Поверхностное упрочнение инструментальных и конструкционных материалов комбинированными методами обработки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.01, кандидат технических наук Серебровская, Людмила Николаевна

• Серебровская, Людмила Николаевна
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Серебровская, Людмила Николаевна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5 ГЛАВА! ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ ИЗДЕЛИЙ И ИНСТРУМЕНТА ПРОМЫШЛЕННОГО И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО

НАЗНАЧЕНИЯ

1.1 Электроискровая обработка

1.2 Электроискровое легирование (ЭИЛ) металлических поверхностей

1.3 Применение электрофизических способов обработки для

улучшения деталей сельскохозяйственной техники

1.4 Электроакустическое нанесение покрытий (ЭЛАН)

1.5 Комбинированные методы обработки

1.5.1 Способ упрочнения с обработкой холодом

1.5.2 ЭИЛ, ЭЛАН плюс алмазное выглаживание

1.5.3 Лазерная обработка литых жаропрочных никелевых

сплавов и покрытий

1.6 Материалы для инструментов горячей обработки давлением

1.6.1 Основные требования, предъявляемые к штамповым материалам при горячем деформировании металлов

и сплавов

1.6.2 К выбору материала штампа

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ, УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО

УПРОЧНЕНИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Объекты исследования

2.2 Установки для поверхностного упрочнения металлов

и сплавов

2.2.1 Установка «ЭЛФА-541»

2.2.2 Сведения по технологии ЭИЛ

2.2.3 Влияние технологических параметров ЭИЛ на качественные показатели поверхностного слоя

2.2.4 Установка «ЭЛАН-З»

2.2.5 К выбору материала электрода и технологических параметров электроакустического напыления

2.3 Методы исследования

2.3.1. Оптическая, электроискровая и растровая микроскопия

2.3.2 Рентгеноструктурный и микрорентгеноспектральный анализы

2.3.3 Внутреннее трение

2.3.4 Испытания на жаростойкость и адгезию

2.3.5 Математические методы исследования

ГЛАВА III. ЭЛЕКТРОИСКРОВОЕ ЛЕГИРОВАНИЕ ШТАМПОВОГО И

РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

3.1 К выбору материала электрода для ЭИЛ

3.2 Оптимизация технологии ЭИЛ

3.3 Комбинированная обработка (ЭИЛ + криогенная обработка инструментальных сталей)

ГЛАВА IV. ИССЛЕДОВАНИЕ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ И ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ. ЛАЗЕРНАЯ И ФИНИШНАЯ

ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТИ КОМПОЗИТОВ

4.1 Особенности химического состава сплавов

4.2 Особенности структуры литейных жаропрочных сплавов

4.3 Характеристика сплава ЖСЗДК и его аналога с добавками диспрозия и гафния

4.4 Изучение кинетики процесса ЭЛАН и оптимизация параметров электроакустического напыления по эксплуатационным характеристикам

4.5 Информационное обеспечение технологических процессов формирования электроискровых и электроакустических композитов

4.6 Лазерная и финишная обработка сплава ЖСЗДК и композита (подложка сплав ЖСЗДК с электроакустическим покрытием из сплава ЖСЗДК с добавками диспрозия и гафния)

ГЛАВА V. РЕЗУЛЬТАТЫ КОМПЛЕКСНЫХ МЕТАЛЛОФИЗИЧЕСКИХ

ИССЛЕДОВАНИЙ БАЗОВЫХ КОМПОЗИТОВ

5.1 Исследование композита (подложка сталь У7 с электроискровым покрытием ВК6М)

5.2 Исследование композита после комбинированной обработки (алмазное выглаживание электроискровых покрытий)

5.3 Исследование композита (подложка сплав ЖСЗДК с электроакустическим покрытием из сплава ЖСЗДК с добавками диспрозия и гафния)

5.4 Внутреннее трение композиционных материалов, полученных электроакустическим нанесением покрытий из жаропрочных литых сплавов

ЖСЗДК с добавками диспрозия и гафния

ВЫВОДЫ

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Поверхностное упрочнение инструментальных и конструкционных материалов комбинированными методами обработки»

ВВЕДЕНИЕ

В комплексе главных задач, поставленных рыночной экономикой, особое место принадлежит интенсификации как общественного, так и частного производства, его коренному технологическому перевооружению.

Решение этих задач невозможно без внедрения новейших достижений современной техники, высокоэффективных технологических процессов, построенных на базе гибких производственных систем (ГПС), существенного повышения качества изделий всех отраслей машиностроения. Непрерывно возрастающие требования к качеству выпускаемой техники связаны с необходимостью повышения точности и надежности, долговечности и ресурса, которые в значительной мере определяются эксплуатационными свойствами отдельных узлов и деталей (износостойкость, антифрикционные свойства, жаропрочность и жаростойкость, усталостная прочность, контактная жесткость, устойчивость к эррозионному воздействию и т.д.), которые в свою очередь зависят от состояния поверхностей и приповерхностных объемов рабочих участков деталей.

Использованием современных технологических методов и средств удается формировать требуемое условиями эксплуатации состояние поверхностного слоя, обеспечивая управление фазовым составом и структурой, твердостью и уровнем остаточных напряжений, микрогеометрией и прочее. Среди методов такого целенаправленного воздействия на поверхностный слой широкие перспективы имеют способы электроискрового легирования (ЭИЛ) и электроакустического напыления (ЭЛАН). Привлекательность этого метода обусловлена его универсальностью, технологической надежностью и стабильностью, локальностью, малым расходом энергии, отсутствием объемного нагрева материала, простотой автоматизации и «встраиваемости» в технологический процесс изготовления деталей.

В последние годы разработано оборудование, в том числе с числовым программным управлением, выполненным на микропроцессорной базе, существенно повышающее производительность, обеспечивающее формирование

сплошных, прочно связанных с подложкой слоев с заданными элементным составом и свойствами.

Успехи, достигнутые в данном направлении, позволяют с новых позиций рассмотреть технологические возможности и эффективность ЭИЛ и ЭЛАН. Сфера использования этих способов может быть расширена на ответственные детали, выполняющие свои функции в самых разнообразных условиях эксплуатации для обеспечения сопротивления износу, фреттинг-коррозии, эрозионной стойкости, жаропрочности, жаростойкости и прочее.

Для этого необходимо найти пути устранения таких недостатков электрофизического метода обработки, как снижение усталостной прочности, повышенная шероховатость, несплошность, микротрещины и другие дефекты. К таким путям могут быть отнесены: оптимизация режимов обработки, подбор материалов легирующих электродов, нанесение многослойных композиций, комбинирование с другими методами упрочнения, например, поверхностным пластическим деформированием, нанесением покрытий, лазерной обработкой, применением защитных средств и специальной подготовки поверхностей под легирование.

ГТЧ Ч-» V/

Таким образом, актуальной задачей современного машиностроения является разработка и исследование технологий комбинированных методов обработки инструментальных и конструкционных материалов, обеспечивающих поверхностное упрочнение, что позволит их использовать для повышения надежности и долговечности инструментального, прессового инструмента, а также конструкционных деталей и узлов различного назначения.

В связи с этим тема диссертации, посвященная поверхностному упрочнению инструмента, деталей и узлов различного назначения путем создания композиционных покрытий комбинированными методами обработки для повышения их эксплуатационных характеристик, является актуальной в научном и практическом плане.

ГЛАВАI

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ ИЗДЕЛИЙ И ИНСТРУМЕНТА ПРОМЫШЛЕННОГО И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

В условиях рыночного производства возросла необходимость использования электрофизических способов обработки металлов и сплавов, особенно инструментального назначения. Это связано с очень высоким ростом цен, поэтому очень важно для экономии металла и средств на его производство использовать различные методы повышения стойкости. В этом случае перспективно применение электроискрового способа обработки, открытого в середине 40-50 годов / 1 /.

За прошедшие годы появилась и развилась новая отрасль технологии ма-шино - и приборостроения, получившая название электротехнологии 121.

Появились новые виды и разновидности ее, основанные на различных физико-химических процессах энергетического воздействия на твердое тело, расширилась область их применения, увеличились масштабы внедрения.

Во многих случаях может быть использовано нанесение тугоплавких материалов на поверхности менее дефицитных и пластичных материалов. Такое сочетание пластичной основы и покрытия из высокопрочных, износостойких, но хрупких композиций позволяет создавать новые материалы с заданными свойствами.

Для упрочнения и нанесения защитных покрытий весьма перспективными являются электрофизические способы обработки материалов, основанные на использовании концентрированных потоков энергии, таких, как электронные и лазерные лучи, низкотемпературная плазма, импульсные разряды и т.д.

Известно применение следующих электрофизических способов и комбинированных методов обработки для повышения стойкости изделий:

1) электроискровая обработка металлов (ЭИО);

2) электроискровое легирование (ЭИЛ) и локальное электроискровое нанесение покрытий (ЛЭН);

3) ЭИЛ, ЛЭН с обработкой холодом;

4) электроакустическое нанесение покрытия (ЭЛАН);

5) ЭЛАН с последующим алмазным выглаживанием.

1.1 Электроискровая обработка.

ЭИО, впервые предложенная Б.Р. и Н.И.Лазаренко /1,3/, основана на явлении разрушения металла (электрическая эрозия) и сильном кратковременном электрическом искровом разряде. Развивающиеся в узком канале высокие температуры вызывают плавление металла электродов и частичное его испарение. Применение жидкости в межэлектродном промежутке повышает переходное сопротивление искра-металл и способствует ускоренному протеканию процесса. В качестве рабочей жидкости применяют керосин или любые другие жидкости, не проводящие ток.

Если в качестве анода будет электрод-инструмент, а катод-деталь, то происходит упрочнение и наращивание металла на поверхности детали. Существуют конденсаторные и безконденсаторные схемы. При конденсаторной схеме искровые разряды возникают в момент разрядки конденсаторов при напряжении 100-150 В. Во втором случае периодическое возникновение искровых разрядов происходит благодаря возвратно-поступательному движению электрода-инструмента, препятствующего стабилизации электрического разряда. При возвратно-поступательном движении электрод-инструмент периодически прикасается к детали. Такой способ обработки называется контактным. Когда электрод-инструмент находится от детали с некоторым зазором, способ обработки называется бесконтактным.

Восстановление изношенных деталей наращиванием металла с одновременным упрочнением проводится при помощи конденсаторных установок, работающих контактным способом с электромагнитным вибратором. В данных установках электроинструментом является анод, а восстанавливаемая деталь -катод. Работа идет без применения рабочей жидкости.

1.2 Электроискровое легирование металлических поверхностей.

В общей классификации электрофизических способов ЭИЛ отнесено к электроискровой обработке с преимущественным разрушением материала анода и переносом продуктов эрозии на поверхность катода, сопровождающимся образованием поверхностного слоя измененной структуры и состава.

Сущность ЭИЛ заключается в обогащении легирующими элементами обрабатываемой поверхности в процессе контактного переноса материала электрода и последующего его проникновения в металл обрабатываемого изделия.

Процесс основан на использовании действия электрического импульсного разряда, проходящего между электродами, в результате которого наблюдается направленный выброс материала.

В процессе ЭИЛ в газовой среде возникает периодический электрический разряд, сопровождающийся мгновенным освобождением электрической энергии, резким возрастанием температуры канала искры и ионизации межэлектродного промежутка. В результате материал электрода разрушается по границам зерен за счет их расплавления и эти частицы перемещаются к поверхности обрабатываемого изделия.

При бомбардировке частицами твердого сплава в поверхностных слоях материала подложки развивается микропластическая деформация, приводящая к существенному измельчению размеров зерен подложки и образованию деформированного подслоя.

Благодаря значительной гамме материалов, которые можно использовать при ЭИЛ (возможно применение любых токопроводящих материалов), участию межэлектродной среды в процессе формирования поверхностных слоев, им можно в широких пределах изменять механические, термические, электрические, термоэмиссионные и другие свойства рабочих поверхностей деталей.

