Современные проблемы машиностроения

Подождите немного. Документ загружается.

V Международная научно-техническая конференция

«Современные проблемы машиностроения»

______________________________________________________________

141

всей горной массы во всем мире, в т.ч. в США и Канаде – 85%, в Южной Америке – 85%, в

Австралии – почти 100%, в Южной Африке – более 90%. В России и странах СНГ удельный

вес карьерного автотранспорта с учетом всех подотраслей горнодобывающей промышленно-

сти приблизился к 75% и в ближайшей перспективе будет расти за счет расширения откры-

того способа добычи угля. Проведенный специ али стами С ПГГИ (ТУ) макроуровневый ана-

лиз развития открытых горных работ в России позволил оп ределить перспективные ориен-

тировочные объемы перевозок горной массы по основным подотраслям горнодобывающей

промышленности. Согласно этим данным объемы перевозок автотранспорт ом в угольной

подотрасли возрастут с 399 млн т в 2000 г. до 481 млн т в 2005 г., 577 млн т в 2010 и 636 млн

т в 2015 г. При этом объемы в железорудной подотрасли и цветной металлургии останутся

постоянными и составят соответственно 478 млн т и 518 млн т.

Считается, что «революционный п ериод» в создании большегрузных самосвалов в це-

лом з акончился. При этом основные компоновочные схемы отработаны, принципиальные

конструктивно-технологические решения по основн ым узлам практически одинаковы для

моделей, выпускаемых различными фирмами. Мировое производство карьерных автосамо-

свалов идет по эволюционному пути, основными чертами которого являются следующие:

дифференциация типоразмерного ряда по грузоподъемности самосвалов; создание бортовых

систем управления безоп асностью и снижением эн ергозатрат, а также обеспечивающих по-

лучение информации о параметрах работы узлов и систем самосвала, перевозимой горной

массе и др.; повышение ресурса базовых конструкций; создание комфортных условий для

водителя; обеспечение экологической безопасности транспортного процесса.

Основными направлениями п овышения эффективности перевозок являются: повыше-

ние уровня технической эксплуатации подвижного состава, укрепление материально-

технической базы, вн едрение передовых технологий и нормативов, обеспечивающих интен-

сификацию производства, повышение производительности труда и заинтересованности ра-

ботников в результатах труда, экономия всех видов ресурсов, совершенствование маршрут-

ной сети, улучшение организации и управления движением автобусов. Одновременно необ-

ходимо повышать безопасность движения и снижать отрицательное воздействие транспорта

на окружающую среду.

Поскольку горное автотранспортное п редп риятие можно рассматривать как сложную

систему, то управление автотранспортным производством в широком смысле этого слова

предполагает процесс перевода системы из одного состояния в другое путем воздейст вия на

ее переменные с целью получения рациональных затрат на эксплуатацию подвижного соста-

ва при требуемой технической готовности. Математически это можно выразить уравнением:

, при

уд

optmin









(1)

где С

уд

– удельные затраты на обеспечение раб отоспособности автомобиля;





- суммар-

ные з атраты на эксплуатацию подвижного состава; Q – выполненная горными автомобилями

транспортная работа; α

– коэффициент технической готовности парка; n – количество пере-

менных затрат в себестоимости перевозок на эксплуатацию автобусов.

Суточный αт как критерий цели, выраженный в пок азателях времени простоя автомо-

билей из-за отказов, отсутствия запасных элементов и др. причин, возникающих в процессе

эксплуатации подвижного состава, может быть записан в виде:

V Международная научно-техническая конференция

«Современные проблемы машиностроения»

______________________________________________________________

142

ин

α ( ) 1- ,





(2)

где X

– число простаивающих автомобилей по техническим п ричинам в сменное время (в i-

ом виде простоя); t

– среднее время простоя единицы подвижного состава (в i-ом виде про-

стоя), ч; n – количество видов простоев; А

– инвентарное коли чество автомобилей предпри-

ятия; t

– время работы автомобиля в наряде, ч.

При относит ельной суточной устойчивости знаменателя в уравнении (2) основное

внимание необходимо уделить составляющей





Анализ фактического положения дел в горном автомобильном парке позволяет выра-

зить эту составляющую в виде простоев, определяющих, соответственно, количество и время

простаивающих автомобилей в ТР и ТО-2, ожидании ТР и капитального ремонта (КР).

