Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования 9
1 1. Анализ видов изнашивания рабочих органов сельскохозяйственных машин 9
1.2. Методы восстановления и упрочнения рабочих органов сельскохозяйственных машин 13
1.3. Особенности получения порошковых покрытий электроконтактной приваркой 17
1.4. Цель и задачи исследования 26
1.5. Выводы 27
2. Методика экспериментальных исследований 29
2.1. Оборудование для получения покрытий электроконтактной приваркой порошковых материалов 29
2.2. Выбор материалов для проведения исследований 31
2.3. Определение усилия сжатия электродов 32
2.4. Определения химического состава шлифовальных отходов, формы и размера частиц порошка и доли абразивных включений 33
2.5. Определение удельной поверхности частиц 33
2.6. Определение прессуемости 35
2.7. Определение прочности соединения 36
2.8. Определение деформации порошкового слоя 40
2.9. Определение пористости и относительной плотности покрытия
2.10. Определение коррозионной стойкости 40
2.11. Определение абразивной износостойкости 44
2.12. Оптическая металлография 49 Стр.
2.13. Измерение микротвердости 50
2.14. Микрорентгшоспектральный анализ 50
2.15. Определение ударной вязкости 51
2.16. Выводы .52
3. Исследование основных свойств отходов шлифования шарикоподшипникового производства 54
3.1. Процесс образования шламов шарикоподшипникового производства 54
3.2. Исследование основных свойств шлама шарикоподшипникового производства 55
3.3 Выводы 65
4. Исследование особенностей электроконтактной приварки шлама шарикоподшипникового производства 68
4.1. Влияние параметров режима электроконтактной приварки на формирование покрытия из шлама шарикоподшипникового производства 68
4.2. Исследование физико-механических свойств покрытий из шлама шарикоподшипникового производства .79
4.3. Расчетно-экспериментальная оценка параметров режима электроконтактной приварки шлама шарикоподшипникового производства 90
4.4. Выводы 93
5. Разработка практических рекомендаций 96
5.1. Модернизация установки 011-1-02 "Ремдеталь" 96
5.2. Разработка технологии упрочнения дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин электроконтактной приваркой шлама ШХ15 96 Стр.
5.3. Опытно-промышленное опробование разработанной технологии и результаты ускоренных эксплуатационных испытаний дисков сошников с покрытием из шлама ШХ15 104
5.4. Расчет экономической эффективности от внедрения технологии упрочнения дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин
5.4.1. Расчет себестоимости упрочнения одного диска сошника зерновой сеялки по статьям затрат при электроконтактной приварке шлама ШХ15 112
5.4.2. Расчет себестоимости упрочнения одного диска сошника зерновой сеялки по статьям затрат при электроконтактной приварке порошка ПГ-УС25 115
5.4.3. Себестоимость упрочнения одного диска сошника зерновой сеялки по базовому варианту (приварка порошка ПГ-УС25)
и новому варианту (приварка шлама ШХ15) 116
5.4.4. Расчет экономии текущих затрат 117
5.5. Выводы 117
Общие выводы 119
Список литературы
- Особенности получения порошковых покрытий электроконтактной приваркой
- Определения химического состава шлифовальных отходов, формы и размера частиц порошка и доли абразивных включений
- Исследование основных свойств шлама шарикоподшипникового производства
- Опытно-промышленное опробование разработанной технологии и результаты ускоренных эксплуатационных испытаний дисков сошников с покрытием из шлама ШХ15
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время в условиях ограниченности материальных средств в промышленном и сельскохозяйственном производстве особое значение приобретают ресурсосберегающие технологии, реализуемые без увеличения материальных затрат. Это в полной мере относится v к технолопіям восстановления и упрочнения режущих рабочих органої сельскохозяйственных машин.
Одним из путей решения этой задачи является использование в такю технологиях отходов машиностроения, в частности отходов шлифованш шарикоподшипникового производства (шлама ШХ15).