К основным особенностям ЭИЛ следует отнести локальную обработку поверхности (легирование можно осуществлять в строго указанных местах радиусом от долей миллиметра и более, не защищая при этом остальную поверх-

ность детали), высокую прочность сцепления нанесенного материала с основой, отсутствие нагрева детали в процессе обработки; возможность использования в качестве обрабатывающих материалов как чистых металлов, так и их сплавов, металлокерамических композиций, тугоплавких соединений и т.д.; диффузионное обогащение поверхности катода составными элементами анода без изменения размеров детали-катода; отсутствие необходимости специальной предварительной подготовки обрабатываемой поверхности.

Несмотря на некоторые недостатки: малую толщину формируемого слоя (0,1-0,2 мм), его высокую шероховатость и пористость, относительно низкую

л

производительность обработки (10-20 см /мин), невозможность использования нетокопроводящих материалов и т.д., этот процесс, получив в последние годы дальнейшее развитие, все больше привлекает внимание исследователей и все шире применяется в различных сферах производства. Процесс ЭИЛ происходит по КС-схеме, а коммутация разрядной цепи осуществляется вибрацией анода с ручным вибратором.

В настоящее время выпускаются установки типа «ЭФИ», «Элитрон». Они имеют достаточно широкий диапазон по энергии разряда, их технологические характеристики отличаются друг от друга в зависимости от задач, для решения которых они созданы.

При ручном электроискровом легировании высокочастотный процесс не может полностью реализовать свои технологические возможности, так как коммутирующее устройство-вибратор из-за инерционности механических частей обеспечивает стабильность колебаний немногим более 100 Гц. Более интенсивное и качественное формирование слоев может быть обеспечено при больших частотах следования импульсов.

Удачное решение механизированного и автоматизированного высокочастотного ЭИЛ было предложено болгарскими специалистами, которые, отказавшись от вибрации электрода-инструмента, используют вращающийся со скоростью 600-4000 об/мин анод стержневого типа малого поперечного сечения (0,51 мм). При этом независимый генератор импульсов возбуждает искровые раз-

ряды между торцом вращающегося анода и обрабатываемой поверхностью. Длительность импульсов тока 2-3 мкс. Необходимый межэлектродный промежуток поддерживается автоматически с помощью следящих систем.

Принципиальное отличие метода ЛЭН от ЭИЛ в том, что процесс легирования происходит без контакта электродов.

Упрощенная модель ЭИЛ состоит в том, что при сближении электродов напряженность электрического поля увеличивается и на некотором расстоянии этого достаточно для возникновения искрового электрического разряда. Через возникающий сквозной канал сфокусированный пучок электронов падает на анод и передает свою кинетическую энергию поверхностному слою. В результате этого от анода отделяется капля расплавленного металла, которая движется к катоду, опережая движущийся анод. Отрываясь от анода, капля нагревается - закипает и «взрывается». Цепь прерывается, сжимающие усилия электромагнитного поля исчезают, а образовавшиеся частицы летят широким фронтом. Расплавленные частицы, достигнув катода, свариваются с ним и частично внедряются в его поверхность. Вслед за частицами движется электрод. Через раскаленные, лежащие на катоде частицы, проходит второй импульс тока, сопровождающийся механическим ударом движущейся массы анода. Механический удар по раскаленной массе материалов проковывает покрытие. В это же время между частицами и материалом катода возникают химические реакции. Далее анод движется вверх, а на поверхности катода остается прочно соединенный с ним слой материала анода.

Из этого следует, что перенос материала анода происходит с момента межэлектродного промежутка до соприкосновения его с поверхностью катода; с момента пробоя и до соприкосновения электродов происходит два импульса тока; вещество переносится в жидко-капельном состоянии. Следует отметить, что данная модель ЭИЛ разработана применительно к «чистому легированию», т.е. для случая высоких напряжений и небольших значений токов короткого замыкания (7< 10-20 А). Для "грубого легирования" (I к.з.> 10А и х.х. < 50-60 В)

описанная модель требует некоторых уточнений в связи с незначительной величиной пробивного расстояния между электродами.

При построении модели не рассматриваются процессы, происходящие при расхождении электродов. Спорно утверждение о переносе эродированного вещества только в жидко-капельном состоянии. Как показали исследования, при электроискровой обработке в продуктах эрозии обнаруживаются частицы, образовавшиеся как из жидкой фазы, так и паровой, а также в результате хрупкого разрушения материала анода. Е.Я.Улицкий* трактует механизм процесса электроискрового нанесения покрытий несколько иначе. По его мнению, после пробоя межэлектродного промежутка участок анода, пораженный импульсом, мгновенно расплавляется, вследствие чего межмолекулярные связи материала ослабляются. Динамические силы (плюс сила тяжести) вырывают расплавленную частицу, устремляя ее в направлении катода. Так как характер разряда периодический быстрозатухающий, то при обратной полуволне тока описанное явление повторяется на катоде. Летящие с анода и катода навстречу друг другу частицы встречаются. Частицы материала при столкновении разлетаются в окружающую среду. При этом считается, что часть материала анода переходит на катод, а некоторая часть материала катода на анод. Количество материала, перешедшего с анода на катод (и наоборот), по его мнению, зависит от физических свойств материала электродов.

По данной схеме процесса электроискрового легирования перенос материала рассмотрен без связи с вибрацией электрода (т.е. без учета изменения межэлектродного зазора от максимума до нуля). Представление о том, что соотношение эрозии анода и катода определяется только их физическими свойствами, противоречат многочисленным исследованиям, авторы которых указывают на преимущественное разрушение анода.

Существует три представления о физической природе механизма эрозии: электромеханическая, электротермическая и электродинамическая. В основе

* Улицкий Е.Я. Электроискровые покрытия: Автореферат диссертации канд. техн. наук. - М.: МАТИ: 1947 г,-26 с.

первой теории лежит учет чисто механических факторов, являющихся следствием разряда, в основе второго-учет тепловых процессов, развивающихся под действием импульсного разряда.

Школа Б.Р.Лазаренко придерживается электродинамической теории физической природы электроискровой эрозии.

Механизм электрической эрозии объясняется следующим образом. Удар электронного пучка о твердую металлическую поверхность вызывает механическое разрушение кристаллов металла. Вследствие того что длительность всего процесса прохождения электрического тока мала, электронный пучок успевает расплавить и довести до весьма высокой температуры определенный небольшой объем анода. Поскольку при этом плотность тока достигает громадной величины, значительно превосходящей величину, при которой действует механизм проводимости свободными электронами, электродинамические силы выбрасывают в межэлектродное пространство весь расплавленный и размягченный объем металла. Электрический импульс, протекающий между двумя находящимися в жидкости электродами, вызывает направленный взрыв металлической поверхности анода, в результате на аноде образуется лунка, а выброшенный металл в виде порошка оседает в жидкости. Материал анода эродируется не только в виде жидкости или пара, но и в виде (одновременно) хрупких разрушений.

Как видно, ЭИЛ И ЛЭН являются современными и перспективными электрофизическими способами повышения эксплуатационных характеристик штампового и режущего инструмента, деталей и узлов различного назначения.

Начиная с 50-х годов, способы ЭИЛ и ЛЭН нашли широкое применение во всех отраслях народного хозяйства бывшего СССР, где сформировались несколько научных школ, активно участвующих в развитии данного научного направления.

В первую очередь это украинская школа (руководители Лазаренко Б.Р. и Н.И.Лазаренко, Верхотуров А.Д. и др) /1,3-6, 8, 10-11, 13, 15-17, 19, 22-25, 2832, 36-38, 40-41, 49-51, 55/; российская /7, 9, 14, 18, 30, 33, 34-35, 42-48, 52-54,

56-59/ и молдавская /12, 20, 26/ школы. Достаточно большое внимание данному вопросу уделяют иностранные ученые.

С целью получения заданных триботехнических свойств, улучшения качества покрытий, увеличения толщины наносимого слоя ученые разрабатывают различные способы совершенствования электроискрового легирования.

Так авторы Покровский A.M. и др. (авт. св. №250341) предлагают способ электроискрового легирования вибрирующим электродом, при котором амплитуду вибрации электрода автоматически регулируют в зависимости от состояния параметров процесса (изменение рабочего тока генератора или напряжения на электродах). Таким образом исключают влияние случайных факторов на величину рабочего промежутка и повышают производительность процесса, улучшают качество обработанной поверхности.

Авторы Бакуто И.А. и др. (авт. св. №474418) с целью получения равномерного толстослойного покрытия температуру легирующего электрода поддерживают в пределах 10-30 % от температуры плавления его материала, а температуру изделия не выше 200° С. Необходимый термический режим электрода и изделия достигается разогревом электродов импульсными разрядами тока в ходе технологического процесса. Покрытия наносят без относительного перемещения электрода по поверхности изделия, поэтому площадь нанесения покрытий получается равной контактирующей площади обрабатываемого электрода. Аноду сообщают непрерывные колебания и движение подачи в направлении изделия.

В Донецком ПКТИ /62/ проведены исследования по разработке технологии электроискрового упрочнения металлорежущего инструмента. Упрочнение производили на сверлах, концевых и дисковых фрезах из сталей Р6М5 и Р18, отрезных и проходных резцах из сплава Т15К6, специальных развертках из Р6М5 и долбяках из Р18. В результате экспериментов установлено, что для упрочнения инструмента из быстрорежущей стали наилучшим из апробированных электродов является сплав ВКЗ, затем ВК6 и вольфрам. Хорошие результаты показали при упрочнении твердосплавных инструментов графитовые элек-

троды марок ЭГ-4 и КП-6. В результате упрочнения стойкость сверл повысилась в среднем в 5 раз, фрез - в 4 раза, резцов - в 3,2 раза, разверток - в 3 раза, долбяков - в 3,4 раза. Инструменты, упрочненные электроискровым методом, работают при повышенных скоростях резания и подачах.

В литературе есть сведения об упрочнении сверл из быстрорежущей стали Р6М5 безвольфрамовыми твердыми сплавами, в частности Т15К6 /44, 63/.

При обработке отверстий в заготовках из стали СтЗ сверла с покрытием толщиной 15 мкм показали стойкость в 1,3 раза больше, чем неупрочненные сверла. При обработке отверстий в заготовках из стали 45 стойкость сверл с покрытием толщиной 15 мкм была в 2 раза выше, чем стойкость сверл без покрытия.

В Пензенском политехническом институте на установке для ЭИЛ, созданной совместно с ИПМ АН УССР, упрочняли резцы быстрорежущей стали Р5К6 твердым сплавом ВК8 /64 /. Стойкость их при этом повысилась в 3-5 раз, причем работали они в условиях ударных нагрузок (обработка кулачков распределительного вала).

Электроискровые покрытия наносили и на холодно-высадочный инструмент. Исследования по упрочнению гаммы пуансонов и матриц комплекта штырей и втулок, с использованием электрода из сплава Т15К6, после шести месяцев работы на линии в 4-5 раз меньше, чем контрольного, т.е. обработанного традиционно цементированием на глубину 0,8-1,0 мм /65/.

ЭИЛ валков трубопрошивных станков и валков установки продольной прокатки (труб сталь 45 и 60ХГ) соответственно твердым сплавом ВК8 повысило их износостойкость в 1,5 раза /66/. Часто ЭИЛ позволяет не только упрочнить поверхностный слой и повысить стойкость изделий, но и произвести замену материала на менее дорогостоящий. Так с целью замены широко используемой для инструмента стали У8 сталью 45 для изготовления вставок применили ЭИЛ, чтобы создать необходимый комплекс служебных характеристик /22/. Упрочнение проводили на установке ЭФИ-46А на воздухе твердым сплавом ВК2.

Стойкость применяемых для затяжки винтов крестообразных вставок, изготовленных из стали 45 и упрочненных сплавов ВК2, по описанной технологии более чем в 1,5 раза превысила стойкость вставок из стали У8.