Негативное воздей ствие как на открытые горные работы в целом, так и карьерный

транспорт в частности оказывают последствия кризисных явлений, связанных с переходом

стран СНГ к рыночной экономике. Разумеется, динамика произ водительности горнотранс-

портного оборудования формируется в зависимости от соотношения не только отрицатель-

ных, но и положительных факторов, под которыми, как правило, понимаются факторы, свя-

занные с техническим прогрессом. Приходит ся констатировать, что до настоящего времени

на большинстве карьеров полной компенсации снижения технико-экономических показате-

лей транспортирования горной массы с увеличением гл убины разработки обеспечить не уда-

ется. В связи с этим транспортная проблема была и остается одной из важнейших проблем

разработки глубоких карьеров.

Литература

1. Мельников Н.Н., Решетняк С.П. Перспективы решения научных проблем при отра-

ботке мощных глубоких карьеров//Горное дело: ИГД СО РАН. – Якутск, 1994. – С. 14-23.

2. Состояние и особенности развития горнодобывающего комплекса России. – Екате-

ринбург: ИГД УрО РАН, 2003 – 428 с.

3. Яковлев B.Л. Теория и практика выбора транспорта глубоких карьеров. – Новоси-

бирск: Наука, 1989. – 240 с.

ПЛАСТИЧЕСКОЕ ДЕФОРМИРОВАНИЕ МЕТАЛЛОВ

ПО ЛОМАНОЙ ТРАЕКТОРИИ

К.В. Щедривый

Томский политехнический университет,

634050, г. Томск, пр. Ленина, 30, тел. (3882)-564-025

E-mail: Kosimm@mail.ru

В теории пластичности при деформировании материала по н епрерывной траектории

движения в предположении о единой кривой течения материала [1] механическое состояние

оценивается по интенсивности деформаций и интенсивности напряжений:

     

2 2 2

1 2 2 3 3 1

ε ε ε ε ε ε ε

     

V Международная научно-техническая конференция

«Современные проблемы машиностроения»

______________________________________________________________

143

     

2 2 2

1 0 2 0 3 0

σ σ σ σ σ σ σ



     



где

1 2 3

ε ,ε ,ε

1 2 3

σ , σ ,σ

деформации и главные напряжения;

– среднее напряжение.

Цель работы: оценка состояни я материала при пластическом деформировании по ло-

маной траектории (рис. 1).

Рис. 1. Образца и траектория его нагружения



Для исследования геометрии деформирования использовался кубик, выполн енный из

свинца. Свинец был выбран в связи с тем, что в эксперименте исследовалась геометрия де-

формирования, а этот материал считается практически неупрочняющимся. Грани образца

были снабжены сеткой.

В процесс деформи рования образца в трех направлениях были получены диаграммы

«Усилие – перемещение» (рис. 2).

Рис. 2. Диаграммы нагружения образца

По виду полученных диаграмм, можно сделать вывод о существенном упрочнении

материала, даже для такого материала, как свинец. Также по изменению угла наклона каса-

тельной к деформационной кривой можно судить об изменении модуля упругости исслед уе-

мого образца.

Известно, что предварительно деформированный образец будет иметь более высокие

прочностные характеристики при повторном нагружении в том же направлении [2]. Однако

как проявится эффект Баушингера при смене направлений деформации в литературе нет от-

вета. Чем вызвано увеличение предела пропорциональности и уменьшение модуля упругости

пока также неизвестно.

В процессе деформирования образца делительные сетки на поверхности его получили

искажения (рис. 3).

V Международная научно-техническая конференция

«Современные проблемы машиностроения»

______________________________________________________________

144

Рис. 3. Искажение делительных сеток

Можно отметить, что геометрия кубика н ачального и конечного состояний почти

одинакова, т.е. из кубика п олучили «новый» кубик. В связи с этим возникает вопрос, как

оценить линейные деформации по искажению сеток при таком нагружении. Можно говорить

об объемной деформации [3]. Если при нагружении по не ломаной траектории объемная де-

формация оценивается формулой:

V 1 2 3 1 2 2 3 3 1 1 2 3

ε =ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε     

при этом для оценки малых деформаций можно использовать только сумму трех осевых де-

формаций, пренебрегая остальными слагаемыми, к ак величинами второго и треть его порядка

малости:

V 1 2 3

ε =ε ε ε

то нагружение по ломаной траектории ставит вопрос, каким образом оценить это изменение.