Одним из перспективных способов восстановления и упрочнения режущих рабочих органов является электроконтактная приварка (ЭКП). Однако до настоящего времени возможность использования шлама ШХ15 дго получения упрочняющих покрытий ЭКП практически не исследована.
Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте технологии упрочнения, восстановления и изготовления деталей (ВНИИТУВИД "Ремдеталь") в соответствии с Государственной программой 12.05 "Разработать научные основы эффективного использования инженерно-технического сервиса машин и оборудования, новых принципов и методов восстановления деталей, различных форм организации ресурсного обес печения АПК в условиях рыночных отношений."
Цель работы. Разработать технологию упрочнения дисковых рабочш органов сельскохозяйственных машин ЭКП шлама ШХ15.
Объект исследования. Упрочняющее покрытие из шлама ШХ15, нано симогоЭКП.
Общая методика включает анализ основных свойств шлама ШХ15, не следование влияния технологических параметров режима ЭКП на формирование покрытия из шлама ШХ15 и качество соединения его с основным ме таллом, изучение физико-механических свойств покрытий из шлама ШХ15 і процесса деформирования порошкового слоя из шлама ШХ15 при форми
і.
ровании покрытия, технологического процесса упрочнения дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин и возможность его внедрения в производство, экономической эффективности разработанных предложений. При проведении экспериментов использовали современные методы исследований, приборы и оборудование.
Научная "новизна. В работе изучены основные свойства шлама ШХ15 и впервые показана возможность использования этого шлама для получения упрочняющих покрытий без его дополнительной переработки, то есть в исходном состоянии, исследовано влияние основных технологических параметров режима ЭКП на формирование покрытия и соединение его с основой, рассмотрены особенности формирования покрытия и образования соединения между приваренным слоем и основным металлом с позиций современных представлений о механизме образования соединения в твёрдой фазе, разработана модель деформирования порошкового слоя, позволяющая увязать рост прочности соединения покрытия с основой и плотности покрытия с величиной деформации и площадью контакта между формируемым покрытием и основой, изучены физико-механические свойства покрытия из шлама ШХ15 и предложен расчётно-экспериментальнын метод определения оптимальных параметров режима ЭКП шлама к стальным деталям.
Практическая ценность работы. Разработаны поворотное устройство для осуществления ЭКП стальной ленты, проволоки и порошковых материалов при получении упрочняющих покрытий на плоских дисковых рабочих органах, способ подачи шлама в зону сварки и разработан технологический процесс упрочнения дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин ЭКП шлама ШХ15 (на примере дисков сошников зерновых сеялок)
Реализация результатов работы. Технологический процесс упрочнения дисков сошников зерновых сеялок ЭКП шлама ШХ15 внедрен в научно-производственном предприятии "Ангстрем" Тверской области.
Апробация. Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены на:
научно-практической конференции "Состояние и перспективы восстановления и упрочнения деталей машин", ЦРДЗ, г. Москва, 1994 г.;
семинаре "Современные технологии восстановления и упрочнения деталей - эффективный способ повышения надежности машин", ЦРДЗ, г. Москва, 1996 г.;
научно-практической конференции "Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК России и повышение качества техники", Россельхо-закадемия,г. Москва, 1996 г.;
международном симпозиуме "Горная техника на пороге XXI века", МГГУ, г. Москва, 1996 г.;
научно-практической конференции "Восстановление и упрочнение деталей - современный эффективный способ повышения надежности машин", ЦРДЗ, г. Москва, 1997 г.;
- международной конференции "International Conference Welding.
Technologies, eguipment, materials. MET - 97", RTU , Riga, 1997 г.;
семинаре "Восстановление и упрочнение деталей - современный высокоэффективный способ повышения надежности машин", ВНИИТУВИД "Ремдеталь", г. Москва, 1998 г.;
международной конференции "Технологии ремонта машин и механизмов. Ремонт- 98", УДЭНТЗ общества "Знание" Украины, г. Киев, 1998 г.
Публикации. По результатам исследований опубликовано тринадцать статей и получен патент РФ на способ наплавки для упрочнения режущей кромки изделия.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных вьшодов, библиографии и приложения. Изложена на 149 страницах машинописного текста, содержит 39 рисунков, 10 таблиц, библиографию из 127 наименований и приложение.