В металлургическом и сельскохозяйственном институтах Днепропетровска разработана технология ЭИЛ изнашиваемых поверхностей цанг, используемых в станках-автоматах и работающих в условиях сухого трения и высоких контактных нагрузок /35/. Электроискровое упрочнение производили на установке чистового легирования типа ЭФИ-100М. В качестве материала для ЭИЛ применяли эвтектический сплав системы Ре-В-Сч-С. Применение боридных электроискровых покрытий позволило использовать для изготовления цанг вместо легированной стали 9ХС - углеродистую У8. Толщина полученного покрытия составляла 35 мкм. Срок службы комплекта цанг повысился с 32 до 160 часов, эксплуатационная стойкость возросла в 5 раз.

Получаемые электроискровые покрытия не всегда отвечают предъявляемым к ним требованиям по шероховатости.

В таких случаях приходится прибегать к дополнительной обработке: алмазному выглаживанию, лазерному излучению /67-70/ и др. Для дальнейшей обработки напыленного слоя применяют электромеханическую обработку /71,72/. Упрочнение инструмента графитовым электродом после твердосплавного позволяет снизить шероховатость с 4-5-го до 6-7-го класса /73/.

С целью улучшения качественных характеристик легированного слоя применяют предварительную физико-механическую обработку (ФМО) непосредственно легируемой поверхности перед нанесением на нее покрытия и также последующую ФМО самого покрытия /37/. Она заключалась в механическом нанесении на поверхность высокодисперсного соединения графита. Покрытия наносили на установке «Элитрон-10» на сталь марок 50, 55, 39 ХГС; в качестве материала анода использовали твердые сплавы - безвольфрамовый ТКНА20 и стандартный ВК6М.

В качестве электродов для ЭИЛ используются различные материалы: металлы, карбиды и другие тугоплавкие соединения, твердые сплавы.

Физико-химическая природа материала электрода и режим обработки оказывают определяющее влияние на формирование структуры легированного слоя - его сплошности, шероховатости, микрорельефа, химического состава. Работа /19/ посвящена исследованию поверхности стали после ЭИЛ ее тугоплавкими карбидами с тем, чтобы установить взаимосвязь поверхностных структур с длительностью обработки и особенностями межатомных взаимодействий в легирующем карбиде. При этом увеличение стойкости составляет до 200%.

В работах /30-31/ авторы делятся сведениями по эксплуатации установок типа ЭЛФА, опытом проверки выходных параметров импульсов тока, регулировки системы слежения.

Рекомендуемая обработка в два прохода в прямом и обратном направлениях при максимальной скорости вращения электрода. Первые два прохода обеспечивают наибольший перенос материала катода.

Испытания показали, что для инструмента, упрочненного на различных энергетических режимах ЭЛФА, имеется своя оптимальная скорость резания. Эксплуатация инструмента на этих скоростях резания позволяет повысить стойкость в 1,5-6 раз. Каждый режим ЭИЛ характеризуется определенной скоростью резания, при которой стойкость инструмента максимальна /59/.

На стойкость инструмента, упрочненного ЭИЛ, влияют скорость резания и параметры качества поверхностного слоя: шероховатость и процентное содержание легирующих элементов.

Работа /32/ посвящена изучению кинетики эрозии электрода, формирования легированного слоя и его свойств в широком диапазоне технологических режимов ЭИЛ стали Р9К5 на установке ЭЛФА-541. В качестве материала легирующего электрода использовали твердые сплавы на карбидной и нитридной основах - стандартный ВК6М и безвольфрамовый НЦХН 45.

Исследования показали, что безвольфрамовый сплав НЦХН 45 превосходит стандартный ВК6М по эффективности процесса ЭИЛ, не уступая ему по величине шероховатости легированного слоя.

Установлено, что формирование легированного слоя определяется кинетикой /48/ процессов переноса материала анода на катод и его разрушения в результате эрозии катода в жидкопаровой и твердой фазах под воздействием многократных искровых разрядов. Установлен эффект «вторичного» нагрева электрода, который можно использовать для повышения эффективности ЭИЛ.

1.3 Применение электрофизических способов обработки для улучшения деталей сельскохозяйственной техники.

Интенсификация режимов работы современных сельскохозяйственных машин (в дальнейшем СХМ) и аппаратов требует совершенствования существующих и разработки новых конструкционных материалов с повышенными механическими и эксплуатационными характеристиками. В ряде случаев увеличение работоспособности и ресурса рабочих органов и ответственных деталей достигается нанесением специальных покрытий на их поверхности.

Большой износ в сельскохозяйственном производстве имеют следующие рабочие органы: лемеха, отвалы плугов, лапы культиваторов, ножи сенокосилок, комбайнов и т.д.

Известны и используются для улучшения эксплуатационных свойств СХМ следующие способы электроакустического метода обработки металлов и сплавов.

Электроискровое прожигание основано на явлении разрушения металла при электрическом искровом разряде, развивающегося в узком канале. Высокие температуры в нем вызывают плавление металла электродов и частичное его испарение. В качестве анода используют электрод-инструмент, а в качестве катода деталь. При этом происходит одновременно упрочнение и наращивание металла на поверхности детали /1-3/. В литературе рассмотрен вопрос электроискрового упрочнения лемехов на аппаратах ЦНИИТМаш ИЕ-2М, дающее удачное сочетание чистоты поверхности, глубины и твердости слоя. При этом глубина слоя составляет 0,8... 1,6 мм, а микротвердость 7000...8000 Н/мм . Уп-

рочнение поверхности на лезвиях лемехов с верхней и нижней стороны производилось на ширину 12... 15 мм.

Были сделаны следующие выводы: электроискровое упрочнение лемехов вдоль главной режущей кромки феррохромом и сплавом ВК-3 увеличивает срок их службы в 2-3 раза.

В работе /46/ приведены сведения по повышению стойкости ножей фрезерных почвообрабатывающих машин методом электроэрозионного легирования. В результате легирования ножей на установке ЭФИ-46А (электроды из сплава ВК6М, ток короткого замыкания 4,2...4,7 А) их стойкость увеличилась на 30-50%.

В настоящее время разработана технология электроискрового восстановления шестерен и других деталей коробки передач автомобилей ЗИЛ-130, самосвалов ММЗ-555 /58/. Использовались установки типа «Элитрон» и «ЭФИ». В качестве электродов использовали сплавы Т15К6, ВК8 и др. Ресурс шестерен синхронизатора коробки передач увеличился в 2-3 раза после ЭИЛ на торцах зубьев и прилегающих к ним участках шириной З...4мм при обработке током 10...12А электродом из твердого сплава Т15К6. В работе /60/ проведена оптимизация параметров поверхностного слоя формируемого ЭИЛ.

Износостойкость упрочненных деталей автомобилей возрастает в 1,5...браз.Наибольшая износостойкость наблюдается при упрочнении сплавов Т15К6, однако при этом могут наблюдаться сколы и трещины.

Электроискровым легированием /61/ были упрочнены поворотные кулачки (ЗИЛ-130), посадочные места под подшипники с помощью электродов из сплава ВК8, обеспечив толщину 0,06...0,08 мм при токе 35-40А. Для восстановления изношенных поверхностей использовали электроды из углеродистой и низколегированной стали (40Х), обеспечив толщину до 0,2 мм, максимальный рабочий ток составлял 110...120А. Эта обработка позволила восстановить до исходного уровня усталостную прочность.

Очень интересны эксперименты с упрочнением поверхностей деталей из алюминия. Сложность в обработке состоит в том, что эффективность формирования легированного слоя на алюминиевых деталях очень мала.

Снижение эффективности ЭИЛ алюминиевых сплавов обусловлено наличием на поверхности оксидной пленки малой электропроводности и повышенным значением рабочего тока.

Легирование алюминиевых деталей проводили сплавами Д16Г, АМТ2, медью. Характерной особенностью покрытий при этом является формирование отдельных островков, так как они делают оптимальную износостойкость. Хорошие результаты были получены для сплавов Д16и АЛ4 ЭИЛ твердым сплавом Т15К6. Оптимальное время легирования 3 мин/см исследования показали, что при ЭИЛ получают плотное покрытие из твердого сплава равномерной толщины, имеющее хорошее сцепление с основой. Его твердость в 5-6 раз повышает твердость основы. Результаты исследований рекомендуют широкое применение ЭИЛ алюминиевых сплавов, в частности для упрочнения опор коренных шеек колен вала блоков цилиндров автомобиля УАЗ-469. Износостойкость упрочненных деталей на 37% превышает износостойкость серийных.

Известны попытки восстановления деталей грузовых автомобилей, таких как: чашка дифференциала, боковая крышка редуктора, ступица передних и задних колес, стакан ведущего зубчатого колеса заднего моста, поворотный кулак переднего моста, корпус коробки передач /74/.

При восстановлении поворотного кулачка покрытие наносили одновременно на цилиндрические посадочные поверхности под подшипники качения, используя установку «Элитрон 347». При упрочняющей обработке применяли электроды из твердого сплава ВКЗ, что обеспечивало толщину покрытия 0,06...0,08 мм. При восстановлении изношенных поверхностей максимальный ток был велик и составил 110-120А. Электродами служили пластинки из углеродистой или низколегированной стали. Полученная толщина покрытия 0,2 мм /37/.

Исследователи ищут пути повышения эффективности поверхностного упрочнения при ЭИЛ /25, 34/, пути его интенсификации /53, 58, 76-77/.

Ряд недостатков сдерживает применение ЭИЛ для упрочнения деталей машин, работающих в условиях циклического ударного нагружения и вибраций. Вредные остаточные напряжения, микротрещины, неоднородность слоя по толщине и механическим свойствам приводит к снижению характеристик усталостной прочности и ограниченной долговечности на 40 % и более.

1.4 Электроакустическое нанесение покрытий.

Для повышения эксплуатационных характеристик покрытий используется дополнительное воздействие в виде лазерного поверхностного нагрева /67/, поверхностного пластического деформирования /68,69/ и ультразвукового выглаживания (УЗВ) /34/ и др. /34, 75/. Наиболее существенное повышение износостойкости (почти в 2 раза по сравнению с ЭИЛ) достигнуто при комбинации ЭИЛ с УЗВ.

Также применяют способ нанесения покрытия, включающий ЭИЛ металлических изделий твердыми сплавами и последующее поверхностное пластическое деформирование /72/. С целью улучшения сцепления наносимого износостойкого слоя с основой перед ЭИЛ изделие подвергают воздействию ультразвука и последующему рекристаллизационному отжигу /12/.

Совмещение теплового и механического воздействия легирующего электрода на поверхность заготовки при ЭИЛ обуславливает высокую степень упрочнения по уровню энергии, запасаемой модифицированным слоем, и его хорошую сцепляемость с материалом основы.

Ультразвуковое воздействие при длине волны больше характерного размера зерен оказывается эффективным, если амплитуда колебаний обеспечивает отрыв дислокаций от точек закрепления, но не превышает значений, соответствующих растормаживанию источников Франка-Рида.

Если в рассмотренном случае эффект упрочнения достигается за счет последовательного применения ЭИЛ и ультразвукового воздействия, то примене-

ние установки для электроакустического напыления (ЭЛАН-3) позволяет достичь этого в один прием /см. главу 2/.

Установка ЭЛАН-3 предназначена для напыления-легирования рабочих поверхностей режущего инструмента как твердыми сплавами, так и другими металлами и сплавами с целью придания им повышенной твердости и износостойкости.

Процесс электроакустического напыления-легирования основан на использовании энергии ультразвука и энергии электроискрового разряда.

С целью улучшения качества покрытия деталь-катод подвергают вибрации /18/. Повышения качества покрытия достигают путем воздействия на механизм образования дислокаций с получением мелкодисперсного слоя интерме-таллидов.

Повышение эффективности поверхностного упрочнения достигается применением комплексных технологических процессов.

С целью повышения эксплуатационных характеристик композитов рассмотрены возможности дополнительного воздействия в виде лазерного облучения, поверхностного пластического деформирования и криогенной обработки.

1.5 Комбинированные методы обработки.

1.5.1 Способ упрочнения с обработкой холодом.

У закаленной стали в структуре имеется некоторое количество относительно мягкого остаточного аустенита (Аост), обусловленного ее химическим составом и режимом термообработки. Результатом этого является ухудшение физико-механических свойств, изменение размеров во времени, ухудшение качества поверхности инструментов. Отпуск, применяющийся для устранения остаточного аустенита или его уменьшения, часто мало эффективен.