Это, очевидно, требует дальнейших исследований, как в теоретическом, так и эксперимен-

тальном плане подобных нагружений.

Выводы:

1. В процессе нагружения по ломаной траектории материал, который при одноосном

нагружении практически не получает упрочнения, при перемене направления деформирова-

ния упрочняется.

2. В процессе последовательного трехкратного пластического деформирования кубика

высокой степени (20% в каждом направлении) в конечном состоянии практи чески не наблю-

дается остаточных линейных деформаций. Квадратная ячейка делительной сетки в началь-

ном состоянии, получая существенные изменения в процессе нагружения, в конце приобре-

тает первоначальную форму.

Литература

1. Людвик П. Основы технологической механики // Расчеты на прочность.– М.: Ма-

шиностроение, 1971. – Вып. 15. – С. 132 – 166.

2. Талыпов Г.Б. Пластичность и прочность стали при сложном нагружении. –Л.: изд-

во Ленинград. ун-та, 1968, – 134 с.

3. Бриджмен П. Исследования больших пластических деформаций и разрыва. Влияние

высокого гидростатического давления на мех аничес кие свойства материалов: пер. с англ. /

П. Бриджмен. – М.: Изд-во иностранной литературы, 1955. – 444 с.

V Международная научно-техническая конференция

«Современные проблемы машиностроения»

______________________________________________________________

145

ОЦЕНКА ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ВОЛЬФРАМСОДЕРЖАЩИХ ПОРОШКОВ,

ПОЛУЧЕННЫХ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫМ ДИСПЕРГИРОВАНИЕМ

Е.В. Агеев, к.т.н., доц., Агеева Е.В.

Юго-Западный государственный университет

305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94; тел.: (4712) 58-71-16

E-mail: ageev_ev@mail.ru

Одной из основных задач развития современного машиностроения является повыше-

ние качества, надежности и долговечности деталей, узлов и механизмов. Одной из основных

причин выхода их из строя является износ. При большом многообразии видов и механизмов

изнашивания в машиностроении одной из актуальных задач является повышение качества

деталей, работающих в условиях абрази вного (и коррозионно-абразивного) изн ашивания,

характерных для сельхозмашин, автомобилей, дорожно-строительных машин, горнодобы-

вающего оборудования и т.д. Эт а проблема может быть решена за счет п рименения эффек-

тивных методов поверхностного упрочнения при изготовлении и восстановлении деталей

машин путем применения специальных износостойких материалов, обеспечивающих полу-

чение покрытия с заданными физическими свойствами.

Среди износостойких материалов, обладающих высокой твердостью (выше твердости

абразива, т.е. 10000 МПа) и стойкостью к абразивному износу одними из наиболее перспек-

тивных являются порошки на основе систем WC-Co и WC-TiC-Cо, являющиеся основой спе-

ченных вольфрамсодержащих твердых сплавов, переработка отходов и дальнейшее исполь-

зование которых является актуальной проблемой машиностроения. Спеченные твердые

сплавы и меют в современном машиностроительном производстве очень большое значение.

Кроме наиболее распространенного применения этих материалов в качестве режущих, и зно-

состойких, буровых, штамповых в настоящее время все более широкое распространение по-

лучает использование твердых сплавов для работы при высоких температурах и в агрессив-

ных средах. Твердые сплавы выпускаются в виде пластин ок различных форм и размеров, по-

лучаемых и з карбидов тугоплавких металлов и металлов железной группы спеканием в при-

сутствии жидкой фазы. Основой спеченных твердых сплавов являются тугоплавкие и твер-

дые металлоподобн ые вещества, подробно описанные в ряде монографий. Эти соединения

(карбиды, бориды, нитриды, силициды), в большинстве своем имеют особую кристалличе-

скую структуру, характерную для фаз внедрения.