Особенности получения порошковых покрытий электроконтактной приваркой
Из проведённого анализа литературных данных видно, что ЭКП порошковых материалов является эффективным способом получения износостойких покрытий на рабочих поверхностях деталей машин и механизмов. Однако, порошковые материалы и их композиции, применяемые в технологиях восстановления и упрочнения, имеют высокую стоимость, содержат дефицитные компоненты (никель, хром, молибден, кобальт и др.), что существенно ограничивает применение ЭКП в ремонтном производстве.
Эффективным путём снижения себестоимости восстановления и упрочнения деталей [39, 68-74] является применение в качестве присадочного материала для получения покрытий отходов промышленного производства.
В этом ряду, по мнению авторов [68-70], особый интерес представляют отходы, образующиеся в процессе шлифования колец шарикоподшипников, изготавливаемых из стали ШХ15, так как в них содержится значительное количество легирующих элементов таких как Сг, Мп, Si, а также до 8...10 % (по массе) абразивных зёрен, остающихся в шламе в результате износа шлифовальных кругов.
По данным работ [73, 75] в подшипниковом производстве ежегодно образуется до 10,0 тысяч тонн отходов (шламов), содержащих до 80 % металлической фракции, которые в настоящее время практически не перерабатываются, а вывозятся в специальные захоронения или на свалки, ухудшая экологию и вызывая необходимость выплаты предприятиями весьма существенных штрафов.
Исследования, проведённые в работах [39, 68-70,72], и опыт использования результатов этих исследований показали, что применение шлама ШХ15 в технологиях восстановления и упрочнения деталей машин снижает их себестоимость за счёт исключения затрат на приобретение дорогостоящих порошковых материалов практически без снижения качества получаемых покрытий. Следует отметить, что в научно-технической литературе отс}тствуют сведения о возможности использования шлама ШХ15 без его дополнительной переработки, что ограничивает его использование в технологических процессах восстановления и упрочнения деталей.
Следует также отметить, что до настоящего времени возможность использования шлама ШХ15 для получения упрочняющих покрытий ЭКП практически не исследована, поэтому в работе изучали основные технологические свойства шлама ШХ15 применительно к ЭКП и на примере восстановления и упрочнения дисковых рабочих органов - физико-механические свойства покрытия из этого шлама и качество его соединения с металлом основы.
Повышение долговечности деталей машин и механизмов без увеличения их стоимости, экономия чёрных и цветных металлов, улучшение экологии при разработке и внедрении новых технологий является важной народнохозяйственной задачей. Одним из направлений решения этой задачи является применение прогрессивных методов восстановления и упрочнения деталей наплавкой и напылением с использованием в качестве присадочных материалов отходов промышленного производства, в частности шлама ШХ 15.
Перспективным способом продления ресурса деталей, в том числе и дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин, является ЭКП порошковых материалов.
Однако до настоящего времени практически не изучена возможность использования шлама ШХ 15 в технологических процессах восстановления и упрочнения деталей ЭКП. в частности в научно-технической литературе отсутствуют данные экспериментальных исследований технологических свойств шлама ШХ15, определяющих процессы формирования покрытия и ответственных за его физико-механические свойства, влияния параметров 7 JL І режима процесса ЭКП на формирование покрытия из шлама ШХ1 5 и качество его соединения с основным металлом, а также данные о физико-механических свойствах такого покрытия.
Кроме того, существующее оборудование для ЭКП требует усовершенствования для применения его в технологических процессах восстановления и упрочнения дисковых рабочих органов.
В связи с этим для успешного использования шлама ШХ!5 в технологиях восстановления и упрочнения дисковых рабочих органов ЭКП необходимо провести комплекс исследований по влиянию свойств шлама и условий, при которых осуществляется ЭКП, на качество приваренного слоя и соединения его с деталью.