Известен способ упрочнения стали путем обработки холодом (криогенной обработки) /78/, в результате которого обеспечивается улучшение механи-

ческих свойств инструментов из инструментальных и быстрорежущих сталей. Повышение твердости, прочности, износостойкости и режущих свойств, улучшение качества поверхности достигаются за счет более полного мартенситного

превращения и, как следствие этого, уменьшения мягких аустенитных участи и 1

ков, препятствующих получению однородной зеркальной поверхности при финишных операциях.

Известно, что при назначении обработки холодом для каждой конкретной марки стали необходимо учитывать следующие особенности, определяющие необходимость ее применения.

Для стали У7 повторное охлаждение должно быть при температуре -55~50°С. Охлаждение ниже этой температуры не вызывает дальнейшего превращения аустенита.

Время выдержки при низкой температуре практически не влияет на результаты обработки.

Распад Аост и превращение его в мартенсит происходят в определенном интервале температур. Так для стали У7 точка начала мартенситного превращения Мн=300-250°С, конца Мк= -50°С. Охлаждение ниже Мк не влияет на кинетику превращения аустенита в мартенсит и на количество остаточного аустенита. На количество Аост существенное влияние оказывает скорость охлаждения в интервале температур мартенситного превращения. С увеличением этой скорости количество Аост уменьшается.

В сталях с содержанием углерода более 0,6% с увеличением температуры закалки, чем больше аустенит насыщен углеродом, тем значительнее должен быть интервал во времени между закалкой и обработкой холодом.

Стабильность структурного состояния материала и, соответственно, изменение размеров инструмента из него в результате аустенитно-мартенситных превращений определяются опытным путем для каждой марки стали в зависимости от режимов предыдущей термообработки и конфигурации детали или изделия.

Анализ литературных данных, проведенных для стали У7, показал, что после стандартной ТО количество Аост = 10-12%, а при криогенной обработке после охлаждения Мк = 20 и -55°С количество Аост уменьшается от 5 до 1% соответственно с приростом твердости НЯС после охлаждения при Мк = -55 °С в 0,5 раза.

Быстрорежущая сталь Р6М5 в результате закалки 1270-1290°С после охлаждения до Мк=-80°С с последующим однократным отпуском при 560°С имеет НЯС 63-65 и Аост 3-5%.

1.5.2 ЭИЛ, ЭЛАН плюс алмазное выглаживание.

Интерес к алмазному выглаживанию значительно возрастает в последние годы, что обусловлено высокой эффективностью и универсальностью этого процесса, его широкими технологическими возможностями по управлению микрогеометрией и физическим состоянием поверхностного слоя. Выглаживание характеризауется наличием контакта между инструментом и деталью и их относительным скольжением при давлении, превышающем предел текучести обрабатываемого материала. Теоретически выглаживателю может быть задано движение по любому выбранному закону.

Специфика контакта выглаживателя и детали зависит от природы материалов, из которых они изготовлены, их физико-механических свойств и шероховатостей, размеров и формы выглаживателя, режимов обработки кривизны поверхности детали. Выглаживание позволяет существенно (2...5 раз) уменьшить шероховатость поверхности, формировать остаточные напряжения сжатия, достигнуть дополнительного упрочнения поверхности.

При этом возможно получить шероховатости Яа= 0,08...0,4 мкм в зависимости от способа нанесения покрытия и свойств подложки. Чем тверже подложка и мягче покрытие, тем ниже может быть шероховатость поверхности. Выглаживание может выполняться как на универсальном оборудовании (то-

карные, фрезерные, расточные, шлифовальные станки), так и на оборудовании с ЧПУ. Разработана специальная оснастка для выглаживания поверхностей различной формы.

Промышленные испытания показали высокую эффективность ЛЭН и ЭЛАН покрытий с алмазным выглаживанием. Так эксплутационные характеристики сплава ЖС6У с покрытиями ЛЭН и ЭЛАН после алмазного выглаживания повысились на 30-35% /79-80/.

1.5.3 Лазерная обработка литых жаропрочных никелевых сплавов и покрытий.

Общеизвестно влияние лазерной обработки на поверхность металлических материалов, сопровождающееся повышением их эксплуатационных характеристик. Различают обработку поверхности металлов и сплавов оплавлением и без ее оплавления.

Лазерная обработка без оплавления - лазерная закалка - широко применяется для повышения стойкости деталей, штампов, пресс-форм и режущего инструмента и деталей, имеющих рабочие поверхности, доступные для обработки лучом лазера, в том числе с использованием оптических и управляющих систем.

Метод основан на использовании явления высокоскоростного разогрева металла под действием энергии лазерного луча до температур, превышающих температуру фазовых превращений, но ниже температуры плавления и последующего высокоскоростного охлаждения за счет отвода тепла с поверхности в основную массу металла.

Лазерная закалка сталей приводит к образованию более мелкозернистого мартенсита с Аост и глубинной упрочненной зоны до 0,2 мм с высокой НУюо=900-1100 /67, 70/.

Лазерное оплавление поверхностей металлов сплавов осуществляется на тех же режимах, что и лазерная закалка с оплавлением. Таким образом, в струк-

туре материала происходят те же фазовые и структурные преращения, как и при лазерной закалке.

Поверхность лазерного воздействия (ЗЛВ) состоит из трех зон: оплавления, закалки из твердой фазы и переходной.

В последнее время в различных отраслях машиностроения для получения высоких эксплуатационных свойств поверхностей деталей при их изготовлении и восстановления используются покрытия, обработанные лазерным излучением /81,82, 85, 89/.

Лазерное оплавление предварительно нанесенных покрытий расширяет возможности создания композитов с повышенными эксплуатационными свойствами /82/ и, в частности, композитов с подложкой из жаропрочных сплавов типа ЖС с плазменными, электроискровыми, электроакустическими и др. покрытиями с последующей их лазерной обработкой /83, 84, 86-88, 90-94/.

В работах /86-87/ представлены исследования по влиянию лазерной обработки на структуру плазменных покрытий из самофлюсующих сплавов на никелевой основе ПН-ХН80С4Р4иПН-ХН80СЗРЗ. Упрочнение поверхностного слоя композита объясняют образованием скелетных эвтектик, армирующих структуру покрытия. Оплавление лучом лазера более эффективно по сравнению с оплавлением покрытий горелкой. После лазерной обработки плазменных покрытий системы М-Сг-БьВ происходит легирование их элементами подложки, что приводит к улучшению адгезионной прочности и пластичности.

При нагреве лучом лазера подложки из сплавов (ХН56ВМТЮ, ХН57ВКТЮТМБЛ-ВИ, ВКНА и др. /83, 94/) в оплавленной зоне происходит интенсивное измельчение первичных карбидов и эвтектики. Лазерное расплавление подавляет выделение междендритной карбидной эвтектики. Содержащиеся в литом сплаве ЖС6У охрупчивающие фазы (а и р.) не обнаруживаются /90/. Микрорентгеноспектральные исследования установили уменьшение химической неоднородности внутри дендритных ячеек в зоне расплавления в сплавах типа ЖС.

После лазерного воздействия в напыленных покрытиях обнаружены характерные для литых сплавов морфологические изменения структуры, обусловленные высокими скоростями охлаждения расплавляемых микрообъемов, что предопределяет формирование мелкокристаллических покрытий. Структурные превращения в зоне лазерного воздействия сопровождаются повышением микротвердости. В ЗЛВ покрытий практически отсутствуют поры, трещины, отслоения, уменьшающие адгезионную прочность.

Приведенные результаты исследований подтверждают высокую эффективность лазерной обработки для сплавов на никелевой основе и композитов для повышения их эксплуатационных характеристик.

1.6 Материалы для инструментов горячей обработки давлением.

Увеличение удельного веса обработки металлов давлением, в особенности горячей объемной и изотермической штамповки, в различных отраслях промышленности способствует повышению производительности труда и эффективности общественного производства.

Эффективность применения горячей и изотермической штамповки определяется стойкостью штампового инструмента, которая оказывает решающее влияние на точность изготовления деталей. Погрешность поковки, вызванная инструментами, составляет 60-80 % ее суммарной погрешности.

Повышение стойкости штампов является комплексной проблемой, состоящей из ряда самостоятельных задач, таких как: конструкция штампов, создание высокопрочных, износостойких и теплостойких штамповых материалов, эффективных смазок и охлаждающих жидкостей; разработку прогрессивной технологии изготовления гравюры штампа и т.д.

Для повышения износостойкости прессового инструмента его упрочняют с помощью лазерной обработки, нанесения покрытия ионно-вакуумным методом или осаждением из газовой фазы, электроискрового легирования и др. /9,31,43,52, 65,82/

Отсутствие единой методики выбора высокостойких штамповых материалов предопределяет частные решения задач применительно к конкретным обрабатываемым материалам.

1.6.1 Основные требования, предъявляемые к штамповым материалам при горячем деформировании металлов и сплавов.

В результате разработок, связанных с внедрением горячей штамповки металлов и сплавов, а также с эксплуатацией штампов, выработаны конкретные характеристики эксплуатационных и технологических свойств штамповых материалов.

Материалы, используемые в качестве штампового инструмента, должны обладать высокой теплостойкостью. Под теплостойкостью понимают способность стали или другого штампового материала сохранять без значительных изменений структуру и свойства при высоких температурах. Материал штампа, обладающий высокой теплостойкостью и хорошей прочностью при температурах эксплуатации, имеет высокое сопротивление смятию (пластическим деформациям). Чем выше рабочая температура процесса штамповки, длительность работы при этой температуре, тем большей теплостойкостью должен обладать материал штампа.

В настоящее время для ряда промышленных предприятий стоит проблема повышения стойкости штампов для объемной штамповки крупногабаритных изделий из титановых сплавов и высокопрочных сталей. Как сказано выше, решение этой проблемы видится в подборе материала штампа и в выборе методов упрочнения и защиты его рабочих поверхностей с целью повышения их эксплуатационных характеристик.

1.6.2 К выбору материала штампа.

К основным материалам для инструментов горячей обработки давлением относятся комплексно-легированные стали и жаропрочные литые сплавы на никелевой основе.

Стали, предназначенные для штампового инструмента, делят на 4 класса по теплостойкости. К IV классу относят стали, обладающие теплостойкостью выше температуры 600-650° С.

Самыми лучшими показателями теплостойкости из высокопрочных сталей обладает сталь 2Х8В9МК5, имеющая теплостойкость - 756°С и сопротивление деформированию 800-1000 Н/мм .

В качестве показателя теплостойкости можно принимать величину твердости (HRC 45-50), которая определяет выбор материала штампа после закалки и отпуска в течение 2 часов от различных температур.

Так у сталей марки 2Х8В9М1К5 и 2Х8В9М1К7 разупрочнение за 4 часа при отпуске от 755° С достигает HRC 45.

По изменениям твердости при комнатной и повышенной температурах производят оценку сопротивления материала штампа пластическому деформированию. В качестве прочностных характеристик штамповых материалов принимают предел прочности и предел текучести, определение по испытаниям на растяжение при повышенных температурах, предел усталости, длительная прочность и релаксационную стойкость при повышенных температурах и продолжительных испытаниях (до 1000 час.).

1.6.2.1 Сопоставление механических свойств штамповых сталей, жаропрочных сталей и сплавов на никелевой основе.

Значительное повышение рабочих температур штампового инструмента до 900-1000°С, при переходе от горячей штамповки к изотермической для титановых сплавов, требует подбора и разработки материала штампа, значительно превосходящего по своим характеристикам самые лучшие штамповые стали /95/.

При температурах 900-1000°С штамповые стали имеют низкую теплостойкость и низкие прочностные свойства.

Из данных, приведенных в работе и представленных в таблице 1.1, следует, что указанные марки штамповых сталей высокой теплостойкости (ЗХ2В8Ф, 4ХЗМ6ВФ) с повышением температуры до 600-700°С резко уменьшают сопро-

тивление пластической деформации и при температурах, 900-1000°С обладают весьма низкими значениями указанной характеристики.

