП, не дают полной аналитической расчетной формулы для определения частоты вращения п и перемещения S роликовых электродов заданными коэффициентами перекрытия сварочных точек между собой по диаметру вала и сварочных точек между приваренными витками. Задача: подобрать такие значения указанных параметров процесса ЭКП, которые обеспечивают максимальную прочность соединения покрытия с основой, минимальный расход электроэнергии и высокое качество покрытия.
Процесс ЭКП металлической ленты с использованием промежуточного слоя на основе высокоактивных аморфных лент представлен на рисунке 2.7.
В целях теоретического решения задачи допустим, что ряды сварочных точек параллельны, тогда количество элементарных сварочных точек укладывается на диаметре привариваемой поверхности целое число раз (рисунок 2.8, а). В большинстве случаев на практике ряды приварки смещаются на величины h и hi по винтовой линии (рисунок 2.8, б).
При этом в рассмотренных случаях имеются места - ячейки площадью S3H, где не произошло взаимодействия привариваемых материалов (заштрихованная область на рисунке 2.8), что существенно снижает качество покрытия из-за недостаточной прочности в зоне соединения.
Для повышения качества покрытия и увеличения прочности соединения его с основой при ЭКП необходимо обеспечить перекрытие сварочных точек таким образом, чтобы площадь 5ЭЯ равнялась нулю (рисунок 2.9).
Поскольку точка, полученная при прохождении сварочного импульса, имеет вид окружности или вытянутой окружности, то для контакта единичных сварочных точек необходимо соприкосновение сторон вписанных в полученные окружности квадратов.
Результаты металлографических исследований и микрорентгеноспектрального анализа
Видно, что зависимость прочности соединения х покрытия с основой в рассмотренном интервале Р= 1,0...2,5 кН имеет экстремальный характер при Р— 1,25...2 кН, но при Р = 1,5 х максимальна. Поэтому исследование влияния других основных технологических параметров режима ЭКП (Ju t„) на формирование покрытия и качество соединения его с основой проводили при Р = 1,5 кН [69, 171].
На рисунке 4.2 представлено влияние величины тока J в импульсе и длительности его протекания tn на прочность соединения покрытия из стали 50ХФА со сталью 45. Видно, что при значениях J— 5,3...6,8 кА увеличение tn в исследованном интервале не позволяет получать равнопрочные с основным материалом соединения. Увеличение J при фиксированных значениях tH приводит к интенсивному увеличению х соединения покрытия с основой. Причем соединения, полученные при J— 6,8 кА и tu = 0,06...0,08 с, равнопрочны основному металлу, так как в этом случае в зоне соединения выделяется достаточное количество теплоты для образования высокопрочного соединения покрытия с основой.
Следует отметить, что при J = 6,8 кА и tH = 0,08 с происходит подплав-ление центральной части зоны контакта, приводящее к выплескам жидкой фазы из зоны соединения и снижающее качество получаемого покрытия. Поэтому в качестве оптимального режима ЭКП ленты из стали 50ХФА на сталь 45 с использованием промежуточного слоя из аморфных лент 1311, 1301, 1202, 1108 был выбран следующий: Р = 1,5 кН, J = 6,8 кА, /„= 0,06 с, /п = 0,Юс.
Аналогичные результаты были получены при использовании в качестве покрытия ленты 12Х18Н10Т и основы из стали 20.
Результаты металлографических исследований и микрорентгеноспектрального анализа Металлографические исследования показали, что при использовании в качестве промежуточного слоя аморфной ленты Стемет 1108 наибольшая микротвердость (HGO.5 = 7640...8370 Н/мм ) наблюдается у края покрытия и вблизи зоны соединения, что обусловлено наибольшим воздействием термомеханического цикла ЭКП на данные области, рисунок 4.3. Величина осадки ленты после приварки составила 63... 122 мкм, структура покрытия - мартенсит (рисунок 4.5 а). При этом в зоне соединения имеет место промежуточный слой в виде белой прерывистой полосы шириной менее 5 мкм (рисунок 4.4), образовавшийся в результате диффузии входящих в состав соединяемых материалов элементов при нагреве и деформации объема соединяемых материалов, включающих в себя сталь 50ХФА, Стемет 1108 и сталь 45, который не оказывает влияния на прочность соединения покрытия с основой. Глубина зоны термического влияния (ЗТВ) составляет 0,25...0,72 мм, микротвердость этой зоны Нсо,5 = 6970...3220 Н/мм2 (рисунок 4.3, 4.5, б). При этом она имеет структуру мартенсита вблизи зоны соединения и мартенситно-троститную структуру по мере удаления от нее.