Целью работы является разработка технологии упрочнения дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин электроконтактной приваркой шлама ШХ 15. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: - исследовать основные свойства отходов (шлама) шлифования шарикоподшипникового производства; - исследовать влияние технологических параметров режима ЭКП на формирование покрытия из шлама ШХ 15 и качество соединения его с основным металлом; - изучить и математически описать процесс деформирования порошкового слоя из шлама ШХ15 при формировании покрытия; - изучить физико-механические свойства покрытия из шлама ШХ15; - разработать и внедрить оборудование и технологию упрочнения дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин. 1 На основании литературных данных проанализированы основные виды изнашивания рабочих органов сельскохозяйственных машин и мето 28 ды их восстановления и упрочнения. Отмечено, что потеря работоспособности дисковых рабочих органов происходит при их затуплении в результате абразивного изнашивания и коррозии. 2. Показано, что перспективным способом восстановления и упрочнения дисковых рабочих органов является ЭКП порошковых материалов или их композиций. 3. Установлено, что эффективным путем снижения себестоимости восстановления и упрочнения деталей ЭКП является применение в качестве присадочного материала отходов промышленного производства, в частности отходов шлифования шарикоподшипникового производства (шлама ШХ15). 4. Поставлены цель и задачи исследований.
Определения химического состава шлифовальных отходов, формы и размера частиц порошка и доли абразивных включений
Микрорентгеноспектралнный анализ занимает важное место среди современных методов исследования. Большие возможности этот метод имеет при изучении процессов, происходящих между металлами в жидком и твердом состоянии, при изучении процессов получения биметаллов, при разработке оптимальной технологии для металлических и не металлических покрытий, при изучении процессов перераспределения элементов при литье, сварке, трении и во многих друтих случаях, когда необходимо знать химический состав в микрообъеме иди концентрационное расположение элементов на определенной длине или площади. Принцип, положенный в основу этого метода исследования, состоит в использовании спектра характеристических рентгеновских лучей, возбуждаемых в исследуемой пробе при бомбардировке ее сфокусированным пучком электронов. Анализ характеристического излучения по длинам волн дает возможность определить наличие того или иного компонента, природу неметаллического включения, а также равномерность и глубину диффузионных слоев.
Микрорентгеноспектральный анализ зоны соединения проводили с помощью специальной приставки к электронному микроскопу "Стереоскан С4-10".
Для проведения анализа из диска сощника с покрытием из щлама ШХ15 вырезали образцы, из которых приготавливали шлифы.
Шлифы при помощи специального электропроводного клея закрепляли на предметном столике и помещали в камеру электроннооптической колонки микроскопа, в которой с помощью вакуумных насосов создавали вакуум 133,3 X 1 (И - 133,3 х Ю-- Па. Фотографирование полученного изображения осуществляли с помощью автоматической камеры.
В связи с тем, что диски сошников сеялок в процессе эксплуатации могут подвергаться ударным нахрузкам, в работе проведены испытания образцов на ударную вязкость. Испытаниям подаергали образцы с покрытием из шлама ІПХ15 и без покрытия. Испытания проводили по стандартной методике [101, В качестве образцов использовали пластины размером 55x8x2,5 мм с покрытием и без покрытия с U- образным надрезом глубиной 2,0 мм. Испытания проводили на маятниковом копре ИО 5003-0,3 при максимальной энергии удара маятника 300 Дж. Взведенный маятник имеет запас потенциальной энергии: Ai = P( - x Cos щ), где P - вес маятника, Н: - длина маятника, м: ai угод подъема маятника; Ai - запас потенциальной энергии, Дж.
При падении маятник, будучи в нижнем положении, ударяет по образцу, расходуя на его разрушение часть своей кинетической энергии. Остаток энергии позволяет ему подняться в противоположном направлении на угол аг. В момент остановки маятника после взлета его потенциальная энергия Аг будет равна: Кг = P{ - х Costfo), где аг - угол подъема после разрушения образца. Работа, израсходованная на разрушение образца, равна: А = А1-А2 = Ш(Со8 a2 - Cos ai). Ударную вязкость определяли, как отношение затраченной работы на разрушение образца к площади его сечения F, то есть KCU = A/F.