Таблица 1.1

Горячая твердость НВ штамповых сталей и никелевых сплавов

МАТЕР] И А Л Ы

Температура 5ХНВ ЗХ2В8Ф 4ХЗМ6ВФ 4ХЗВ15Ф Т15К6 Углеродистая сталь (0,1%С) X18H10T ЭИ431Б ЭИ617

20 512 485 440 388 1320 128 200 250 390

300 475 430 365 388 - 153 141 - -

500 266 350 360 335 LA050 95 134 - -

600 138 230 325 300 1020 59 120 204 340

700 45 110 172 245 969 32 85 204 312

800 26 31 75 170 750 19 53 153 230

900 - - - - 595 9,5 - 44 113

1000 - - - - 495 - - 22 40

Штамповые стали высокой теплостойкости обладают хорошими показателями длительной прочности при температурах не превышающих 600°С, так сталь ЭХ2В8Ф при температуре 450°С работает без разрушения более 1000 ч. при напряжениях 1000 - 1050 Н/мм . Повышение температуры эксплуатации до 600°С уменьшает время работы до 100 часов при тех же напряжениях.

В связи с этим ставится вопрос о возможности использования в качестве штампового материала при рабочих температурах 900-1000°С жаропрочных сталей и жаропрочных сплавов на никелевой основе.

Жаропрочность сталей растет при переходе от сталей с карбидными упрочнениями к сталям с интерметаллидным упрочнением аустенитного класса.

Для сравнения рассмотрены стали марок ЭИ388(4Х15Н7Г7Ф1МС); ЭИ (4Х12Н818МФБ); ЭИ696(Х12Н2018Р) ЭП105; а также никелевые сплавы с интерметаллидным упрочнением ЭИ431Б(ХН77ТЮР), Ж617(ХН70ВМТЮ), Ж867 (ХН62ВМКЮ), Ж826(ХН70ВМФТЮ), Ж929(ХН55ВМТФКЮ), ЭП220(ХН51ВМТЮКФР), ЭП109(ХН568МКЮ), ЭП238(ХН58ВМКЮР), деформируемые сплавы, а также литейный сплав ЖС6 и ЖС6-К. Из анализа данных по зависимости твердости от температуры старения и времени выдержки

при температуре старения для приведенных выше сплавов можно установить, что твердость с увеличением температуры старения сначала растет, а затем начинает убывать.

Так у стали ЭИ388 твердость достигает максимального значения НВ400 при температуре 600°С, при 900-1000°С она значительно ниже и составляет только НВ230. Такой характер зависимости (НВ-Т старения) наблюдается и у жаропрочных никелевых сплавов, (рис. 1.1)

Рис. 1.1 изменение твердости (НВ) в зависимости от температуры отпуска и длительной прочности (оюо) в зависимости от температуры испытания

А - ЭИ -388; Х-ЭИ481; Д - ЭИ696; О - ЭП105 (200ч);-* - ЭИ4375 (25ч);

□ - ЭИ867;Я - ЭИ929 (100ч); И - ЖС6 (1000ч)

Температуры, соответствующие максимальным значениям твердости, незначительно отличаются у жаропрочных сталей и никелевых сплавов. Так сплав Ж481 имеет температуру максимальной твердости 700 °С. Такая же температура твердости и у никелевых сплавов Ж431Б, Ж929.

Однако, с повышением температуры старения и, что наиболее важно, с увеличением длительности старения жаропрочные стали разупрочняются значительно быстрее, чем приведенные никелевые сплавы.

Для никелевого сплава ЭИ867 зависимость (НВ-Т стар) имеет вид кривой с шах и min, причем максимум твердости этот сплав имеет уже не при 700 °С, а при 850 °С.

Особенно устойчивой структурой и довольно высоким значением твердости (НВ350-390) обладает литейный сплав на никелевой основе с интерметал-лидным упрочнением ЖС6. Он незначительно меняет свою твердость при температурах отпуска 900-1000 °С даже после 1000 часов выдержки.

Ранее на рис. 1.1 представлены значения твердости в зависимости от температуры отпуска, длительность выдержки приведена в обозначенных сплавах. Таким образом, важно отметить, что сплав ЖС6 из всех рассмотренных сплавов обладает наивысшей теплостойкостью.

Сплав ЖС6 имеет также наиболее высокий показатель длительной прочности по сравнению со всеми рассмотренными сплавами. Показатели длительной прочности для всех сплавов как на железной, так и на никелевой основе представлены на рис. 1.1.

После 10000 часов испытания при температуре 1000°С сплав ЖС6 имеет

л

значение длительной прочности 150 Н/мм , что отражает его высокие эксплуатационные свойства: сопротивление деформированию и теплостойкость, которыми должен обладать материал для штампового инструмента при условиях изотермической штамповки.

Стойкость штампов для объемной штамповки титановых сплавов может быть увеличена при использовании способа упрочнения, приведенного в а.с. 926042 (СССР), где заготовку для штампа, имеющую конфигурацию готового изделия, но с компенсационными уклонами, изготовляют из сплава ЖС6-К или ХН77ТЮР.

Из деформируемых сплавов на никелевой основе с удовлетворительными показателями прочности обладают сплавы ЭП867, ЭП826, ЭП923, ЭП220,

ЭП109, ЭП288. В таблице 1.2 приведены значения прочностных характеристик жаропрочных сплавов, полученные при кратковременных испытаниях.

Приводимые данные свидетельствуют о непригодности жаропрочных сталей для эксплуатации в условиях изотермической штамповки титановых сплавов. Из никелевых сплавов наилучшими показателями обладает литейный сплав ЖС6.

Деформируемые сплавы на никелевой основе в большинстве случаев имеют при умеренных температурах более высокие показатели твердости, прочности, нежели литейные. Это объясняется более высоким эффектом термической обработки.

Таблица 1.2

Прочностные характеристики жаропрочных сплавов

Марки сплава ТЕМПЕРАТУРА] ИСПЫТАНИЯ,0 С

950 1000

ЭИ388 (20)* 5 - -

ЭИ481 25 15 - -

ЭИ696 30 10 - -

ЭП105 35 10 - -

ЭИ4376 25 30(850 °С) - -

ЭИ617 (20) 40(900°С) - -

ЭИ867 30 30 30 20

ЭИ826 40 30 15 10

ЭИ929 40 32 25 15

ЭП200 50 32 40 -

ЭП109 55 45 40 30

ЭП233 60 - 45 -

ЖС6 65 40 50 30

(20)* - значения характеристик, полученные экстраполяцией.

При температурах (0,8 Тпл и выше) значительный вклад диффузионных процессов в разупрочнение обуславливается большей их скоростью в деформируемом состоянии сплава по сравнению с литым.

Особое значение в вопросе выбора материала штампа играют его технологические свойства. Важными технологическими свойствами являются: закаливаемость, которая определяет способность материала приобретать в результате закалки высокие значения твердости и прочности; устойчивость от пере-

грева при термообработке, обеспечивающая получение мелкого зерна и, как следствие, высоких значений вязкости, разгаростойкости и сопротивление хрупкому разрушению.

Материалы для литых штампов должны обладать хорошей жидкотекуче-стью, малой склонностью к трещинообразованию в отливках. Поэтому вопрос о применении жаропрочных сплавов в качестве материалов для штампового инструмента при изотермической штамповке титановых сплавов может быть решен положительно только в результате проведения всесторонних исследований.

Жаропрочные литые сложнолегированные сплавы с никелевой матрицей широко используются в качестве материалов для ответственных деталей и узлов в авиационной, ракетной, энергетической и др. технике. Обширный обзор по данным сплавам приведен в технической и специальной литературе /96-100, 102-112, 114-127, 129/.

Вышеуказанные сплавы нуждаются в защите от внешних условий для повышения их долговечности, а также требуют восстановления. Исследования по этим вопросам представлены в работах /101, 113, 128/.

Исходя из литературных данных и цели работы, объектом исследования был выбран сплав ЖСЗДК (ХН61КВЮМТ) из серии ЖС, широко использующийся в турбо и энергомашиностроении (подробные сведения о нем см. главу IV). Сплав ЖСЗДК обладает хорошими технологическими параметрами (жидкотекучестью, окалиностойкостью, разгаростойкостью и др.) и эксплуатационными (жаропрочностью, теплостойкостью, износостойкостью и др.) свойствами, что позволяет использовать его для материала штампа.

Исходя из вышеизложенного, целью работы являлось:

- разработка технологий получения композиционных покрытий, исследование и уточнение научных основ упрочнения поверхности для повышения надежности и долговечности инструмента и деталей различного назначения на

основе совершенствования электроискрового легирования, электроакустического напыления и комбинированного упрочнения поверхностного слоя инструментальных и конструкционных материалов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- на основании систематизирования и обобщения литературных данных и собственных исследований выбрать и усовершенствовать технологические методы и средства для формирования поверхностных слоев с требуемыми эксплуатационными характеристиками;

- исходя из общих принципов, изложенных в литературном обзоре, эмпирически выбрать базовые электродные материалы для установок «ЭЛФА-541» и «ЭЛАН-3», основываясь на ранее проведенных исследованиях по созданию износостойких, жаро и коррозионностойких покрытий;

- исследовать и подтвердить сведения по структуре, фазовому составу и физико-механическим свойством упрочняемых и электродных материалов;

- методом математического планирования оптимизировать режимы ЭИЛ И ЭЛАН для базовых композитов, обеспечивающих оптимальную шероховатость композита и эрозию электрода соответственно, с последующей коррекцией по основным эксплуатационным характеристикам;

- исследовать эксплуатационные характеристики покрытий (шероховатость, адгезионную прочность и жаростойкость);

- разработать технологические процессы: ЭИЛ с обработкой холодом; ЭЛАН с лазерной и финишной обработками;

- изучить физическое состояние поверхностного слоя полученных композитов, исследовать напряженное состояние покрытий во взаимосвязи с их эксплуатационными характеристиками; разработать физическую модель формирования поверхностных слоев в покрытиях;

- провести комплексное металлофизическое исследование базовых композитов;

- провести оценку комбинированных методов обработки по шероховатости поверхности и адгезионной прочности;

- исследовать температурную и амплитудную зависимости внутреннего трения базовых композитов;

- выдать и апробировать предлагаемые рекомендации в производственных условиях.

Заключение диссертации по теме «Металловедение и термическая обработка металлов», Серебровская, Людмила Николаевна

ВЫВОДЫ:

- предложены композиции инструментальная сталь покрытие из твердого сплава ВК6М и жаропрочный литой сплав ЖСЗД - покрытие из сплава ЖСЗДК с добавками Бу и Ш. Покрытия формируются электрофизическим методом. Используются способы: электроискровое легирование поверхности и электроакустическое напыление в сочетаниях с обработкой холодом, лазерной и финишной обработками;

- разработана технология комбинированного нанесения покрытий на инструментальные материалы, включающая выбор материала электрода. Методом математического планирования эксперимента по технологическим параметрам ЭИЛ оптимизирована шероховатость. Для ЭЛАН оптимизированы эксплуатационные характеристики (адгезионная прочность и жаростойкость) с учетом предварительной оптимизации по эрозии. Выбраны оптимальные режимы для ЭИЛ (6) и ЭЛАН (10), обеспечивающие повышение эксплуатационных свойств базовых композитов в 2-2,5 раза;

- показана эффективность разработанного алгоритма расчета на ПЭВМ оптимальных режимов ЭЛАН для жаропрочных литых никелевых сплавов с целью получения высоких эксплуатационных характеристик по методу планирования эксперимента;

- разработаны физическая модель формирования поверхностных слоев электроакустических покрытий; физико-химические основы процесса электроискрового легирования и его влияние на структуро-образование в покрытиях;

- проведены комплексные металлофизические исследования литейных жаропрочных никелевых сплавов ЖСЗДК и ЖСЗДК с добавками 0,5% Бу и 0,1% Ш и твердого сплава ВК6М;

- изучена взаимосвязь микроструктуры поверхностных слоев с особенностями технологий ЭИЛ и ЭЛАН; вскрыты перспективы создания комбинированных методов упрочнения изделий в машиностроении для повышения их надежности и долговечности;

- технологические возможности электроакустического напыления могут быть расширены использованием комбинированной обработки, основанной на последующей лазерной обработке композита (сплав ЖСЗДК с электроакустическим покрытием из ЖСЗДК с Бу и 1гН). В зависимости от плотности энергии и длительности импульса, а также лазерного излучения, глубина проплавления покрытия в основу составляет 5-14 мкм. Вследствие конвективного перемешивания меняется локальный химический и фазовый состав в зоне лазерного влияния. Микротвердость облученных покрытий возрастает в 1,5-1,6 раза по сравнению с необработанными и достигает -20000 Мпа;

- для обеспечения требуемой шероховатости в качестве финишной обработки рекомендуется оптимальный режим алмазного выглаживания, обеспечивающий Яа<0,6 мкМ. Алмазное выглаживание уменьшает уровень растягивающих напряжений за счет наведения сжимающих напряжений;

- исследована температурная и амплитудная зависимость внутреннего трения (ВТ) электроакустических покрытий. Проведен расчет высокотемпературного фона ВТ исходных материалов и композитов. Дано объяснение обнаруженным аномалиям ВТ. По данным ВТ (положение высокотемпературного фона, 1§а=ДСГ1/ДЕ) установлено положительное влияние защитных покрытий на стабильность структурного состояния поверхностных слоев композита.

