Том 22, № 4 (2020)
ТЕХНОЛОГИЯ
Экспериментальное исследование дефектного слоя на заготовках, выращенных DMD-методом
Аннотация
Введение. В настоящее время все большую популярность набирают новые методы изготовления деталей, к которым относятся аддитивные технологии. Методы выращивания деталей путем спекания порошка лазером позволяют изготавливать детали сложной формы, которые достаточно затруднительно либо вообще невозможно получить традиционными методами – литьем, штамповкой и др. Однако заготовки, полученные посредством аддитивных технологий, в частности DMD-методом (Direct Metal Deposition), не соответствуют точностным требованиям чертежа готовой детали. Следовательно, они требуют дальнейшей обработки традиционными методами резания материалов – точением, фрезерованием или шлифованием. Для проектирования операции механической обработки деталей необходимо знать припуски на обработку и величины погрешностей, сформированных на заготовительной операции, чтобы после их удаления обработанная деталь соответствовала требованиям чертежа. Цель работы: экспериментальное исследование величины дефектного слоя в приповерхностных слоях генеративных заготовок из Стеллита 6 и бронзы БрАЖ10, выращенных DMD-методом, посредством микроструктурных методов. В работе при помощи микроскопа выполнено исследование, заключающееся в визуальном определении дефектного слоя, отличающегося по структуре, измерении его величины, проведении химического анализа и определении характера изменения микротвердости. Методом исследования является микроскопическое исследование образцов, наплавленных из материалов Стеллит 6 и БрАЖ10. По снимкам, выполненным при помощи микроскопа, удалось установить линейную величину дефектного слоя. Результаты и обсуждение. Обнаружены вихревые образования в зоне ванны плавления, проведен их химический анализ и установлено, что концентрация химических элементов в данной области изменяется и включает в себя элементы как материала порошка, так и материала подложки. Измерение микротвердости показало, что она уменьшается по глубине от поверхности наплавленного материала к подложке, что также позволяет оценить величину дефектного слоя. Таким образом, использование представленной в настоящей работе методики микроскопических исследований структуры, химического состава и микротвердости заготовок, выращенных DMD-методом, позволит в дальнейшем прогнозировать величину припусков на обработку при проектировании операции механической обработки генеративных заготовок.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2020;22(4):6-17
6-17
Границы применимости метода разрывных решений в исследовании процессов волочения труб
Аннотация
Введение. Внеконтактная деформация материала заготовки, возникающая по границам очага деформации, является одним из основных факторов, определяющих энергосиловые параметры процессов редуцирования труб. Наибольшее распространение в практике проектирования процессов обработки металлов давлением получил метод разрывных решений, позволяющий достаточно просто учесть внеконтактную деформацию при численном моделировании процессов. Однако для большинства процессов в технической литературе отсутствуют системные практические рекомендации по применению данного метода, что неизбежно приводит к несоответствию теоретических положений и практики. Целью работы является определение границ применимости метода разрывных решений для процессов безоправочного волочения труб через коническую матрицу, в зависимости от геометрических параметров заготовки, инструмента, а также степени деформации и упрочнения обрабатываемого материала. Методы исследования. Модель очага деформации для процесса безоправочного волочения рассматривалась в двух вариантах: по методу разрывных решений и с учетом внеконтактных изгибов стенки трубы. Из условия баланса работ сил сдвига, действующих по условной поверхности среза, и изгибающих моментов, вызванных изгибом стенки трубы, при различных деформационных условиях определены граничные значения параметра толстостенности, при которых численное моделирование процессов волочения целесообразно выполнять с использованием метода разрывных решений. Расчеты выполнялись отдельно для двух участков очага деформации, соответствующих изгибу стенки трубы на входе в матрицу и на выходе из нее. Результаты и обсуждения. Численная реализация полученных зависимостей показала, что на входе в очаг деформации граничное значение параметра толстостенности увеличивается с ростом угла конусности матрицы и вытяжки за переход, но уменьшается с ростом напряжения противонатяжения и параметра толстостенности исходной заготовки. На выходе из очага деформации граничное значение параметра толстостенности увеличивается с ростом угла конусности матрицы и уменьшается с ростом коэффициента вытяжки за переход и параметра толстостенности исходной заготовки. Если параметр толстостенности исходной заготовки превышает граничное значение, то при численном моделировании целесообразно использовать метод разрывных решений. Если не превышает, то необходимо использовать другие методы и модели. Результаты теоретического исследования могут быть использованы при проектировании процессов волочения труб.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2020;22(4):18-30