1. Разработано и изготовлено поворотное устройство, позволяющее осуществлять ЭКП порошковых материалов к плоским дисковым деталям на установке 011-1-02 "Ремдеталь".
2. Выбраны и обоснованы методики проведения прочностных и коррозионных испытаний сравнительной оценки абразивной износостойкости и определения ударной вязкости и металлографических исследований образцов, полученных ЭКП шлама ШХ15, а также методики определения основных свойств шлама ШХ15, контролирующих процессы формирования покрытия и качество его соединения с основным металлом при ЭКП.
3. Разработано и изготовлено приспособление для проведения прочностных испытаний на срез фиксированной площадки покрытия, позволяющее определять прочность соединения покрытий, имеющих незначителъную толщину (от 0,3 мм и выше), с основным металлом.
4. Разработана методика ускоренных лабораторных испытаний абразивной износостойкости, моделирующая реальные условия эксплуатации дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин, которая позволяет существенно увеличить количество испытываемых образцов и проводить испытания как в диапазоне скоростей, реально применяемых при работе указанных деталей (вспашка, посев, боронование, уборка урожая и т.п.), так и в ускоренных режимах.
Исследование основных свойств шлама шарикоподшипникового производства
По мнению авторов [78] форма и размер порошкового материала являются одними из основных его характеристик, определяющей поведение порошковой массы при проведении практически любых технологических операций. Поэтому в работе определяли форму и размер частиц шлама. Исследования [104-105], проведенные с помощью электронного микроскопа, позволили установить, что частицы, составляющие шлам шлифовального производства шарикоподшипников, имеют весьма специфическую форму, которая не похожа ни на один тип частиц известных порошковых материалов, выпускаемых в нашей стране и за рубежом. На рис. 3.2 представлены микрофотографии шлама ШХ15. Видно, что шлифовальный шлам представляет собой мельчайшие стружки, имеющие форму завитков, пружинок с 2-3 кольцами, серповидных волокон и друтих им подобных. При этом каждая отдельная микростружка обычно имеет много заусенцев по всей своей длине. Такая конфигурация элементарных стружек, составляющих шлам, приводит к тому, что они практически не встречаются по отдельности. Обычно они образуют конгломераты - комки, состоящие из множества достаточно прочно соединенных (сцепленных) между собой
На рис, 33 представлены результаты исследований прессуемости шлама ШХ15, которую определяли в соответствие с методикой, изложенной в разделе 2,7. Видно, что изменение давления от 60 до 140 кН приводит к снижению пористости прессовки приблизительно на 12 %. При увеличении давления до 180 кН дальнейшего уплотнения прессовки не наблюдается, что связано, по-видимому, со специфическими особенностями морфологии шлама ШХ15, приводящей к тому, что на этом участке работа прессования затрачивается только на накопление остаточных напряжений.
Следует отметить, что значения пористости и плотности прессовок из шлама ШХ15, полученных при Р = 140... 180 кН (когда эти значения выходят на насыщение), на 45 - 46 % отличаются от соответствующих значений литого или прокатанного металла.
Известно [78], что все физико-химические процессы, сопутствующие прессованию, формованию и спеканию порошковых тел, происходят на поверхности отдельных частиц. Поэтому величина ущельной поверхности Зуд- металлических порошков, определяющая их совокупную дисперсность и активность, является одной из главных характеристик.
Для шлама ШХ15 величину удельной поверхности Sjw определяли методом БЭТ с помощью хромотографа тепловой десорбции азота по методике, изложенной в разделе 2.5. Исследования показали, что у шлама ШХ15 удельная поверхность составляет Зуд = 5,52 шУт. Следует отметить, что для большинства порошковых материалов, применяемых в промышленности для изготовления деталей машиностроения, приборостроения и т.д., Зуд находится в пределах 0,3... 1,5 мУт [106]. Сопоставление значений Зуд показывает, что Зуд шлама ШХ15 в 3,8...18,4 раза выше Зуд обычных порошковых материалов.
