ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ

Полезная модель относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки, в частности к электродным материалам для электроискрового легирования металлических поверхностей.
Для поверхностного упрочнения металлических поверхностей используются специальные электроды, расплавленные капельки которого переносятся на упрочняемую деталь.
Известны электродные материалы на основе белых чугунов с содержанием углерода до 3% [1].
Недостатком таких электродов является невысокая стойкость наносимого на упрочняемую деталь покрытия.
Известен электродный материал для электроискрового легирования на основе белого чугуна, содержащего следующие компоненты, %: углерод 4,0-4,5; марганец 0,5-0,6; кремний 0,8-0,9; железо - остальное [2].
Недостатком данного изобретения является тот же фактор, что и в предыдущем аналоге.
Известно устройство для электроискрового легирования, содержащее легирующий электрод, выполненный полым, что позволяет формировать дополнительный поток рабочей среды через него, причем суммарный расход обоих потоков сохраняют постоянным, а поток рабочей среды через полый электрод регулируют в функции потока через эрозионный промежуток [3].
Недостатком таких электродов является их сильное окисление кислородом воздуха и невысокая стойкость наносимых покрытий на деталь.
Наиболее лучшие показатели при электроискровом легировании были достигнуты при использовании полых хромсодержащих электродов [4].
Основным недостатком известного технического решения является высокая эрозионная стойкость за счет высокой температуры плавления, что в конечном итоге уменьшает массоперенос в процессе легирования поверхности.
В основу предлагаемой полезной модели положена задача получения электродного материала такого состава, который бы обеспечил увеличение массопереноса и соответственно эффективности процесса упрочнения.
Поставленная задача достигается тем, что электрод для электроискрового легирования, содержащий хром и другие химические элементы, выполненный полым и обдуваемым охладителем с внутренней и внешней стороны, согласно полезной модели выполнен с покрытием, а в качестве покрытия используют обмазку на основе огнеупорной каолиновой глины толщиной 0,2-0,5 мм.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, где показан электрод для электроискрового легирования с покрытием.
Электрод для электроискрового легирования состоит из материала электрода 1 и нанесенного на него покрытия 2. Для охлаждения и постоянного обдува электрод выполнен сквозным и имеет полость 3.
Сущность полезной модели заключается в том, что для повышения прочности и защиты поверхности от окисления окружающим воздухом электрод выполнен с покрытием, в качестве защитного компонента используют огнеупорное покрытие, а в качестве покрытия используют обмазку на основе огнеупорной каолиновой глины. Толщина наносимого покрытия составляет 0,2-0,5 мм. Для хорошего охлаждения электрод выполнен полым.
Защитить поверхность электрода от окисления окружающим воздухом предлагается за счет создания поверхностного слоя, стойкого к окислению и, по возможности, достаточно твердого.
Преимущество предлагаемого технического решения заключается в том, что, благодаря использованию электродов с покрытием значительно снижается температура нагрева материала электрода, что в свою очередь уменьшает эрозионную стойкость электрода, увеличивает массоперенос и соответственно эффективность процесса.
Для эффективного охлаждения электрод выполняют трубчатым и охладитель подается во внутрь электрода.
Пример (общий пример)
Для экспериментальной проверки заявляемой полезной модели был подготовлен состав из порошковых материалов.
В качестве материалов были использованы материалы, %: хром 50-70, ферробор 25-45, алюминиевая пудра 4-5 как пластификатор.
2
Материалы предварительно перемешивались в конусном смесителе в течении 1 час. Затем производили прессование на гидравлическом прессе с усилием 5,0-7,0 т/см., после чего производили спекание при температуре 1250-1300°С в печи сопротивления с силитовыми нагревателями.
Затем на поверхность полученного спеченного электрода нанесли методом обмазки защитное покрытие, а в качестве покрытия используют обмазку на основе огнеупорной каолиновой глины толщиной 0,2-0,5 мм, после чего электрод опять поместили в печь и сушили при температуре 1050°С в течении 3-х часов.
Электродами из полученных материалов легировали ножи деревообрабатывающего станка, имеющие форму узкой прямоугольной пластины толщиной 4 мм и с размерами 50×400 мм. Ножевая пластина была изготовлена из рядовой углеродистой стали. Электроэрозионной обработке подвергалась большая поверхность ножа, начиная от режущей кромки на всю длину пластины и шириной, равной половине ширины пластины.
Легирование осуществляли при следующих параметрах:
- скорость перемещения суппорта с устройством
легирования, мм/ сек.
- 1
- технологический ток, ампер\tab- 100
- емкость конденсаторов, мкф.\tab- до 1000
- напряжение холостого хода, вольт\tab- 90
- диаметр полого электрода, мм\tab- 8
- скорость обработки, см<sup>2</sup>/мин\tab- до 3,5
- толщина легирующего слоя, мм\tab- 0,2
- шероховатость покрытия, Ra мкм\tab- 10,0
- частота следования импульсов, гц\tab- 60
- газ охладитель
- сжатый воздух
Используя микроскоп типа МПБ-2 с 24 кратным увеличением установили, что, благодаря исключения окисления электрода кислородом воздуха, вся поверхность имела равномерное электроэрозионное покрытие, между отдельными участками разрывов не наблюдалось.
При необходимости легирование можно повторить методом наложения 2-го упрочняющего слоя.
Эксплуатационная стойкость обработанных деревообрабатывающих ножей зависила от материала электродов и увеличилась в 1,8-2,4 раз.
Результаты исследования покрытий представлены в таблице №1. Они показывают, что при электроискровом легировании хромсодержащими электродами с электрокорундовым покрытием износостойкость ножей значительно превышает износостойкость упрочненных ножей при использовании электродов без покрытия.
Таблица №1Результаты исследования покрытий
Вид электрода
ρ, мкм
, мкм
Интенсивность изнашивания
Коэффициент трения
Хромсодержащий, полый
175
3,2×10<sup>-2</sup>
6,05×10<sup>-11</sup>
0,19
Хромсодержащий, полый с электрокорундовым покрытием
255
3,2×10<sup>-2</sup>
3,15×10<sup>-11</sup>
0,12
Благодаря использованию хромсодержащих электродов с нанесенным покрытием на основе огнеупорной каолиновой глины удалось увеличить толщину легированного слоя, повысить сплошность покрытия, его сцепляемость с основным металлом и повысить производительность процесса.
Использование предложенных электродов с покрытием исключает стадию обработки электродов, снижает влияние процессов вторичного окисления, позволяет варьировать составом в широком интервале концентраций.
Таким образом, заявляемое техническое решение полностью выполняет поставленную задачу.
Заявляемое техническое решение не известно в Российской Федерации и за рубежом и отвечает требованиям критерия " новизна ". Техническое решение может быть реализовано промышленным способом в условиях серийного производства с использованием известных технических средств, технологий и материалов и отвечает требованиям критерия "промышленная применимость".
Использованная литература
1. Г.П.Иванов "Технология электроискрового упрочнения инструментов и деталей машин", М., Машгиз, 1961, с.299
2. RU, П-2181646, В 23 Н 9/00, С 22 С 37/10, опубл. 27.04.2002
3. А.с. 1514527, В 23 Н 9/00, опубл. в бюл. №38, 15.10.1989
4. Г.П.Иванов, "Технология электроискрового упрочнения инструментов и деталей машин", М., Машгиз, 1961, с.195-298