18-30
Технологическое обеспечение качества поверхностного слоя стекловолоконных композитов при концевом фрезеровании
Аннотация
Введение. На сегодняшний день стеклопластик является одним из наиболее распространенных композиционных материалов, поэтому его механическая обработка продолжает быть объектом исследований. Во многих работах установлено влияние режимов резания и конструктивно-геометрических параметров инструмента на шероховатость обработанной поверхности, силы резания и износ режущего инструмента. Предметом данного исследования является качество поверхности. Цель работы – исследование влияния режимов обработки на расслоение и шероховатость стекловолоконных композитов при концевом фрезеровании, а также проверка гипотезы о влиянии крутящего момента на расслоение. Актуальность работы обусловлена тем, что расслоение, наряду с шероховатостью, оказывает существенное влияние на качество обработки и последующей сборки готового изделия. Предлагается критерий для оценки величины расслоения композиционных материалов при их механической обработке. Приводятся результаты экспериментальных исследований крутящего момента на фрезе, относительного коэффициента расслоения и шероховатости поверхности от режимов резания. Методы исследования. Создана экспериментальная установка с использованием пьезоэлектрического датчика динамического крутящего момента компании China Botong Electric, который способен фиксировать крутящий момент, действующий на вращающуюся фрезу в процессе механической обработки. Проведен ряд опытов с целью установления связи крутящего момента, относительного коэффициента расслоения и шероховатости поверхности. Результаты и обсуждения. Сравнительный анализ полученных зависимостей показал, что крутящий момент напрямую связан с расслоением. Для уменьшения расслоения следует уменьшать глубину резания, а с целью обеспечения заданной производительности – увеличивать подачу и частоту вращения фрезы. Представленные результаты подтверждают перспективность развиваемого подхода, направленного на обработку новых классов композиционных материалов.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2020;22(4):31-40
31-40
Технологическое исследование влияния параметров механической обработки на срок службы инструмента
Аннотация
Введение. Обрабатываемость является типичным критерием, который необходимо исследовать, и многие авторы предлагают различные параметры, описывающие ее количественную оценку. Технологические параметры, такие как скорость, подача, глубина резания, комбинация инструмента и детали, типы станков и их состояние, смазочно-охлаждающая жидкость, опыт механиков и т. д. напрямую влияют на стойкость инструмента. Рациональный выбор инструмента существенно влияет на экономическую целесообразность обработки с точки зрения энергопотребления и затрат на инструмент. Метод исследования. В основном исследовалась стойкость инструмента на образцах из мягкой стали ISRO 50, BIS 1732: 1989 и при обработке с постоянной скоростью резания V = 200 м/мин. В промышленности мягкая сталь обычно используется для производства различных деталей. С учетом высокой производительности и чистоты поверхности обработка со скоростью 200 м/мин обычно является предпочтительной для достижения хорошего качества поверхности и экономичности процесса резания. Для токарной обработки использовался станок с числовым программным управлением (ЧПУ DX-150). В качестве режущего инструмента были выбраны сменные твердосплавные пластины TNMG 120408. Четыре угла пластины применялись для разного времени обработки: 10, 15, 20 и 25 мин соответственно. Износ инструмента по задней поверхности измеряли с помощью калиброванного оптического микроскопа. Температура инструмента во время обработки постоянно контролировалась на предмет ее возможного влияния на свойства сцепления вставки инструмента и красностойкость. Результаты и обсуждение. На основе установленной функциональной зависимости износа по задней поверхности от времени обработки становится возможным однозначное определение значения стойкости инструмента. В ходе проведенных исследований установлена взаимосвязь между стойкостью инструмента, временем обработки, количеством снятого металла, шероховатостью поверхности и температурой резца. В результате выполненных исследований разработан метод измерения износа инструмента и количественной оценки его обрабатываемости. Экспериментально подтверждено, что при постоянных параметрах процесса резания износ инструмента, температура и шероховатость поверхности зависят не только от времени обработки, но и от количества удаленного материала.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2020;22(4):41-53
41-53
ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ
Влияние динамики резания на выбор технологических режимов, обеспечивающих минимальное изнашивание режущих инструментов
Аннотация