Влияние усилия прессования на пористость развитой поверхностью шлама ШХ15. Для подтверждения сделанного вывода искусственно уменьшали поверхность шлама пудем его размола в шаровой мельнице в среде спирта в течение 24 часов. После этого по той же методике определяли Буд размолотого шлама. В этом случае Зуд шлама составила 1,32 м2/г, что находится в пределах Зуд обычных порошковых материалов.
Известно [102, 107], что при шлифовании деталей, в том числе и деталей шарикоподшипников, используют смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ ), а для сепарации отходов шлифования - магнитные ловушки. В результате этого на поверхности шлама образуется пленка с остатками СОЖ, а сам шлам сильно намагничивается.
Наличие такой пленки и намагниченность шлама могут оказывать существенное влияние на его технологические свойства. Исследования [104-105] показали, что промывка шлама в растворе "Лабомид" позволяет достаточно эффективно освобождаться от остатков СОЖ.
Для устранения намагниченности шлама его нагревали в муфельной печи до температуры выше точки Кюри (Т=700 С). После нагрева шлам теряет свои магнитные свойства, при этом конгломераты его частиц легко рассыпаются при малых усилиях, образуя мелкую пыль, что по видимому, связанно с образованием хрупкой оксидной пленки при нагреве в среде воздуха, и шлам теряет свои сварочные свойства.
В таблице 3.4 представлены некоторые свойства шлама ШХ15, которые позволяют оценить возможность его применения в технологических процессах восстановления и упрочнения деталей ЭКП.
Из представленных в таблице 3.4 данных, видно, что шлам ШХ15, независимо от типа шлифовального крута, не обладает текз честью, имеет низкую плотность в исходном состоянии, которая приблизительно в 68...86 раз меньше плотности литой Или прокатанной стали ШХ15, достаточно хорошо прессуется и спекается в вакуумной печи.
Опытно-промышленное опробование разработанной технологии и результаты ускоренных эксплуатационных испытаний дисков сошников с покрытием из шлама ШХ15
По мере увеличения Ы, а значит увеличения tp, развивается процесс образования соединения, между покрытием и основой, имеющего, однако, прочность X ниже той, которая предсказывается равенством (4.7). На основании результатов экспериментальных данных и проведенного анализа можно заключить, что при ЭКП порошковых материалов интенсивность пластической деформации порошкового слоя определяется технологическими параметрами процесса, основными из которых являются I, Р и tu, косвенно определяющими температуру разогрева соединяемых материалов, и свойствами порошкового материала, основными из которых является его сопротивляемость пластической деформации. В этом случае, по мнению авторов работ [109-112], процесс ЭКП необходимо строить так, чтобы интенсивность пластической деформации привариваемого материала в течение протекания импульса тока была постоянна, то есть utn = 1. Тогда процесс формирования покрытия и соединение его с основой становится более технологичным.
Исследование физико-механических свойств покрытий из шлама шарикоподшипникового производства
Исследования физико-механических свойств покрытий, полученных ЭКП отходов шарикоподшипникового производства, проводили по методике, изложенной в разделе 2.
На рис. 4.8 представлено влияние величины тока I в импульсе и длительности его протекания to на прочность соединения покрытия из шлама ШХ15 с деталью из стали 65Г. Видно, что при малых значениях 1=4,5-5,5кА увеличение tH в исследованном интервале не позволяет получать равнопрочные с основным материалом соединения. Увеличение I при фиксированных значениях tn приводит к интенсивному уъеличению % соединения покрытия с основой, причем соединения, полученные при 1=6,5...7,3 кА и Ы — 0,04...0,08 с, равнопрочны основному металлу, так как, по-видимому, в 0,02 0,04 0,08 0,08 В ре МРІ іи, с Рис. 4.8. Влияние величины тока и длительности его протекания на х соединения покрытия из шлама ШХ15 с деталью из стали 65Г О і О 1 зоне соединения выделяется достаточное количество теплоты для ооразованйя высокопрочного соединения покрытия с основой. Следует отметить, что при I = 7,3 кА и 1и = О ,06.-0,08 с, I = 6,9 кА и Ы 0,08 с происходит под-плавление шлама, приводящее к выплескам жидкой фазы из зоны соединения и снижающее качество получаемого покрытия. Таким образом, оптимальными параметрами режима ЭКП при восстановлении и упрочнении дисковых рабочих органов сельхозмашин толщиной 2,5 мм, изготовленных из стали 65Г, шламом ШХ15 являются: Р = 1,5 кН, I = 7,3 кА, Ы = 0,04 с; Р = 1,5 кН, I = 6,9 кА, Ы = 0,06 с: Р = 1,5 кН, I = 6,5 кА, Ы = О ,06...0,08 с [8,, 114-115].