Одним из высокоэффективных и малоизученных методов получения порошков из от-

ходов твердых сплавов является метод электроэрозионного диспергирования (ЭЭД) [1].

Процесс ЭЭД представляет собой разрушение токопроводящего материала в резуль-

тате локального воздействия кратк овременных электрических разрядов между электродами,

находящимися в жидкой среде (рабочей жидкости).

Вследствие высокоскоростной закалки продуктов эрозии (частиц порошка) в приэлек-

тродных зонах, эти порошки по стр уктуре и физико-технологическим свойствам отличаются

от порошков, получаемых промышленными методами.

Целью настоящей работы являлось оценка химического состава порошков, получен-

ных из отходов спеченных вольфрамсодержащих твердых сплавов электроэрозионным дис-

пергированием.

Для выполнения намеченных исследований были выбраны отходы наиболее распро-

страненных в машиностроении марок твердых сплавов (ВК8 и Т15К6) и на эксперименталь-

ной установке [2] из них были получены порошки. Химический анализ полученных порош-

ков выполнялся по ниже представленной методике.

Определение общего углерода проводили по ГОСТ 25599.1-83 «Сплавы твѐрдые спе-

чѐнные. Методы определения общего углерода » газообъѐмным методом. С тандарт устанав-

V Международная научно-техническая конференция

«Современные проблемы машиностроения»

______________________________________________________________

146

ливает метод определения общего углерода при массовой доле от 3 до 20% в твердых спла-

вах и твѐрдосплавных смесях. Метод основан на сжигании пробы в потоке кислорода с по-

следующим поглощением образовавшейся двуокиси углерода раствором гидроокиси калия.

Содержание углерода определяют по разности между первоначальным объѐмом смеси газов

(СО

и О

) и объѐмом газа, пол ученного после поглощения углерода раствором гидроокиси

калия. Содержание кислорода определяли по ГОСТ 27417-87 «Порошки металлические. Ме-

тоды определения кислорода». На рис. 1 и 2 представлены спектрограммы сплавов ВК8 и

Т15К6, полученные на рентгеновском аппарате для спектрального анализа С ПЕКТРОСКАН

MAKC-GV.

Рис. 1. Спектрограмма порошка сплава ВК8

Рис. 2. Спектрограмма порошка сплава Т15К6

V Международная научно-техническая конференция

«Современные проблемы машиностроения»

______________________________________________________________

147

Процесс ЭЭД отходов т вердых сплавов ВК8 и Т15К6 протекает в рабочей жидк ости

(РЖ), в качестве которой использовались керосин осветительный и вода дистиллированная.

Прохождение электрического тока через охлаждающую жидкость влечет ее пиролиз, в ре-

зультате которого конечными продуктами распада являются водород, кислород и углерод.

Газы (Н

и О

) в процессе диспергирования выходят на поверхность охлаждающей жидкости,

в свою очередь углерод и частично кислород взаимодействуют с продуктами эрозии [3, 4].

Химические составы порошков, полученных методом ЭЭД из отходов спеченных

твердых сплавов марок ВК8 и Т15К6, а также исходных твердых сплавов представлены в

табл. 1 и 2.

Таблица 1

Химический состав порошков ВК8

Способ

получения

Со, %

общ

, %

своб

, %

В керосине

8,32

5,89

2,13

В воде

7,32

2,93

0,1

1,24

По ТУ 48-19-10.4-73

7,8-8,6

5,7-5,95

0,1

0,5

ПРИМЕЧАНИЕ: Остальное W

Таблица 2

Химический состав порошков Т15К6

Способ

получения

Со, %

общ

, %

своб

, %

ТiС, %

В керосине

5,4

9,5

6,21

5,1

В воде

4,5

3,12

0,471

7,6

По ГОСТ 3882-74

5,95

0,15

15,0

ПРИМЕЧАНИЕ: Остальное W

При электроэрозионном диспергировании происходит изменение структ уры, с остава

и свойств исходных материалов. Изменение химического состава обусловлено пере распре-

делением элемен тов по объему частиц при крист аллизации, диффузией элементов в РЖ и

реакциями диспергируемых материалов с РЖ и продуктами ее пиролиза.