За зоной термического влияния основной металл имеет исходные (фер-ритно-перлитную) структуру и микротвердость Нсо,5 = 2400.. .2600 Н/мм2 (рисунок 4.5, в).
При использовании в качестве промежуточного слоя аморфной ленты-Стемет 1202 микротвердость покрытия Нпо,5 = 6960...7830 Н/мм2 (см. рисунок 4.3) и имеет структуру мартенсита. Величина осадки ленты составляет 115... 140 мкм. Глубина ЗТВ составляет 0,35...0,8 мм, эта зона имеет микротвердость Нсо,5 = 6290...ЗОЮ Н/мм и мартенсинто-троститную структуру. Зона соединения менее 5 мкм. Микротвердость основного металла за областью ЗТВ Hco.s = 3100...2800 Н/мм2, а структура основного металла за областью ЗТВ аналогична предыдущему случаю ЭКП.
При использовании в качестве промежуточного слоя аморфной ленты-Стемет 1301 микротвердость покрытия Нсо,5 = 7170...7740 Н/мм (см. рисунок 4.3) и имеет структуру мартенсита. В зоне соединения имеет место переходный слой шириной 10...0,5 мкм. Глубина ЗТВ составляет « 0,16...0,53 мм, имеет мартенситно-троститную структуру и микротвердость Нсо,5 = 6010...3290 Н/мм . Микротвердость основного металла за ЗТВ Нсо,5 = 2400...2100 Н/мм2. Величина осадки ленты в этом случае составляет 80...130 мкм.
При использовании в качестве промежуточного слоя аморфной ленты-Стемет 1311 микротвердость покрытия Нсо,5 = 7100...7850 Н/мм (см. рисунок 4.3) и имеет структуру мартенсита. Величина осадки ленты составляет 120... 145 мкм. Глубина ЗТВ составляет 0,35...0,85 мм, эта зона имеет микротвердость Нпо,5 6440...4090 Н/мм и мартенсинто-троститную структуру. Зона соединения менее 5 мкм. Микротвердость основного металла за областью ЗТВ Нсо.5 = 2400...2200 Н/мм , а структура основного металла за областью ЗТВ аналогична предыдущим случаям ЭКП. Следует отметить, что во всех случаях форма сечения зоны соединения свидетельствует о преимущественном нагреве и деформации присадочного материала и приповерхностного слоя детали.
На основании проведенного анализа можно заключить, что оптимальным материалом для использования его в качестве промежуточного слоя при соединении стальной ленты 50ХФА с основой из стали 45 являются аморфные ленты Стемет 1301 и 1311, так как при одинаковой прочности соединения покрытия с основой имеет место существенно меньшая протяженность (глубина) зоны соединения и сравнительно меньшая глубина ЗТВ. Кроме того, микротвердость зоны соединения, полученной при ЭКП через аморфную ленту Стемет 1108, имеет достаточно высокое значение Нщб = 8370 Н/мм2, что существенно снижает пластичность и вязкость зоны соединения. Следует также отметить, что при использовании в качестве промежуточного слоя аморфных лент Стемет 1108 и 1202 существует большая вероятность окисления меди, входящей в его состав, что может привести к появлению дефектов в зоне соединения [172].
Аналогично проводили замеры микротвердости в покрытии, полученном в два слоя из ленты 12Х18Н10Т на основе из стали 20 и чугуна СЧ 15 с использованием промежуточного слоя из Стемет 1311 и без него при ЭКП ленты, обработанной газодинамическим напылением (таблица 4.1).