Металлографические исследования и микрорентгеноспектральный анализ зоны соединения сталь 65Г - шлам Ш15, полученной при оптимальных параметрах режима ЭКП (рис. 4.9 и 4.10) показали [88], что дефекты типа пор, трещин и несплошностей в зоне соединения отсутствуют, а в самой зоне соединения наблюдаются участки как с ориентированной в плоскости контакта границей раздела, так и с общими для соединяемых материалов зернами, что, по мнению авторов [112-113], повышает пластичность и вязкость зоны соединения. Наличие участков с общими зёрнами свидетельствует о протекании стадии объёмного взаимодействия при формировании покрытия и соединении его с деталью, заканчивающейся слиянием дискретных очагов взаимодействия в плоскости контакта, а в объёме - релаксацией напряжений в той степени, какая необходима для сохранения образовавшихся связей, а также дальнейшим развитием процессов рекристаллизации или диффузии. Это подтверждается результатами микрорентгеноспек-трального анализа (рис, 4.9), свидетельствующими о взаимной диффузии элементов (особенно хрома), входящих в состав соединяемых материалов, в покрытие и основу. Наличие участков с общими для соединяемых материалов зернами показывает также принципиальную возможность получения общих зёрен по всей длине зоны контактирования в соединении сталь 65Г -покрытие из шлама ШХ15, что по мнению авторов И 12-!13] позволяет увеличить эксплуатационную надежность деталей при возникновении цикличе
Микротвердость покрытия (рис. 4.11) в направлении от края покрытия к зоне контактирования сначала несколько снижается, а затем повышается. Максимальное значение микротвердости покрытие имеет вблизи зоны контактирования с основным материалом. Микротвердость основного материала вблизи зоны контактирования имеет также максимальные значения, что можно объяснить наибольшим влиянием термомеханического воздействия ЭКП на эту область [116-117]. По мере удаления от зоны соединения микротвердость основного металиа снижается и становится равной микротвердости стали 65Г в исходном состоянии. Протяженность зоны термомеханического воздействия для исследуемого сочетания соединяемых материалов составляет 0Д - 0,48 мм. Следует отметить, что микротвердость стали 65Г вблизи зоны соединения, приблизительно, на 15-17 % выше микротвердости покрытия из шлама ШХ15.
Испытания на ударный изгиб образцов из стали 65Г в исходном состоянии, термообработанных до НRC 52...S4, упрочненных ЭКП без подачи порошка и образцов с покрытием из шлама ШХ15, полученных при оптимальных параметрах режима ЭКП, показали, что ударная вязкость КCU образцов с покрытием из шлама ШХ15 имеет приблизительно одинаковые значения с ударной вязкостью образцов, термообработанных до HRС 52...54 и упрочненных ЭКП без подачи порошка, но несколько ниже (приблизительно на 14 %) ударной вязкости образцов из стали 65Г в исходном состоянии (рис.4Л 2). Анализ фрактограмм излома образцов (рис. 4.13) показал, что образцы из стали 65Г в исходном состоянии, термообработан-ные до HRC 52...54 и упрочненные ЭКП без подачи порошка имеют хрупкое разрушение, в то время как образцы с покрытием - хрупко-вязкое разрушение. Это свидетельствует о том, что при возникновении ударных нагрузок в процессе эксплуатации дисковых рабочих органов покрытие может являться препятствием для распространения трещин.
