Порошковая шарикоподшипниковая сталь, полученная диспергированием в керосине

УДК 621.762.27

ПОРОШКОВАЯ ШАРИКОПОДШИПНИКОВАЯ СТАЛЬ, ПОЛУЧЕННАЯ ДИСПЕРГИРОВАНИЕМ В КЕРОСИНЕ Агеева Екатерина Владимировна, к.т.н., доцент

Представлены результаты исследования строения и свойств порошковых материалов, полученных из отходов шарикоподшипниковой стали марки ШХ15 методом ЭЭД в керосине осветительном.

Ключевые слова: отходы шарикоподшипниковой стали, электроэрозионное диспергирование, керосин, порошковая сталь.

Шарикоподшипниковая сталь должна обладает высокой твердостью, прочностью и контактной выносливостью. В связи с широким её применением, образуется большое количество отработанных и выбракованных подшипников. В настоящее время способы переработки шарикоподшипниковой стали отличаются крупнотоннажностью, большими энергетическими затратами, экологическими проблемами. Особую актуальность приобретает поиск и разработка малоэнергоемких, ресурсосберегающих, экологически чистых и безотходных способов получения порошков. Как показывает практика, большинство способов получения порошковых материалов обладают рядом недостатков: энергоёмкость, экологические проблемы (сточные воды, вредные выбросы), высокая стоимость технологического оборудования [1, 2].

Технология электроэрозионного диспергирования с целью получения порошковых материалов отличается относительно невысокими энергетическими затратами и экологической чистотой процесса [3-10].

Главным преимуществом предложенной технологии является применение в качестве исходных материалов отходов, которое значительно дешевле чистых компонентов, используемых в традиционных технологиях. Кроме того, данная технология является порошковой, что позволяет порошки-сплавы.

Целью настоящей работы являлось исследование строения и свойств порошковых материалов, полученных из отходов шарикоподшипниковой стали марки ШХ15 методом ЭЭД в керосине осветительном.

На рис. 1 показано распределение по размерам частиц порошковой шарикоподшипниковой стали, полученной из отходов.

5 10 50 lOO 5ОО ÍOOO 2000 Размэр частиц, ики

1 - интегральная кривая, 2 - гистограмма Рисунок 1 - Распределение по размерам частиц ШХ15, полученных

в керосине

Экспериментально установлены размерные характеристики порошковых материалов, полученных в воде дистиллированной: удельная площадь по-

2 3

верхности 5012,6 см /см ; средний размер частиц 36,53 мкм; коэффициент элонгации (удлинения) частиц 27,49 мкм составляет 2,32.

В табл. 1 приведены результаты исследования распределения по размерам микрочастиц.

Таблица 1 - Распределение по размерам частиц порошкового материала

Размерность частиц ШХ15 в керосине осветительном

Б10 (10% частиц), мкм 5,238

Б20 (20% частиц), мкм 9,686

Б30 (30% частиц), мкм 13,127

Б40 (40% частиц), мкм 17,971

Б50 (50% частиц), мкм 30,653

Б60 (60% частиц), мкм 35,867

Б70 (70% частиц), мкм 41,548

Б80 (80% частиц), мкм 49,546

Б90 (90% частиц), мкм 71,282

ё[4,3] Объемный средний диаметр, мкм 36,53

ё[3,2] Средний диаметр по площади поверхности, мкм 11,97

ё[3,0] Средний диаметр по отношению к объему, мкм 2,39

ё[2,0] Средний диаметр по отношению к площади, мкм 1,07

ё[1,0] средний диаметр по отношению к длине, мкм 0,54

В табл. 1 приведены данные, которые следует читать как: D50 (50% частиц) - 30,653 мкм, то есть частиц, размером меньше или равно 30,653мкм в порошке содержится 50,0% от общего объема.

С целью изучения формы и морфологии частиц порошковых материалов, полученных методом ЭЭД из отходов шарикоподшипниковых сталей, были сделаны снимки на растровом электронном микроскопе Nova NanoSEM 450, которые представлены ниже (рис. 2).

щ

\V

ы

Рисунок 2 - Электронно-микроскопическое изображение порошковых материалов ШХ15, полученных в керосине осветительном

Форма частиц порошкового материала, полученного электроэрозионным диспергированием отходов шарикоподшипниковой стали, обусловлена тем, в каком виде материал выбрасывается из лунки в процессе ЭЭД. Экспериментально установлено, что порошковый материал, полученный методом ЭЭД из отходов шарикоподшипниковой стали, состоит из частиц правильной сферической формы (или эллиптической) и неправильной формы (конгломератов), которые образуются кристаллизацией расплавленного материала (жидкая фаза).

При ЭЭД частицы порошкового материала, выбрасываемые из канала разряда в жидком состоянии в рабочую жидкость, быстро кристаллизуются и закаливаются. После выхода из зоны разряда частицы порошка весьма часто сталкиваются между собой. Если в момент столкновения кристаллизация была полностью завершена, то на частицах остаются характерные следы от ударов и сетчатая поверхность.

Если имеется значительная разница температур столкнувшихся частиц, то происходит их слипание с образованием непрочных границ. Как прави-

ло, такое происходит при столкновении крупных частиц, образовавшихся из жидкой фазы, с мелкими частицами, образовавшимися из паровой фазы. Если нет существенной разницы температур частиц при столкновении, то могут образовываться конгломераты неправильных форм.

С целью выявления распределения элементов по поверхности частиц порошков, с помощью энерго-дисперсионного анализатора рентгеновского излучения фирмы EDAX, встроенного в растровый электронный микроскоп Nova NanoSEM 450, был проведен рентгеноспектральный микроанализ, результаты которого представлены на рис. 3 и в табл. 2 и 3.

