Vol. 53 (2017), Issue 4, p. 1-10

DOI: 10.5281/zenodo.1053729

Электроискровое легирование графитом стальных поверхностей: технология, свойства, применение

Тарельник В.Б., Паустовский А.В., Ткаченко Ю.Г., Марцинковский В.С., Белоус А.В., Коноплянченко Е.В., Гапонова О.П.

Abstract

УДК 621.9.048.669.268

 

Исследованы закономерности и получены количественные данные о влиянии времени обработки и энергии разряда при электроискровом легировании стальных поверхностей графитом на толщину, микротвердость и шероховатость цементированных слоев. Толщина упрочненного слоя с увеличением энергии разряда и времени легирования увеличивается. При проведении исследований использовали образцы из сталей 40Х, З8ХМЮА, 40ХН2МЮА, 30Х13, АРМКО-железа, 12Х18Н10Т и стали 20, применялся графит марки ЭГ-4. Исследования проводились на установках «ЭИЛВ-8А», «ЭИЛВ-9», «Элитрон-22А» и «Элитрон-52А», обеспечивающих энергию разряда в диапазоне 0,1–6,8 Дж. Опыты показали, что глубина цементированного слоя и его микротвердость при одинаковых технологических режимах у разных марок сталей существенно отличаются. Глубина цементации тем больше, чем больше содержание углерода в стали в исходном состоянии. Чем больше энергия разряда, тем эта разница значительнее. Проведенные испытания на износ показали, что применение после электроискровой цементации графитом метода безабразивной ультразвуковой финишной обработки является эффективным и позволяет увеличить износостойкость образцов по сравнению с образцами без упрочнения в 7,8 раза для стали 40Х и в 11,5 раза для стали 12Х18Н10Т. Исследования подтвердили эффективность применения для снижения шероховатости технологии поэтапного электроискрового легирования графитовым электродом поверхности образца после цементации. На каждом последующем этапе энергия искрового разряда снижалась. Поэтапное ЭИЛ графитом цементированного слоя стали 38ХМЮА позволило снизить шероховатость поверхности со значений Rа = 11,9–14,0 мкм до 0,8–0,9 мкм. Апробация результатов исследований в промышленности показала, что электроискровое легирование графитом позволяет решить ряд практических задач.

 

Ключевые слова: графит, электроискровые покрытия, энергия искрового разряда, цементация, износостойкость, шероховатость поверхности, микротвердость, легированные стали.

 

 

Consistencies were studied and quantity data collected about an effect of processing time and discharge energy on the thickness, micro-hardness and roughness of consolidated layers during electric-spark alloying of the steel surfaces with graphite. It was found that the thickness of the strengthened layer increases with the gain of the discharge energy and the time of alloying. In the study, the following materials were used: specimens of steels 40Х, З8ХМЮА, 40ХН2МЮА, 30Х13, АРМКО-iron, 12Х18Н10Т as well as steel 20, graphite ЭГ-4. Tests were carried out on devices: «EILV-8А», «EILV-9», «Elitron-22А» и «Elitron-52А», that provide the discharge energy in the range 0.1–6.8 J. The experiments demonstrated that the depth and the micro-hardness of the consolidated layer treated with the same technological regime are significantly different for different steel grades. The depth of consolidation increases with a higher initial carbon content in the steel. The higher the discharge energy, the greater this difference. Wear tests showed that usage of the method of nonabrasive ultrasound final processing after electric-spark alloying with graphite is effective and allows increasing wear-resistance of specimens by 7.8 times for steel 40X and by 11.5 times for steel 12Х18Н10Т. The research confirmed that the staged electric-spark alloying of specimen surface after consolidation with graphite electrode is effective for roughness decreasing. The discharge energy was lowering at each next stage. The staged electric-spark alloying of the consolidated layer of steel 38ХМЮА with graphite allowed decreasing of the surface roughness from Rа = 11.9–14.0 µm to 0.8–0.9 µm. The industrial tests showed that the electric-spark alloying with graphite offers solutions to a number of practical tasks.

 

Keywords: graphite, electric-spark coating, spark discharge energy, consolidation layer, wear-resistance, surface roughness, micro-hardness, alloyed steel.

 

 

Download full-text PDF. 843 downloads

Web-Design Web-Development SEO - eJoom Software. All rights reserved.