Введение. Интенсивность изнашивания инструмента как приращение износа к пути резания характеризует один из важных показателей обработки. Он используется при разработке алгоритмов управления процессом резания, в том числе при расчете траекторий для станков с ЧПУ. По мере увеличения скорости резания достигается ее значение, при котором интенсивность изнашивания минимальна. Ей соответствует оптимальное значение производства тепла в зоне резания, то есть мощности необратимых преобразований подводимой к резанию энергии. Производство тепла зависит от изменяющихся вдоль траектории инструмента параметров динамической системы. В связи с этим на начальном этапе и в процессе обработки необходимо выполнять согласование управления со свойствами динамической системы резания. Предмет. В статье приводится исследование и анализ взаимосвязи интенсивности изнашивания инструмента с динамическими свойствами процесса резания, исходя из этого предлагается определение технологических режимов, при которых интенсивность изнашивания минимальна. Цель работы заключается в изучении зависимости интенсивности изнашивания инструментов от динамических свойств обработки, исходных и изменяющихся вдоль пути, и создания на этой основе методов согласования технологических режимов с текущей динамикой резания для уменьшения интенсивности изнашивания. Метод и методология проведения работы. В работе экспериментально-аналитическими методами выполнены исследования эволюционных изменений свойств системы во взаимосвязи с развитием износа инструмента. Приводятся разработанные математические модели системы резания, отличающиеся от известных тем, что дополнительно моделируется мощность необратимых преобразований энергии механической системы в сопряжении задних граней инструмента с заготовкой. Приводятся зависимости скорости изнашивания от мощности необратимых преобразований, т. е. на заданном временном интервале в приращение износа. Тем самым учитывается зависимость изнашивания от динамических свойств системы резания, в том числе в ходе ее эволюции. Результаты и обсуждения. Показано, что свойства эволюции являются чувствительными к малым вариациям параметров динамической системы. Эти вариации вносят существенные изменения в интенсивность изнашивания. В работе раскрывается зависимость изнашивания от свойств динамической системы, т. е. от ее параметров, технологических режимов, биений и других возмущений. Выводы. Раскрытие зависимости износостойкости от динамических свойств процесса резания характеризует новые представления о факторах, влияющих на износостойкость.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2020;22(4):54-70
54-70
Разработка и исследование профилографа для измерения отклонений формы поверхности изделий методом лазерного спиралевидного сканирования
Аннотация
Введение. Рассматриваются вопросы разработки профилографа и реализации с его помощью измерения отклонений формы поверхности изделий методом лазерного спиралевидного сканирования. Обзор научной литературы показывает, что в настоящее время вопрос контроля и оценки отклонений формы поверхности изделий требует дальнейших исследований, поскольку применение известных приборов и методов не всегда обеспечивает необходимую точность, технологичность и достаточную информативность измерений. Цель работы: разработка нового метода оценки трехмерного профиля путем реализации метода лазерного спиралевидного сканирования и исследование профилографа для повышения точности и производительности измерения отклонений формы поверхности изделия. Методы. В работе предложен новый метод оценки трехмерного профиля поверхности, чтобы непосредственно установить форму поверхности изделий для контроля качества поверхности изделий вне зависимости от ее расположения. Для реализации метода разработан и исследован профилограф оригинальной конструкции, обеспечивающий измерение двух параметров по спирали Архимеда. Выполнена оптимизация конструкции и метода представления информации для измерения отклонений формы поверхности изделий. Результаты и обсуждение. Предложена методика статистической оценки уравнений для описания формы металлических поверхностей, основанная на использовании классических законов. В случае гофрированной поверхности реализована оценка отклонений от плоскостности, установлена возможность определения отклонений формы поверхности изделий: волнистости, выпуклости, вогнутости и др. Апробация работы автоматизированного мехатронного устройства и предложенной методики проведена на гофрированных поверхностях. Полученные в результате статистической обработки различные уравнения сравнивались между собой, и выбиралось уравнение с наибольшим коэффициентом детерминации. Исследована профилограмма в виде развертки в декартовых координатах с целью получения достоверных и точных данных для оценки отклонений формы. Методом лазерного спиралевидного сканирования установлены величины прогиба и размер гофр по высоте гофрированного листа С-9.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2020;22(4):71-81
71-81
Обоснование расходных характеристик рекуператора для тепловой подготовки агрегатов машин и оборудования
Аннотация