Нео бходимо отметить, что процесс ЭЭД сопро вождается выделением сажи, что

можно визуально наблюдать при диспер гирован ии в воде, поскольку при нагревании WC

до температур 2000–2500 °С происходит испарение углерода, так как при высок их темпе-

ратурах WC и ТiС диссоциирует соо тве тственно на W, Тi и С, причем скорость испарения

углеро да выше скорости испарения вольфрама и ти тана [5]. Это отражается на увеличении

количества свобод ного углерода в поро шке, полученном к ак из Т15К6, так и из ВК8. А

также это о тмече но и на потере к оличества Тi по сравнению с исходным составом.

Отмечена также потеря некоторого количества кобальта, по сравнению с исходным

составом. Прохождение электрического тока через РЖ ведет ее пиролиз, в результате кото-

рого вода распадается на водород и кислород:

O = 2H

↑ + O

↑.

Можно предположить, что в ыделившийся в результате распада воды кис лород всту-

пает в реакцию с коба льтом, который находится на поверхност и с образованием различных

оксидов кобальта. Также можно предположить, что при диспергировании в воде имеет ме-

V Международная научно-техническая конференция

«Современные проблемы машиностроения»

______________________________________________________________

148

сто об разование твердого раствора кобальта в выс окоте мпе ратурных фазах карбида вольф-

рама. Поскольку β–WC и W

C и меют некоторые области гомогенности при высоких темпе-

ратурах (2 5 % (ат. ) для β-WC и 34 % (ат.) для W

C), то имеет место образование твер дого

раствора, когда в условиях существенного дефицита углерода атомы коб альта могут зани-

мать места атомов углерода.

При дисп ергировании в углеродсод ержащей жидкости – керосине в рабочей среде

содержится избыток свободног о углерода. В процессе порошкообразова ния в этой среде

диффузия угле рода твердого сплава уменьшается, и поэтому потери угле рода также

уменьшаются по сравнению с процессом порошкообразовани я в воде.

Нео бходимо отметить, что процесс Э ЭД сопровождается выделением сажи, ч то

можно визуально наблюдать при диспергирован ии в воде, поскольку при нагревании WC

до температур 20 00 – 2500 ˚С про исходит испарение углерода, так как при высоких тем пе-

ратурах WC и ТiС диссоциирует соответственно на W, Тi и С, причем скорость испарения

углерода выше скорости испа рения вольфрама и титана. Это отражается на увеличении ко-

личества свободного углерода в порошке, полученном как из Т15К6, так и из ВК8. А также

это отмече но и на поте ре количества ТiС по сравнению с исходным составом при диспер-

гировании в во де и керосине.

Таким образом, оценка химичес кого состава порошков, полученных метод ом ЭЭД

из отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов марок ВК8 и Т15К6, показала, что их

состав отличает ся от исх одного состава сплава и существенное влияние на него оказывает

среда диспергирования. Дисперги ров ани е порошков в дис тиллированной воде сопровожда-

ется увеличением количеств а свободного углерода в порошке. Диспергирован ие порошков

в керосине сопровождается увеличением количества общего углерода в порошке. Отмечена

также потеря некоторого количества кобальта в порошках, по сравнению с исходным со-

ставом, при диспергировании в воде.

Работа выполнена в р амках реализации Федеральной целевой программы «Научные

и научно-педагогические кадры и нновационной России» на 2009-2013 годы.

Литература

1. Агеев Е.В., Семенихин Б.А.Выбор метода получения порошковых материалов из

отходов спеченных твердых сплавов // Известия Самарского научного центра РАН. – Самара:

Изд-во Самарского науч. ц-ра РАН. – 2009. – Спец. вып.: Актуальные проблемы машино-

строения. – С. 12-15.

2. Агеев Е.В.и [др.] Разработка установки для получения порошков из токопроводя-

щих материалов // Известия Самарского научного центра РАН. – Самара: Изд-во Самарского

науч. ц-ра РАН. – 2009. – т. 11 (31), № 5(2).– С. 234-237.