По результатам исследований, изложенных в диссертации, опубликованы следующие работы:

1.Гадалов В.Н., Серебровская Л.Н. Некоторые рекомендации по повышению эксплуатационной стойкости холодно высадочного инструмента методами поверхностного упрочнения / Материалы и упрочняющие тех-нологии-98: Сборник публикаций VI Российской научно-технической конференции (15-17 декабря 1998 г.). Курск: КГТУ, 1998. С.53-54.

2.Гадалов В.Н., Бойцова А.С., Серебровская Л.Н. Пути совершенствования электроискровой обработки металлических материалов / Материалы и упрочняющие технологии-98: Сборник публикаций VI Российской научно-технической конференции (15-17 декабря 1998 г.). Курск: КГТУ Д998.С.60-62.

3.Гадалов В.Н., Серебровская Л.Н. Оптимизация технологии нанесения износостойких покрытий для улучшения эксплуатационных свойств холодно высадочного инструмента / Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве: Сб. тез. докладов I Всероссийской научно-технической конференции (3-4 февраля 1999 г.). Нижний Новгород: НижГТУ, 1999. Часть ХУП.-С. 10-11.

4.Гадалов В.Н., Серебровская Л.Н. Упрочнение деталей сельскохозяйственных машин электроискровым легированием / Повышение эффективности использования и ремонта сельскохозяйственной техники: Тез. докладов на научной конференции Курской государственной сельскохозяйственной академии им. проф. И.И.Иванова (24-25 марта 1999 г). Курск: Изд-во КГСХА, 1999.С.68-69.

5.Гадалов В.Н., Серебровская Л.Н. Упрочнение деталей автомобильной строительно-дорожной техники и горного оборудования электроискровым легированием / Повышение эффективности использования и ремонта сельскохозяйственной техники: Тез. докладов на научной конференции Курской государственной сельскохозяйственной академии им.проф. И.И.Иванова (24-25 марта 1999 г). Курск: Изд-во КГСХА, 1999.С.69-70.

6.Гадалов В.Н., Серебровская JI.H., Рощупкин В.М. Структура и свойства защитных экологических покрытий, нанесенных электрофизическими методами на детали сельскохозяйственного, металлургического и машиностроительного оборудования / Медико-экологические информационные технологии-99: Сборник материалов II Международной технической конференции (19-21 мая 1999 г.). Курск, КГТУ, 1999. С. 217-222.

7.Информационное обеспечение технологических процессов формирования электроискровых и электроакустических композитов / В.Н.Гадалов, Л.Н.Серебровская, Е.В.Селезнева и др.// Медико-экологические информационные технологии-99: Сборник материалов II Международной технической конференции (19-21 мая 1999 г.). Курск: КГТУ, 1999. С.222-225.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Серебровская, Людмила Николаевна, 1999 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Лазаренко Б.Р., Лазаренко Н.И. Электроискровая обработка токопроводящих материалов.-М.:Изд-во АН СССР, 1959.-184с.

2. Аренков А.Б. Основы электрофизических методов обработки ма-териалов.-Л.: Машиностроение, 1967.-198с.

3. Лазаренко Н.И. Электроискровое легирование металлических по-верхностей.-М.: Машиностроение, 1976.-46с.

4. Самсонов Г.В., Верхотуров А.Д., Бовкун Г.А., Сычев B.C. Электроискровое легирование металлических поверхностей.-Киев.: Наукова думка, 1976.-205с.

5. Верхотуров А.Д., Зайцев А.Е., Адамовский A.A. Остаточные напряжения первого рода в стальных образцах при электроискровом легировании переходными металлами // Вестник машиностроения, 1976.-№1.-С.41-43.

6. Верхотуров А.Д., Зайцев Е.А., Полотай В.В. Износостойкость стали 45 после электроискрового легирования тугоплавкими металлами,

карбидами и твердыми сплавами // Вестник машиностроения, 1976. №7.-С.49-51.

7. Еган О.М., Разумов В.П. Изменение некоторых характеристик слоя в зависимости от взаимного распределения основы и покрытия при электроискровом легировании // Электронная обработка материалов, 1977. №4.-С.25-27.

8. Верхотуров А.Д., Анфимов И.С. Распределение вещества электродов в их рабочих поверхностях после электроискрового легирования стали переходными материалами IV-VI групп //ФХОМ, 1978. №3.-С.93-98.

9. Пемехов Г.К., Перпери М.М. Повышение стойкости инструмента и техоснастки электроискровым легированием // Технология и организация производства, 1978. №3.-С.51-52.

Ю.Верхотуров А.Д., Рогозинская A.A., Тимофеева И.И. Формирование упрочненного слоя при электроискровом легировании сталей и титановых сплавов. Киев: Изд-во, Знание, 1979.-27с.

11.Муха И.М., Верхотуров А.Д., Гнедова C.B. Влияние величины зерна легирующих электродов из сплавов WC-Co-B на формирование упрочненного слоя при электроискровом легировании // Порошковая металлургия, 1980., №11.-С.80-83.

12.Ермилов В.В., Меремс Д.Б. Способ нанесения покрытия. A.C. № 833424 СССР // Открытия Изобретения, 1981. №20.-С.34.

13.Муха И.М., Верхотуров А.Д., Щербакова Л.И. Влияние плотности материала-электрода инструмента на процесс электроискрового легирования // Порошковая металлургия, 1981. №7.-С.53-55.

14.Влияние структуры анода на закономерность упрочнения твердыми сплавами / Ю.Г.Ткаченко, Э.П.Игнатенко, Г.А.Бовкун // Электронная обработка материалов, 1981. №4.-С.21-24.

15.Электроискровое легирование стали карбидом титана в области гомогенности /А.Д.Верхотуров, Ф.Ф.Егоров, В.Г.Бондарь и др. // Порошковая металлургия, 1982. №8.-С.28-31.

16.Верхотуров А.Д., Муха И.М. Технология электроискрового легирования металлических поверхностей.-Киев.: Техника, 1982.-172с.

17.Верхотуров А.Д., Драчинский A.C. Эрозия и формирование поверхностного слоя при электроискровом легировании молибдена пористыми электродами железа // Порошковая металлургия, 1983. №12.-С.51-54.

18.A.c. 1002124 СССР. Способ электроискрового нанесения покрытий / В.С.Минаков, В.С.Богданов, А.С.Болышев и др. // Открытия. Изобретения, 1983. №9. - С. 49.

19.Верхотуров А.Д., Бондарь В.Г. Структура поверхности стали после ее электроискрового легирования тугоплавкими карбидами // Порошковая металлургия, 1983. №9.-С.88-91.

20.A.c. 1126402 СССР. Способ электроэрозионного легирования /А.И.Перевертун, А.А.Бугаев, А.Е.Гитлевич и др. // Открытия. Изобретения, 1984. №44.-С.40.

21.Аксенов А.Ф., Верхотуров А.Д. Повышение долговечности инструмента из стали 45 электроискровым легированием // Вестник машиностроения, 1984. №2.-С.69-70.

22.Егоров Ф.Ф., Повешенко В.И., Верхотуров А.Д. Влияние фазового состава и микроструктуры спеченного материала электрода TiN-Cr на основные характеристики процесса электроискрового легирования сталей // Порошковая металлургия, 1985. №4.-С.32-36.

23.Кириленко С.Н., Верхотуров А.Д., Безыкорнов А.И. Остаточные напряжения в нанесенном электроискровым методом слое в зависимости от температуры отпуска исходных образцов // Порошковая металлургия, 1985. №4.-С.21-23.

24.Выбор материала электрода и массоперенос при электроискровом легировании / А.Д.Верхотуров, И.А.Подчерняева, Ю.А.Горбун и др. // Порошковая металлургия, 1985. №2.-С.36-39.

25.Влияние фазового состава материала электрода на эффективность процесса электроискрового легирования и морфологию покрытий / А.Д.Верхотуров, Ф.Ф.Егоров, В.И.Повещенко и др. // Порошковая металлургия, 1985, №5.-С.45-50.

26.Электроискровое легирование металлических поверхностей /

A.Е.Гитлевич, В.В.Михайлов, Н.Я.Парканский и др. // Кишенев: Штини-ца.,1985.-196с.

27.Johnson Koqen N., Sheldon G.L.Advacez in the elctre spark deposition coating process. (Достижения в области электроискрового осаждения покрытий)//J. Vac. Sei. AndTechnow, 1986. P.1115-1120.

28.Электродные материалы на основе тугоплавких боридов для электроискрового легирования / А.Д.Верхотуров, И.А.Подчерняева, Ф.Ф.Егоров и др. // Порошковая металлургия, 1986. №2.-С.30-33.

29.Верхотуров А.Д., Подчерняева И.А. Физико-химические основы создания электродных материалов для электроискрового легирования // Электронная обработка материалов, 1987. №5.-С. 17-20.

30.Карпухин В.Н., Ливурдов В.И., Язев А.Г. Особенности электроискрового упрочнения инструмента на установке ЭЛФА // Электронная обработка материалов, 1987. №5.-С.83-86.

31.Резников Д.И., Муха И.М., Даниленко С.А. Упрочнение инструментов и технологической оснастки методом электроискрового легирования на установках ЭФИ-46А и ЭЛФА-512 // Электронная обработка материалов, 1987. №2.-С.87-89.

32.Особенности электроискрового легирования быстрорежущей стали твердыми сплавами методом ЛЭН / А.Д.Верхотуров, И.А.Подчерняева,

B.Г.Радченко и др. // Порошковая металлургия, 1987. №3.-С.30-36.

33.Дубовицкая Н.В., Коленченко Л.Д., Снежков В.А. Изменение фазового состава в поверхностных слоях стали 45 при ЭИЛ хромом //Электронная обработка материалов, 1987. №3.-С.21-26.

34.Повышение эффективности поверхностного упрочнения при электроискровом легировании деталей машин / Б.Н.Лукичев, Ю.А.Белобрагин, С.В.Усов и др. // Электронная обработка материалов, 1987. №4.-С.22-25.

35.Соколова Л.А., Воробьев Г.М.. Мирошниченко Г.И. Применение электроискровых боридных покрытий для повышения износостойкости деталей технологической оснастки автоматов продольного точения // Металлургия и горнорудная промышленность, 1987. №2.-С.60-62.

36.Верхотуров А.Д. Повышение износостойкости электроискровых покрытий. // Порошковая металлургия, 1987. №5.-С.94-98.

37.Повышение износостойкости электроискровых покрытий / А.Д.Верхотуров, И.А.Подчерняева, Э.Г.Бобенко и др. // Порошковая металлургия, 1987. №5.-С.94-98.