Введение. Машины и оборудование в своем составе могут содержать гидравлические системы для обеспечения функционирования основных и вспомогательных систем. Известно, что общим недостатком гидравлических систем и приводов является зависимость вязкости применяемых жидкостей от температуры. Заметная часть технологических машин и оборудования размещается в неотапливаемых или плохо отапливаемых производственных помещениях, и изменение вязкости рабочих жидкостей при понижении температуры внешней среды может существенным образом влиять на параметры технологических процессов. Важным фактором обеспечения стабильности параметров технологических процессов является степень подготовки машин и оборудования к работе в условиях низких температур или в условиях колебаний температурного режима. В связи с этим встает вопрос обеспечения необходимой температуры технических жидкостей перед включением машин и оборудования и поддержания необходимого теплового режима в процессе работы их узлов и агрегатов. Один из способов решения данной задачи заключается в применении внешних источников тепла. Такими источниками могут служить различные теплообменные устройства. В теплообменном устройстве осуществляется нагрев теплоносителя, который затем подается в теплообменную рубашку агрегатов машин и оборудования. Для нагрева теплоносителя в теплообменнике применяются как жидкие, так и газообразные среды. В последнем случае теплообменник называют рекуператором. Эффективность работы рекуператора определяется его конструктивными и расходными характеристиками. Существуют методики аналитического определения как конструктивных, так и расходных характеристик рекуператора, однако эти методы обладают достаточно большой трудоемкостью. Применение компьютерного моделирования тепловых процессов позволяет успешно решать задачу расчета, а также существенно сокращает время проектирования теплообменных аппаратов. Целью работы является обоснование расходных характеристик рекуператора для поддержания теплового режима посредством компьютерного моделирования. Методом исследования является компьютерное моделирование тепловых процессов, которое реализуется с помощью программного комплекса SolidWorks компании Dassault Systems и его приложения Flow Simulation для моделирования тепловых процессов в научных исследованиях и инженерной деятельности. Результаты и обсуждение. Моделирование проводилось в стационарном и нестационарном режиме и позволило определить влияние производительности насоса на температуру теплоносителя на выходе из рекуператора. Установлено что при расходе теплоносителя более 20 л/ч его температура не достигает необходимых значений несмотря на то, что газы, выходящие из рекуператора, имеют существенную остаточную температуру. Оценка эффективности рекуператора проводилась с помощью определения эксергетического КПД. Исходя из полученных данных, наиболее предпочтительными оказались значения производительности насоса, лежащие в диапазоне от 4 до 20 л/ч.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2020;22(4):82-93
82-93
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Влияние технологии горячего формообразования плит из алюминиевых сплавов В-1461 (Al-Cu-Li-Zn) и В95 (Al-Zn-Mg-Cu) на сопротивление усталостному разрушению
Аннотация
Введение. Одной из основных задач развития перспективных изделий авиационной техники является снижение веса конструкции летательных аппаратов. Решить эту задачу можно, применяя в конструкции деталей новые материалы из алюминиевых сплавов пониженной плотности, легированных литием, например В-1461. Использование этих материалов в самолетостроении ограничивается технологией обработки, которая не должна повреждать материал и снижать его прочностные свойства. К таким технологиям можно отнести обработку давлением с нагревом, когда активизируются процессы ползучести и материал переходит в состояние, близкое к сверхпластичности. Цель работы: оценка влияния обработки алюминиевых сплавов В-1461 (Al-Cu-Li-Zn) и В95 (Al-Mg-Zn-Cu) давлением в режиме ползучести на прочность. В работе исследовано влияние технологии обработки давлением алюминиевых сплавов В-1461 и В95 на сопротивление усталостному разрушению. Методы. В работе используется метод, позволяющий определить предельные напряжения при помощи диаграмм накопления необратимых деформаций, а также метод формообразования толстых плит (40 мм) в режиме ползучести. Применяются ранее подобранные оптимальные температуры для формования плит. Используется бесконтактная координатно-измерительная система для проведения контроля поверхности после формования. Выполнена фрактография излома образцов слава В-1461 и В95 после усталостного разрушения. Проведено математическое моделирование процесса деформирования плит в условиях ползучести в пакете MSC.Marc. В результате получена консервативная оценка предела выносливости для алюминиевых сплавов В-1461 и В95. Выполнено формообразование толстых плит в режиме ползучести. Более 80 % поверхности плиты отформовано с отклонением менее 1 мм от целевого размера. Проведены усталостные испытания образцов, изготовленных из отформованных панелей сплавов В-1461 и В95, построены усталостные кривые. Фрактография поверхности усталостного излома показала наличие окислов у образцов сплава В-1461 в отличие от сплава В95. Обсуждаются результаты испытаний на усталость, показывающие, что характеристики технологического процесса формообразования и термообработки не ухудшают усталостные свойства исследованных сплавов. Сравнительные испытания показали, что сплав В-1461 имеет более высокие усталостные характеристики. Математическое моделирование показало, что использование закона установившейся ползучести Бойла – Нортона недостаточно для описания процесса формовки плиты, отмечена необходимость постановки обратной задачи формообразования, где в качестве граничных условий должны выступать координаты пуансонов нагружающего устройства.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2020;22(4):94-109