3. Агеев Е.В., Агеева Е.В. Исследование химического состава порошков, полученных

из отходов твердых сплавов методом электроэрозионного диспергирования // Современные

инструментальные системы, информационные технологии и инновации: матер. IV Между-

нар. науч.-техн. конф.: в 2 ч. – Ч. 2. – Курск: КурскГТУ, 2006 – С. 146-150.

4. Агеев Е.В. Некоторые свойства порошков, полученных из отходов твердых сплавов

методом ЭЭД // Сварка и родственные технологии в машиностроении и электроник е: межву-

зов. сб. науч.тр. – Воронеж: ВГТУ, 2004. – С. 82-86.

5. Филимоненко В.Н., Марусина В.И.. Получение к арби дов вольфрама в и скровом

разряде // Электронная обработка материалов. −1980. − №6. − С. 47-50.

V Международная научно-техническая конференция

«Современные проблемы машиностроения»

______________________________________________________________

149

ЭЛЕКТРОЭРОЗИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛЬФРАМСОДЕРЖАЩИХ

ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ПОРОШКОВ

Е.В. Агеев

, к.т.н., доц., Б.А. Семенихин

инженер, Р.А. Латыпов

, д.т.н., проф.

Юго-Западный государственный университет

305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94.Тел. (4712) 58-71-16

Московский государственный вечерний металлургический университет

11250, г. Москва, ул. Лефортовский вал, 26

E-mail: ageev_ev@mail.ru

В конце XVIII века английским ученым Джоном Пристли было описано явление эро-

зии металлов под действием электрического тока. Было замечено, что при разрыве электри-

ческой цепи в месте разрыва возникает искра или более продолжит ельная электрическая ду-

га. Причем искра или дуга оказывает сильное разрушительное воздействие на контакты раз-

рываемой цепи, называемое электрической эроз ией. Электрической эрозии подвержены кон-

такты реле, выключателей, рубильников и других подобных устройств. Разрушение контак-

тов под действием электрической эрозии очень вредное явление. Много исследований было

посвящено устранению или хотя бы уменьшению такого разрушения контактов. Электриче-

ское разрушение металла наблюдал академик В.В. Петров в его известных опытах с электри-

ческой дугой. В работах Фарадея также описывается явление разрушения металла при элек-

трическом разряде. В конц е XIX и начале XX веков был опубликован ряд работ, специально

посвященных электрическому разрушению металлов. Из них особое внимание заслуживает

работа Бенедикса, в которой приводятся фотографии лунок в железе [1].

Во второй половине XX века к электрической эрозии возник особый практический

интерес, с одной стороны, в связи с широким внедрением конт акт ных реле, с другой сторо-

ны, в связи с изобретением в СССР Б.Р. Лазаренко и Н.И. Лазаренко [ 2, 3] и независимо от

них В.Н. Г усевым [4] электроэрозионных методов обработки металлов, получивших широ-

кое распространение и активно применяемых в наше время [5].

Поместив электроды в жидкий диэлектрик и размыкая электрическую цепь, Б.Р. Лаза-

ренко и Н.И. Лазаренко заметили, что жидкость мутнела уже после первых разрядов между

контактами. Они установили: это происходит п отому, что в жидкости появляются мельчай-

шие металлические шарики, которые возникают вследствие электрической эрозии электро-

дов. Ученые решили усилить эффект разрушения и попробовали применить электрические

разряды для равномерного удаления металла. С этой целью они поместили электроды (инст-

румент и заготовку) в жидкий диэлектрик, который охлаждал расплавленные частицы метал-

ла и не позволял им оседать на противолежащий электрод. В качестве генератора импульсов

использовалась батарея конденсаторов, заряжаемых от источника постоянного тока; время

зарядки конденсаторов регулировали реостатом. Так появилась первая в мире электроэрози-

онная установка. Электрод–ин струмент перемещали к заготовке. По мере их сближения воз-

растала напряженность поля в межэлектродном промежутке. При достижении определенной

напряженности поля на участке с минимальным расстоянием между поверхностями электро-

дов, из меряемым по перпендик уляру к обрабатываемой п оверхности и называемым мини-

мальным межэлектродным зазором, воз никал электрический разряд (протекал импульс) тока,

под действием которого происходило разрушение участк а заготовки. Продукты обработки

попадали в диэлектрическую жидкость, где охлаждались, не достигая электрода–

инструмента, и затем осаждались на дно ванны. Через некоторое время электрод–инструмент

прошил пластину, Причем контур отверстия точно соответствовал профилю инструмента.