38.Верхотуров А.Д., Подчерняева И.А. Физико-химические основы создания электродных материалов для электроискрового легирования // Электронная обработка материалов, 1987. №5.-С.17-20.

39.Паустовский A.B., Куринная Т.В., Руденко И.А. Повышение износостойкости инструментальных сталей электроискровым легированием // Станки и инструмент, 1988. №2.-С.29-30

40.Верхотуров А.Д., Подчерняева И.А., Прядко Л.Ф. и др. Электродные материалы для электроискрового легирования.-М.:Наука, 1988.-224с.

41.Влияние электроискрового легирования на жаростойкость сталей / А.Д.Верхотуров, И.А.Подчерняева, А.Д.Понасюк и др. // Порошковая металлургия, 1988. №3.-С.69-74.

42.Руденко И.А., Орлик Н.В. Повышение износостойкости режущего инструмента и деталей машин // Станки и инструмент, 1988. №2.-С.28-29.

43.Косенко А.Г., Зондер В.В. Электроискровое упрочнение технологической оснастки // Технология и организация производства, 1988. №2.-С.47-48.

44.Шемегон В.И., Жук М.В. Электроискровое легирование лезвийного и штампового инструмента // Машиностроитель, 1989. №9.-С.21-22.

45.Каденаций Л.Ф., Лисовская Н.Б., Силеверстов С.Ф. Упрочнение деталей оборудования для легкой промышленности электроискровым легированием // Технология и организация производства, 1989. №2.-С.19-20.

46.Повышение износостойкости ножей нанесением комплексных твердосплавных покрытий / В.Е.Канарчук, А.Д.Чигринец, А.А.Антонюк и др. // Технология и организация производства, 1990. №3.-С.52-53.

47.Гадалов В.Н. Получение электроискровых покрытий из высокохромистых никелевых сплавов с заданными физико-механическими свойствами // Материалы и упрочняющие технологии-90: Тез. и материалы докл. Региональной НТК (Курск, 15-16 мая 1990 г.)-Курск, 1990.-С.7-10.

48.Кинетика нанесения покрытий из карбидохромовых сплавов методом электроискрового легирования / В.Н.Клименко, В.Г.Каюк, А.Д.Верхотуров и др. // Порошковая металлургия, 1992. №2.-С.32-37.

49.Верхотуров А.Д. Физико-химические основы процесса электроискрового легирования металлических поверхностей. - Владивосток: Даль-наука, 1992.-180с.

50.Верхотуров А.Д. Повышение жаростойкости титана электроискровым легированием//Защита металлов, 1993. Т.29,-№3.-С.505-508.

51.Тимошенко В.А. Упрочнение и восстановление деталей электроэрозионным легированием // Механизация и электрофикация сельского хозяйства, 1993. №1.-С.29-31.

52.Тимошенко В.А. Повышение износостойкости штампов для горячей объемной штамповки // Вестник машиностроения, 1993.-С.37-39.

53.Гадалов В.Н., Джанчатова H.B. Новые возможности электроискровой и электроакустической обработки металлических материалов. // Новые материалы и технологии. Направление «Композиционные керамические, порошковые материалы и покрытия». Тез. докладов Российской научно технической конференции.-М.: МГАТУ, 1994.-С.144.

54.Верхотуров А.Д. Формирование поверхностного слоя металлов при электроискровом легировании. Владивосток: Дальнаука,-1995.-323с.

55.Разработка и исследование защитных покрытий из жаропрочных литых никелевых сплавов для повышения эксплуатационных свойств деталей и узлов специального назначения. / В.Н.Гадалов, Н.В.Джанчатова, Е.В.Селезнева и др. //Реализация регионал. науч.-техн. программ Центрально-Черноземного региона: Материалы конф. (Воронеж, 3-4 декабря 1996г) Воронеж: ВГУ, Том II, 1996.-С.129-141.

56.Гадалов В.Н., Джанчатова Н.В., Рощупкин В.М. Получение и исследование комбинированных электроискровых покрытий на жаропрочных сплавах типа ЖС // «Материалы и упрочняющие технологии-97». Тез. и материалы докл. V науч.-техн. Конф. С междунар. Участием (Курск, 20-23 ноября 1997 г) Курск: КГТУД997.-С.52-55.

57.Гадалов В.Н., Бойцова A.C., Тутов Н.Д. Исследование технологии электроискрового легирования для повышения стойкости инструмента различного назначения // Изв. Курского гос. тех. ун-та: Курск: КГТУ, 1997. №1.-С.41-44.

58.Бутовский Нанесение покрытий и упрочнение материалов концентрированными потоками энергии. Часть I Электроэрозионное упрочнение. Техника и технология.-М.: ИКФ.-Каталог, 1998.-251с.

59.Режущие свойства инструментов с износостойкими покрытиями и их применение в автостроении / П.А.Брахман, А.И.Григоров, М.Д.Кисилев и др. // Технология автомобилестроения, 1980. №1.-С. 10-13.

60.Тимошенко В.А., Иванов В.И., Коваль Н.П. Оптимизация параметров поверхностного слоя инструмента, формируемого электроискро-

вым легированием //Электрофизическая обработка металлов, 1979. №5.-С.82-84.

61. Современное состояние и перспективы развития метода электроискрового легирования / В.А.Снежков, А.Д.Верхотуров, А.Н.Краснов и др. // Электрофизические и электроакустические методы обработки, 1980. №4.-С.1-6.

62.Романченко A.A., Яценко H.H., Кудря Г.А. Особенности технологии электроискрового упрочнения инструмента // Технология и организация производства, 1977. №3.-С.52-54.

63.Шемегон В.И. Упрочнение лезвийных инструментов методом электроискрового легирования // Станки и инструмент, 1986. №4.-С.19-20.

64.Горбунов Ю.А., Климухин Ю.И., Верхотуров А.Д. Механизированная установка для электроискрового легирования режущего инструмента// Технология и организация производства, 1980. №1.-С.40-41.

65.Чаругин Н.В., Литвиненко А.Т. Электроискровое упрочнение хо-лодновысадочного инструмента // Технология и организация производства, 1986. №3.-С.45-46.

бб.Электроискровое упрочнение валков /В.И.Андреев, М.С. Горбачев, Н.В.Шкурков и др. // Технология и организация производства, 1984. №2.-С.47-48.

67.Великих B.C., Гончаренко В.П., Картавцев B.C. Лазерное упрочнение инструментальных сталей // Технология и организация производства, 1976. № 11 .-С.45-46.

68.Горохов В.А. Отделка жаропрочных сплавов поверхностным пластическим деформированием // Технология и организация производства, 1977. №3.-С.24-25.

69.Колодин Б.А., Чепа П.А. Повышение долговечности деталей поверхностным деформированием.-Минск: Наука и техника, 1974.-231с.

70.Муханов И.И., Синдеев В.И. Упрочняющая-чистовая обработка, стальных деталей лучем лазера и ультрозвуковым инструментом./ В кн.: Новые методы упрочнения и обработки металлов .-Новосибирск. НЭТИ, 1979.-218С.

71.3атульский Д.М., Сафронов В.В. Электромеханическая обработка инструментальных сталей.-В кн.: Исследование процессов производства и проектирования изделий машиностроения. Орел: Приокское изд-во, 1978.-С.51-54.

72.Ашкинази. Упрочнение и восстановление деталей электромеханической обработкой.-JI. Машиностроение, 1968.-162с.

73.Романченко A.A., Яценко H.H., Кудря Г.А. Особенности технологии электроискрового упрочнения инструмента // Технология и организация производства, 1977. №3.-С.52-54.

74.Гадалов В.Н., Серебровская Л.Н. Упрочнение деталей автомобильной, строительно-дорожной техники и горного оборудования электроискровым легированием // Повышение эффективности использования и ремонта сельскохозяйственной техники: Тез. докл. На научной конф. Курской гос. сельско хоз. академии (24-25 марта 1999 г) Курск: Изд-во КГСХА, 1999.-С.69-70

75.Павлов А.Г. Ультразвук при нанесении износостойких покрытий // В сб.: Машиностроение и приборостроение. - Минск, 1976. вып.8.-С.26-27.

76.Мещяреков Н.Г., Чаругин Н.В. Интенсификация процесса электроискрового легирования в среде легкоплавких поверхностно-активных металлов // Электронная обработка материалов, 1987. №l.-C.33-38.

77.Михайлов В.В., Перетятку П.В. Интенсификация ЭИЛ путем прямого действия тока на рабочие электроды // Электронная обработка материалов, 1987. №2.-С.90-92.

78.Гольдберг Б.М. Удар - холодом // Изобретатель и рационализатор, 1977. №3.-С.32-33.

79.Джанчатова H.B. Разработка и исследование защитных покрытий, способов повышения их эксплуатационных характеристик для жаропрочных никелевых сплавов. Дисертация на соискание ученой степени кандидата техн.наук. Курск: КГТУ, 1996.-134с.

80.Селезнева Е.В. Разработка и исследование защитных покрытий наносимых электроакутическим способом на жаропрочные никелевые сплавы. Диссертация на соискание ученой степени кандидата техн.наук. Курск: КГТУ, 1998.-108с.

81.Дьюли У. Лазерная технология и анализ материалов.М.: Мир, 1986.-504С.

82.Коваленко B.C., Верхотуров А.Д., Головко Л.Ф., Подчерняева H.A. Лазерное и электроэрозионное упрочнение материалов.-М.:Наука, 1986.-276с.

83.Гадалов В.Н., Криштал М.А. Использование лазерного излучения для улучшения структуры и износостойкости литого жаропрочного никелевого сплава // В кн.: Новые материалы и ресурсосберегающие технологии термической и химико-термической обработки - основа повышения надежности и долговечности машин и инструмента.-Москва, 1987.-С.113-115.

84. Applications of laser heat treatment in production enqineerinq. Koniq W., Treppe F.,Willerscheid H., Schmitz - Justen Cl./Laser Treat. Mater. Eur. Conf. BadNauhein, 1986. Oberursel, 1987.-P.415-417.

85. Григорьянц А.Г., Сафонов A.H. Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн. 3. Методы поверхностной лазерной обработки.-М.: Высшая школа, 1987.-197с.

86.Влияние лазерной обработки на структуру и состав плазменно-напыленных покрытий системы Ni-Cr-Si-B / В.П.Ларионов, Н.П. Болотина, Т.В. Аргунова и др.// ФХОМ, 1987.-№1.-С.73-77.

87.Спиридонов Н.В., Кардаполова М.А., Девойно О.Г. Влияние лазерного нагрева на износостойкость композиционных покрытий // Трение и износ, 1988.-Т.9.-С.60-65.

88.Гадалов В.Н., Рыжков Ф.Н. Улучшение структуры и свойств плазменных покрытий многокомпонентных никелевых сплавов с помощью лазерного излучения для повышения их долговечности // Прогрессивные методы получения конструкционных материалов и покрытий, повышающих долговечность деталей машин: Тез. докл. Республ. Научн-техн. конф. (Волгоград, 2-3 октябрь 1989 г)- Волгоград, 1989.-С.46-47.

89.Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов.-М. Машиностроение, 1989.-304с.

90.Гадалов В.Н., Рыжков Ф.Н., Позвонков А.Ф. Структура и свойства жаропрочных никелевых сплавов и плазменных покрытий после лазерной обработки // МИТОМ, 1990. №7.-С.36-39.

91. Структурные изменения и особенности трещинообразования в жаропрочных никелевых сплавах после лазерного облучения / Ю.В.Соловьев, В.В.Исаков, С.Г.Прокопинская и др. // МИТОМ, 1995. №1.-С.29-32.

92.Лазерная обработка литейных сплавов и плазменно-напыленных покрытий системы никель-хром /В.Н.Гадалов, А.С.Бойцова, Е.В. Селезнева и др. // Ультразвук и термодинамические свойства вещества. - Курск: Курск, гос. пед.унив-т,1997.-С.121-132.