94-109
Влияние режима сварки трением с перемешиванием и ее направления относительно направления прокатки сплава Д16 на структуру и свойства его сварных соединений
Аннотация
Введение. Режим сварки трением с перемешиванием определяет характер термомеханического воздействия на свариваемый материал, поэтому критическое изменение даже одного из параметров режима может привести к формированию дефектов и снижению прочности сварного соединения. Немаловажным фактором также является ориентация свариваемого материала относительно направления сварки, поскольку она определяет кинетику деформирования материала и, как следствие, результирующую структуру и свойства. Исследования процессов сварки трением с перемешиванием в основном заключаются в анализе конечных свойств получаемых сварных соединений и их сопоставлении с параметрами режима сварки. Но для решения задачи получения прочных и качественных сварных соединений немаловажной также является оценка сопротивления материала деформированию от воздействия сварочного инструмента, что достигается мониторингом ряда параметров непосредственно в процессе сварки. Целью работы является исследование влияния параметров режима сварки и ориентации структуры свариваемого материала на протекание процесса сварки трением с перемешиванием, а также на структуру и прочность получаемых сварных соединений алюминиевого сплава Д16. Результаты и обсуждение. Посредством мониторинга крутящего момента и усилия сварки показано, что при повышении усилия внедрения инструмента сопротивление материала деформированию повышается. При сварке поперек направления прокатки исходного материала параметры крутящего момента и усилия сварки снижаются на 5…20 %. Повышение скорости сварки обеспечивает рост сопротивления материала перемещению инструмента, при этом направление сварки не оказывает значительного влияния. С повышением частоты вращения инструмента сопротивление материала деформированию снижается, а температура сварки повышается, что приводит к повышению степени пластификации материала и улучшению условий его массопереноса. Также показано, что режим сварки, позволяющий вести сварку сплава Д16 при температуре 450…500 ºС, обеспечивает степень пластификации материала, при которой получаются сварные соединения с качественной структурой и высокими механическими свойствами. В этих условиях направление сварки относительно направления прокатки исходного материала оказывает влияние: при сварке вдоль направления прокатки предел прочности соединения достигает значения 92 %, а при сварке поперек – 95 % от предела прочности исходного материала.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2020;22(4):110-123
110-123
Влияние направления проката АМг5 на микроструктуру и свойства сварных соединений, полученных сваркой трением с перемешиванием
Аннотация
Введение. Выделение тепла и пластическая деформация при сварке трением с перемешиванием (СТП) вызывают глубокие изменения микроструктуры и структурных свойств сварных соединений. Размер зерна, эволюция кристаллографической текстуры и выделение вторичных фаз являются наиболее важными микроструктурными изменениями в процессе сварки алюминиевых сплавов, которые в значительной степени влияют на прочностные свойства сварных соединений. Кроме технологических параметров процесса СТП (усилия внедрения инструмента, его частоты вращения и скорости перемещения) значительным фактором, определяющим свойства получаемых сварных соединений, также является взаимная ориентация структурных элементов свариваемого материала и направления воздействия инструмента на материал в процессе сварки. Цель данной работы: исследование совместного влияния направления исходного проката и усилия прижима инструмента в процессе СТП на структуру и свойства сварных соединений из алюминиевого сплава АМг5. Методы. Методами исследования являются механические испытания на статистическое растяжение, определение микротвердости, а также металлографический анализ структуры сварных швов. Результаты и обсуждения. В результате было установлено, что при низких значениях величины осевого усилия на инструменте (7 кН) в сварных соединениях наблюдаются дефекты типа линии стыка и пустот как вдоль, так и поперек направления проката. При увеличении нагрузки от 8 до 12 кН формируются бездефектные сварные соединения с повышенными механическими свойствами. Установлено, что направление проката АМг5 в процессе СТП не влияет на структуру и предел прочности сварных швов, но влияет на относительное удлинение и микротвердость. Показано, что в зоне перемешивания сварных швов, полученных СТП поперек листового проката АМг5, относительное удлинение выше в 1,3…2 раза, а микротвердость выше на 4…10 %, чем в зоне перемешивания сварных швов, полученных СТП вдоль листового проката АМг5.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2020;22(4):124-136