Так, явление, считавшееся вредным, было применено для размерной обработки мате-

риалов. Изобретение электроэрозионной обработки имело выдающееся значение. К традици-

V Международная научно-техническая конференция

«Современные проблемы машиностроения»

______________________________________________________________

150

онным способам формообразования (резанию, литью, обработки давлением) прибавился со-

вершенно новый, в котором непосредственно использовались электрические процессы.

Первые исследования по применению электрической эрозии металла для получения

порошков относятся к 40-ым годам п рошлого столетия. В 1943 году Б.Р. Лазаренко и Н.И.

Лазаренко предложили использовать эффект электрической эрозии для получения высоко-

дисперсных порошков [6]. Несмотря на достаточно высокую производительность порошко-

образования, дисперсность порошка, воз можности регулирования гранулометрического со-

става и степени охлаждения, а также относительно невысокие энергетические затраты и эко-

логическую чистоту п роцесса, в отличие от других способов получения порошка из отходов

твердых сплавов, способ получения металлического порошка методом электроэрозионного

диспергирования (ЭЭД) не нашѐл широкого применения в промышленности. Это связано с

недостаточной изученностью строения и свойств порошков, а также закономерностей про-

цессов порошкообразования при электроэрозионном диспергировании отходов твердых

сплавов.

В н ашей стране и за рубежом такая технология вызвала первоочередной интерес для

получения химически чистой окиси алюминия. В ряде исследовательских работ было уста-

новлено, что методом ЭЭД можно получать порошки практически любых металлов и их

проводящих соединений. Отмечается, что порошки, получаемые этим методом, имеют сфе-

рическую форму частиц размером от 0,001 до 100 мкм. Причем, изменяя электрические па-

раметры процесса диспергирования можно управлять шириной и смещением интервала раз-

мера частиц.

В зависимости от среды диспергирования можно получать как химически чистые по-

рошки металлов, так и соедин ения металлов с элементами среды. В частности, диспергиро-

вание металлов в воде является перспективным способом пол учения порошков оксидов и

гидроксидов металла, а диспергирование в углеродсодержащих жидкостях приводит к боль-

шому процентному выходу соединения металла с углеродом. Используя различные способы

очистки, можно добиваться высокого процента выхода чистого металлического п орошка и в

случае взаимодействия металла со средой.

Одним из возможных применений способа ЭЭД является переработка в порошки от-

ходов трудноперерабатываемых металлических материалов, например инструментальных

материалов, титановых сплавов и др. В ча стности, авторами этот способ был использован

для переработки отходов вольфрамсодержащих спеченных твердых сплавов ВК8, Т15К6 и

МС137 (рис. 1 и 2).

Анализ исследовательских работ в области твердых сплавов показывает, что боль-

шинство из них связано с вопросом эк ономии содержащегося в них вольфрама. Этот вопрос

имеет весьма актуальное значение в связи с дефицитом, дороговизной и непрерывным рас-

ширением области применения вольфрама. С экономией вольфрама т есно связаны меро-

приятия по сбору отходов вольфрамсодержащих спеченных твердых сплавов и и х перера-

ботке.

Следует отметить, что способ ЭЭД начинает успешно конкурировать с другими спо-

собами получения порошков, в том числе и нанопорошков. Основные достоинства электро-

эрозионного диспергирования заключаются в хорошей управляемости, низкой энергоемко-

сти, экологичности процесса, высоких физико–механических характеристиках получаемых

порошков. Однако, большая часть установок для ЭЭД, созданных самими материаловедами,

отличаются большими несовершенствами, что не позволяет добиваться высокой производи-

тельности наряду с низкой энергоемкостью и стабильностью процесса.

Значительный объем работ в этом направлении был проведен в институте электроди-

намики академии наук Украины и в институте материаловедения Хабаровского научного

центра ДВО РАН, где был разработан целый ряд установок ЭЭД для лабораторных и про-

мышленных целей.