Таблица 2 - Рентгеноспектральный микроанализ порошкового материала _ШХ15, полученного в керосине осветительном_

Элемент C O Si Cr Mo Fe Итого

Массовая доля, % 43,17 5,59 0,22 0,96 0,85 49,21 100,00

Атомарная доля, % 73,96 7,18 0,16 0,38 0,18 18,13 100,00

Ь-

Fe

Si

Мо Ме> Мо

i ги п i á л

Ст Ст

0,80 160 2,40 3,20 4,00 4,80 5.60 640 7,20 Энергия, кэВ

Рисунок 3 - Элементный состав порошковых материалов ШХ15,

полученных в керосине

Экспериментально установлено, что порошковые материалы, полученные методом ЭЭД из отходов шарикоподшипниковых сталей, на поверхности содержат большую часть железа, хрома, кислорода и углерода. Видно, что диспергирование в разных рабочих жидкостях влияет на элементный состав порошка.

Свойства частиц порошка, от которых зависит область их применения, во многом определяются их структурой. Для исследования структуры ча-

стиц полученных порошков был проведен их рештенострукгурный анализ на рентгеновском дифрактометре Rigaku Ultima IV.

Результаты рентгено структурного анализа порошков, полученных методом ЭЭД из отходов шарикоподшипниковых сталей, представлены ниже (рис. 4).

Рисунок 4 - Рентгенограмма порошкового материала ШХ15, полученного в

керосине осветительном

Экспериментально установлено, что диспергирование в дистиллированной воде способствует образованию в порошковом материале фазы Fe3C.

Список литературы

1. Особенности термоциклической обработки стали ШХ15 / Жолдошов Б.М., Муратов В.С., Кенис М.С. // Заготовительные производства в машиностроении. 2012. № 3. С. 29-32.

2. Разработка режимов термоциклической обработки шарикоподшипниковой стали / Жолдошов Б.М. // Наука, новые технологии и инновации. 2011. № 2. С. 38-41.

3. Размерный анализ частиц порошка, полученного из вольфрамсодержащих отходов электроэрозионным диспергированием в воде / Агеева Е.В., Агеев Е.В., Карпенко В.Ю. // Вестник машиностроения. 2015. № 3. С. 45-46.

4. Разработка и исследование твердосплавных изделий из порошков, полученных электроэрозионным диспергированием вольфрамсодержащих отходов / Латыпов Р. А., Латыпова Г.Р., Агеев Е.В., Давыдов А.А. // Международный научный журнал. 2013.№ 2. С. 107-112.

5. Проведение рентгеноспектрального микроанализа твердосплавных электроэрозионных порошков / Агеев Е.В., Латыпова Г.Р., Давыдов А.А., Агеева Е.В. // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 5-2 (44). С. 099-102.

6. Использование твердосплавных электроэрозионных порошков для получения износостойких покрытий при восстановлении и упрочнении деталей машин и инструмента / Агеев Е.В., Давыдов А.А., Агеева Е.В., Бондарев А.С., Новиков Е.П. // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2013. № 1. С. 32-38.

7. Исследование химического состава порошков, полученных из отходов твердых сплавов методом электроэрозионного диспергирования / Агеев Е.В., Агеева Е.В. // В сборнике: Современные инструментальные системы, информационные технологии и

инновации, материалы IV Международной научно-технической конференции в 2-х частях. Ответственный редактор: Е.И. Яцун. 2006. С. 146-150.

8. Разработка установки для получения порошков из токопроводящих материалов / Агеев Е.В., Семенихин Б.А., Латыпов Р.А., Бобрышев Р.В. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2009. Т. 11. № 5-2. С. 234-237.

9. Исследование производительности процесса получения порошков методом электроэрозионного диспергирования / Агеев Е.В., Семенихин Б.А., Агеева Е.В., Латыпов Р.А., Пивовар Н.А. // Известия Юго-Западного государственного университета. 2010. № 4 (33). С. 76-82.

10. Состав и свойства порошков, полученных из отходов твердых сплавов методом электроэрозионного диспергирования (ЭЭД) / Петридис А.В., Толкушев А.А., Агеев Е.В. // Технология металлов. 2005. № 6. С. 13-17.

Ageeva Ekaterina Vladimirovna, candidate of technical Sciences, associate Professor Southwest state University, Kursk, Russia

Kuts Vadim Vasilyevich, doctor of technical Sciences, Professor Southwest state University, Kursk, Russia

Hardikov Sergey Vladimirovich, postgraduate student Southwest state University, Kursk, Russia

POWDER BALL-BEARING STEEL, OBTAINED BY DISPERSION IN KEROSENE

Presents the results of research of structure and properties of powder materials obtained from the wastes of ball-bearing steel grade SHH15 method EED in kerosene lighting. Key words: ball bearing steel wastes, electroerosion dispersion, kerosene, powder steel.

УДК 005.6

К ВОПРОСУ О ВЫБОРЕ МЕТОДА ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА РЕНТГЕНКОНТРОЛЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ Архипова Людмила Михайловна, студент

(e-mail: lusiena.82@bk.ru) Воейко Ольга Александровна, к.т.н., доцент (e-mail: olga_voeyko@mail.ru) ГБОУ ВО МО «Технологический университет», Королев, Россия

В данной статье рассмотрены два метода оценки качества рентген-контроля сварных соединений. Определены их преимущества и недостатки.

Ключевые слова: контроль качества, рентгенконтроль, сварной шов.

Российская космическая промышленность - одна из самых активно развивающихся отраслей машиностроительного комплекса, наиболее чувствительная к внедрению инноваций и высоких технологий. Наращивание объемов производства высококачественной продукции внутри страны - одно из направлений развития космических технологий, которые сыграют ключевую роль в увеличении темпов развития машиностроительной отрасли.