124-136
Многофазные покрытия Cu-Ti, полученные вакуумно-дуговым плазменно-ассистированным методом на медно-бериллиевом сплаве С17200
Аннотация
Введение. Для улучшения эксплуатационных свойств медно-бериллиевого сплава применяют метод модифицирования поверхности путем нанесения твердых интерметаллических покрытий. Возможность метода ионно-плазменного легирования широко варьировать свойствами поверхностных слоев различных сплавов, в том числе на медной основе, позволяет успешно применять его и для получения износо- и коррозионностойких покрытий на деталях из бериллиевой бронзы, работающих в условиях трения в агрессивных средах. Наиболее перспективными в этом отношении являются многофазные и многокомпонентные функциональные твердые покрытия. Целью работы является анализ микроструктуры, фазового состава и трибологических свойств сплавов CuBe, модифицированных плазменно-активированными PVD-покрытиями на основе титана, с последующей разработкой эффективной технологии поверхностного инжиниринга и улучшения механических свойств сплавов CuBe. Методы. Методом вакуумно-дугового плазменно-ассистированного осаждения титана и меди на закаленную бронзу БрБ2 (сплав С17200) при температуре 320…330 °С были получены многофазные покрытия, которые по данным рентгенофазового анализа состоят из меди, титана и соединений CuTi, и CuTi2. Рентгеноструктурный анализ также показал, что в процессе ионно-плазменной обработки происходило старение медно-бериллиевого сплава с образованием частиц CuBe, что обеспечивало повышение твердости сплава. Результаты и обсуждение. Была изучена износостойкость бериллиевой бронзы с ионно-плазменными композиционным и градиентным покрытиями TiCu при трении скольжения. Износ образцов с покрытиями характеризовался растрескиванием и постепенным разрушением твердого поверхностного слоя с последующим изнашиванием основного медно-бериллиевого сплава. Износ подложки сопровождался отделением мелких частиц материала основы, в отличие от состаренного медно-бериллиевого сплава без покрытия, который изнашивался по адгезионному механизму с отделением крупных частиц износа. При температуре нанесения покрытий 320…330 °С их микротвердость оказалась достаточно высока и составила 530…540 HV0,02. Однако износостойкость покрытий оказалась невысокой, так как тонкие покрытия (не более 8 мкм) на относительно мягкой основе не выдерживают нагрузку 20 Н при испытаниях.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2020;22(4):137-150
137-150
Влияние механоактивации порошковой смеси на структуру и свойства бороалитированных малоуглеродистых сталей
Аннотация
Введение. Бороалитирование является одним из эффективных способов повышения эксплуатационных свойств (коррозионная стойкость, жаро- и износостойкость) низкоуглеродистых сталей. Твердофазные способы химико-термической обработки (ХТО) проводят из насыщающих смесей на основе порошковых материалов. Предварительная механоактивация данных порошков является одним из способов повышения свойств получаемого диффузионного слоя. Цель настоящей работы заключается в установлении влияния предварительной механоактивации порошковой смеси на структуру и свойства бороалитированного слоя на поверхности малоуглеродистых сталей. В работе рассмотрены результаты исследований по предварительной механоактивации насыщающей смеси при ХТО малоуглеродистых сталей (на примере Ст3 и 3Х2В8Ф) на основе порошкообразных карбида бора и алюминия. Показаны результаты проведенных экспериментов по предварительной механоактивации насыщающей смеси, установлена зависимость размеров частиц исходной смеси от продолжительности механоактивации. Получены образцы сталей с диффузионным слоем после ХТО. Установлено, что температура процесса оказывает значительное влияние на толщину полученных слоев. При увеличении температуры с 950 до 1050 °С на Ст3 толщина слоя возрастает с 120 до 150 мкм, на 3Х2В8Ф – с 105 до 140 мкм при времени выдержки 2 и 4 ч соответственно. Исследована микроструктура полученных образцов, показаны диаграммы распределения микротвердости от глубины диффузионных слоев. Установлено распределение Al по глубине полученного бороалитированного слоя. В качестве дополнительных исследований изучена насыщающая способность смеси после однократного применения в процессе ХТО. Результаты и обсуждения. Установлена принципиальная возможность применения механоактивации при ХТО для получения диффузионных слоев с заданными прочностными характеристиками. Увеличение продолжительности и температуры ХТО в механоактивированных смесях приводит к повышению содержания алюминия в слое.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2020;22(4):151-162
151-162