93.Гадалов В.Н., Рыжков Ф.Н. Локальное восстановление компонентов турбин высокого давления (турбокомпрессоров) методами плазменного, электроискрового, электроакустического напыления и лазерной обработки // Материалы и упрочняющие технологии-98: Тез. и мат. докл. VI Российской науч.-техн. кнф. (Курск, 15-17 декабря 1998 г.)-Курск, 1998.-С.4-6.

94.Спиридонова Н.В., Панков А.Б., Опекунова Т.Э. Влияние лазерного оплавления на структуру, фазовый состав и эксплуатационные свойства покрытий // Минск: Машиностроение, 1988. №3 .-С.86-90.

95.Эксплуатационная стойкость и механические свойства сталей типа 5Х2СФ для штампов горячего деформирования / Ю.В.Шахназаров, А.С.Журавлев, Е.Д.Орлов и др. // МИТОМ, 1984. №8.-С.39-41.

96.СимсЧ., Хагель В. Жаропрочные сплавы.-М.: Металлургия, 1976.568 с.

97.Масленков С.Б. Легирование и термическая обработка жаропрочных сплавов // МИТОМ,1977. №10.-С.49-53.

98.Голиков И.Н., Масленков С.Б. Дендритная ликвация в сталях и сплавах.- М.: Металлургия, 1977.-224с.

99.Лашко Н.Ф., Заславская Л.В., Козлова М.Н. и др. Физико-химический анализ сталей и сплавов.-М..'Металлургия, 1978.-336с.

100. Шпунт К.Я. Значение микролегирования в обеспечении требуемого уровня свойств никелевых жаропрочных сплавов // Конструкционные и жаропрочные материалы для новой техники.-М.: Наука, 1978.-С.268-292.

101. Портной К.И., Бабич Б.Н., Светлов И.Л. Композиционные материалы на никелевой основе.-М.: Металлургия, 1979.-264с.

102. Нагин A.C. Направленное изменение состава и морфологии первичных карбидных фаз в литых сплавах никеля // Изв. АН СССР. Металлы, 1980. №4.-С. 19-24.

103. Жаропрочные сплавы для газовых турбин. Под ред. Д.Котсорадис и др.-М.: Металлургия, 1981.-480с.

104. Нагин A.C., Гадалов В.Н. Влияние гафния, циркония и рения на стабильность структуры литейных жаропрочных никелевых сплавов // Изв. ВУЗов Черная металлургия, 1982. №8.-С.66-70.

105. Деформация и свойства материалов для авиационной и космической техники: Труды межд. Конф./Пер. с анг. Л.М.Бернштейна и др.-М.: Металлургия, 1982.-376с.

106. Матвеева М.П. Жаростойкие сплавы // Итоги науки и техники ВИНИТИ АН СССР (Металловедение и термическая обработка Т. 17)- М.: Металлургия, 1983.-С.121-178.

107. Iukfiva Natsuo. New PCACOMB for Superallos // Denkiseiko Eles Fumracl Steel, 1983. V.54, №4-P.257-287.

108. Масленков С.Б. Жаропрочные стали и сплавы. Справочное из-дание.-М.: Металлургия, 1983.-192с.

109. Жаропрочные и жаростойкие стали и сплавы на никелевой основе / Под ред. О.А.Банных.-М.: Наука, 1984.-224с.

110. Влияние термической обработки на структуру и свойства сплавов типа ЖС / Б.М.Драбкин, В.Ф.Котов, П.В.Лебедев и др. // МИТОМ, 1985. №2.-С.56-58.

111. Гольдштейн М.И., Литвинов B.C., Бронфин Б.М. Металлофизика высокопрочных сплавов.-М.: Металлургия, 1986.-312с.

112. Жаропрочность литейных никелевых сплавов и защита их от окисления / Б.Е.Патон, Г.Б.Строганов, С.Т.Кишкин и др.-Киев: Наукова думка, 1987.-256с.

113. Кишкин С.Т., Строганов Г.Б., Логунов A.B. Литейные жаропрочные сплавы на никелевой основе М.: Машиностроение, 1987.-111с.

114. Масленков С.Б. Жаропрочные сплавы состояние и перспективы развития // Жаропрочные и жаростойкие металлические материалы, М.: Наука, 1987.-С. 15-22.

115. Борздыка A.M. Юбилей жаропрочного сплава (К 25 летию промышленного применения сплава ХН65ВМТЮ) //МИТОМ, 1990. №3.-С.2-10.

116. Гецов Л.В. Высокотемпературные материалы для деталей газовых турбин (обзор) // МИТОМ, 1991. №6.-С.42-45.

117. Морозова Г.И. Закономерность формирования химического состава у'/у матрицы многокомпонентных никелевых сплавов // ДАН СССР, 1991. Т.320, №6.-С.1413-1416.

118. Ульянина Е.А. Коррозионностойкие стали и сплавы. Справочник. - М.: Металлургия, 1991.-256с.

119. Филатова М.А., Судаков B.C., Кабанов И.В. Влияние содержания легирующих элементов в пределах марочного состава в сплаве ХН65КВМЮТБ на его жаропрочность // МИТОМ, 1992. Ж7.-С.29-31.

120. Современные литейные жаропрочные сплавы для рабочих лопаток газотурбинных двигателей / Н.Г.Орехов, Г.М.Глезер, Е.А.Кулешова и др. // МИТОМ, 1993. №7.-C.33-35.

121. Гадалов В.Н., Рыжков Ф.Н. Литые сплавы на никельхромовой основе, способы их термообработки. - Москва-Курск: КГТУ, 1994.-105с.

122. Гадалов В.Н., Рыжкова А.Ф. Влияние дендритной ликвации на распределение упрочняющих фаз в свариваемом дисперсионно-твердеющем сложнолегированном никельхромовом сплаве // Изв. ВУЗов. Черная Металлургия, 1994. №6.-С.47-49.

123. Петрушин Н.В., Сорокина Л.П., Жуков С.Н. Структурные особенности деформирования и разрушения монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов при циклическом нагружении // МИТОМ, 1995. №6.-С.2-5.

124. Гадалов В.Н., Бойцова A.C., Иванова Е.В. Физико-химический анализ структурных составляющих жаропрочного сплава на никельхромовой основе // Тез. докл. Всероссийской НТК «Проблемы химии и химической технологии», Курск: КГТУ, 1995.-С.106-108.

125. Гадалов В.Н., Рыжков Ф.Н., Кореневский H.A. Внутреннее трение, структура и физико-механические свойства литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе. Вопросы применения металлических электродов для биотехнических систем. - Москва-Курск: КГТУ, 1996.-215с.

Ill

126. Гадалов B.H., Зуев В.А., Бойцова A.C. Влияние структурных составляющих на особенности разрушения и демпфирующие свойства литого, термообработанного жаропрочного никелевого сплава // Вибрационные машины и технологии. - Курск: КГТУ, 1997.-С.212-217.

127. Лазерная обработка литейных сплавов и плазменно-напыленных покрытий системы никель-хром / В.Н.Гадалов, А.С.Бойцова, В.А.Зуев и др. // Ультразвук и термодинамические свойства веществ.- Курск: КГПУ, 1987.-С.121-132.

128. Гадалов В.Н., Джанчатова Н.В., Зуев В.А. Исследование структуры литейных жаропрочных никелевых сплавов при высоких температурах и больших скоростях деформации / Изв. КГТУ, Курск: КГПУ, 1998. №2.-С.35-41.

129. Зимина Л.П., Масленков С.Б, Трахимович И.М. Кинетика процесса старения жаропрочных никелевых сплавов // Электронно-микроскопические исследования структуры жаропрочных сплавов и сталей: Сборник М.: Металлургия, 1969.-С.30-35.

130. Sastru D.H., Vasu K.J/ // Fraus of the Japan Just. Of Metals, 1971. V.12, №6.-P.405-409.

131. Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. Методы анализа, лабораторные работы и задачи. Учебное пособие для ВУЗов. -6-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1989. - 456 с.

132. Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов. Т.№ / Под ред. А.Т.Туманова.-М.: Машиностроение, 1981.-240с.

133. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия / Я.С.Уманский, Ю.А.Скаков, А.Н.Иванов и др. // М.: Металлургия, 1982.-632с.

134. Металловедение и термическая обработка стали: Справ, изд. В 3-х т. / Под ред. Бернштейна М.Л., Рахштадта А.Г. - 4-е изд., перераб. и

доп. Т.1. Методы испытаний и исследования в 2-х кн. М.: Металлургия, 1991.- 462с.

135. Васильев Д.М., Трофимов В.В. Современное состояние рентгеновского способа измерения макронапряжений // Заводская лаборатория, 1984. №2.-С.20-29.

136. Рогожин В.М., Прокопченко И.Е., Самойлов А.В и др. Определение адгезионной прочности газотермических покрытий. // Порошковая металлургия, 1982. №7.-С.23-27.

137. Использование склерометрического метода для оценки эксплуатационных характеристик защитных покрытий / В.Н.Гадалов, Е.В.Селезнева, Д.И.Демченко и др. // Материалы и упрочняющие техно-логии-98. Тез. и мат. VI Российской науч.-техн. конф. (15-17 декабря 1998 г). Курск: КГТУ, 1998.-С. 139-141.

138. Мелик-Оганджанян П.Б., Рашев Е.И. Определение оптимальных режимов электроискровой обработки с помощью стандартного планирования экспериментов // Сб. Физические основы электроискровой обработки металлов, М.: Наука, 1966.-С.136-139.

139. Брусиловский П.М., Журавский А.К. О математизации исследований по электрическим методам обработки // Электронная обработка. Кишинев: Изд. АНМССР, 1975.№3.-С. 186-192.

140. Зажигаев JI.C., Котьян A.A., Романков Ю.И. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента.-М.: Атомиздат, 1978.-231с.

141. Ф.С.Новик, Я.Б.Арсов. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов./ М.: Машиностроение, 1980.- 232с.

142. Метод внутреннего трения в металлических исследованиях: Справочное издание. Блантер М.С., Пигузов Ю.В., Ашмарин Г.М. и др. -М.: Металлургия, 1991.-248с.

143. Гадалов В.Н. Необходимость учета рекристаллизации при измерении внутреннего трения литых жаропрочных сплавов на никелевой основе / Текстуры и рекристаллизации в металлах и сплавах.- Уфа, изд. УАИ, 1987. Ч.2.-С. 199-200.

144. Гадалов В.Н., Гиря A.B., Кобликова Л.В. ГСССД МР 47-48 Методика расчетного определения температурной зависимости внутреннего трения металлических материалов. Методика ГСССД / Госстандарт СССР, ГСССД. М, 1988.-18с. Деп. во ВНИИКИ 27.04.89, №544.

145. Г.И.Прокопенко Ультразвуковая ударная обработка конструкционных материалов. // Тезисы и материалы докладов респудликанской научно-технической конференции "Материалы и упрочняющие техноло-гии-91".- Курск. КПИ, 1991.-С.54-55.

146. Нагин A.C., Гадалов В.Н. Влияние структуры граничных объемов на зернограничную релаксацию литейных жаропрочных сплавов // ФХОМ, 1983. №3.-С.106-110.

147. Гадалов В.Н., Гордиенко Л.К., Зуев В.А. Внутреннее трение обусловленное скольжением по границам зерен с частицами вторичных фаз, в высоколегированных никелевых сплавах в литом и термообрабо-танном состояниях // Структура и свойства внутренних границ раздела в металлах и полупроводниках. Воронеж: ВПИ, 1988.-С.94-100.

148. Нагин A.C., Гадалов В.Н. Влияние структуры граничных объемов на зернограничную релаксацию литейных жаропрочных никелевых сплавов // ФХОМ, 1983. №3.-С. 106-110.

149. Релаксационные эффекты в покрытиях, полученных плазменным напылением / В.Н.Гадалов, О.Б. Чевела, О.Г.Чердакли и др. // Проблемы прочности, 1979. №2.-С.68-71.

150. Гадалов В.Н., Чевела О.Б. Исследование амплитудной зависимости внутреннего трения плазменных покрытий // Порошковая металлургия, 1980. №2.-С.30-32.