1. Разработка установки для электроискрового

упрочнения

В Казанском аграрном университете совместно с ГОСНИТИ была разработана технология по электроискровому поверхностному упрочнению деталей сельскохозяйственных машин и режущих инструментов, используемых в перерабатывающей промышленности и машиностроении.

Сущность метода основана на использовании плазменных импульсных искровых разрядов в воздушной среде при периодическом контактировании электрода с изделием, вследствие чего осуществляется перенос и осаждение расходуемого материала электрода на поверхность изделия.

При электроискровом упрочнении инструмента и технологической оснастки в качестве электродов применяются твердые сплавы (Т15К6, Т17К12, ВК6, ВК8, ВК20 и др.), материалы на основе карбидов и боридов металлов, графит и другие. Инструмент и детали технологической оснастки подвергаются упрочнению после заточки и доводки.

Основные преимущества электроискрового метода упрочнения заключаются в следующем:

-возможность локального формирования покрытий в строго указанных местах радиусом от долей миллиметра и более, не защищая при этом остальную поверхность;

-высокая адгезия с основным материалом;

-отсутствие нагрева и деформаций изделия в процессе обработки;

-возможность использования в качестве электродов в различных токопроводящих материалов, как из чистых металлов, так и их сплавов, порошковых материалов и др.

-сравнительная простота технологий, которые не требует специальной предварительной обработки поверхности;

-простота обслуживания и надежность оборудования, которое малогабаритное и транспортабельно;

-низкая энергоемкость ручных и механизированных процессов (0,5-2,0 кВт);

-высокий коэффициент переноса материала (60-80%).

Технические характеристики оборудования:

Энергопотребление - 0,15кВА, 220В, вес – 3 кг, габариты - 200x150x135 мм, расход одного электрода – 800 см² упрочняемой поверхности, глубина диффузии - до 60 мкм и до 20 мкм на поверхности. Общий слой - 80мкм.

Установка ЭИУ-1 предназначена для восстановления и упрочнения деталей техники и режущего инструмента широкого использования.

Отличительной особенностью ЭИУ-1 от многих известных электроискровых установок является то, что с целью улучшения качества металлопокрытия и мобильности используются конденсаторы большой емкости (десятки тысяч фарад), а заданная частота и мощность разрядов осуществляется специальным пусковым устройством.

Электроискровое упрочнение может быть использовано в следующих областях:

- по инструменту, оснастке и их восстановлению: гильотины (пресс-ножницы), пилы по металлу (ленточные маятниковые, сегментные, ножовочные и др.) любой длины и диаметра. Резцы токарные, строгальные, сверла, фрезы, метчики, плашки, в т.ч. и для обрабатывающих центров. Резьбо-накатные ролики, фильеры, дорны, втулки направляющие, цанги, сухари. Матрицы и пуансоны на штампы вырубные, вытяжные и гибочные. Ударные, выпрямляющие и правильные устройства, зажимные, отрезные, навивальные, шаговые и подающие механизмы. Пресс- формы для цветного литья, с целью защиты литниковых каналов, радиусов уклонов, толкателей знаков. Ножи всех типов конфигураций. Лопатки турбин и насосов, экструдеров, шнеков, шпинделей.

- восстановление материального инструмента. Локальное нанесение драгоценных металлов, создание адгезии на любых металлах, в том числе на титане (кроме AL). Нанесение меди, серебра на контакты. Возможность снижения твердости (изменения режимов термообработки) в некоторых деталях из-за поводки в термических печах, или матриц и пуансонов в вырубных штампах для предотвращения сколов. Возможность замены марок стали на менее дорогие. Увеличение работы шеек валов, посадочных мест под подшипники, торцевых уплотнителей, золотниковых систем в гидравлике, эвольвент зуба шестеренок, направляющих, шпоночных и сегментных соединений, натяжных и накатных валков, роликов. Увеличение срока работы трущихся поверхностей, создание фрикционных и антифрикционных свойств, нанесение твердой смазки: графита, бронзы, меди, латуни. Маркировка поверхности металла любой твердости.

- при работе обработанного инструмента с нержавеющими, титановыми и цветными металлами не происходит налипания, инструмент не горит, дает возможность работать инструменту в местах сварочных соединений, где, из-за присадок повышена твердость поверхности.

- пресс-формы (освобождение от облоя, подлива, упрочнения подвижных знаков и их посадочных мест), толкатели, литниковые каналы, экструдеры, фильеры, смесители, шнеки, ножи в дробилках, защита поверхности от царапин при съёме резины, получение и восстановление шагрени на поверхности форм и т.д.

- формы, ножи любые: по упаковке, полиэтилену, гофре и фольге, дозаторные, обвалочные, кутторные, на блокорезы и обрезки петли, ножи и сетки волчков, матрицы и пуансоны клипсаторов, при изготовлении металлической банки, измельчители, накладки (щетки) вытеснителей.

На рисунке 1 представлен общий вид устройства для электроискрового упрочнения деталей машин

Рисунок 1 - общий вид устройства для электроискрового упрочнения деталей машин

Управление аппаратом электроискрового упрочнения:

- закрепить упрочняемую деталь в приспособлении типа тисков и подсоединить его к шлангу «Заземление»;

- закрепить в вибраторе электрод;

- включение аппарата в сеть 220В;

- подать напряжение нажатием кнопки на панели «сеть»;

- включить соответствующими кнопками емкость конденсаторов в зависимости от технологической задачи на 20, 20+20, 20+20+20 мкф.

При упрочнении лезвий режущего инструмента различного назначения с целью предупреждения прожогов использовать энергию токового разряда от конденсаторных батарей на 20 или 40, или 60 мкф.

Упрочнение деталей твердосплавным или графитовым электродом:

- очистить упрочняемую поверхность от загрязнений;

- упрочнение режущих деталей производится после их заточки;

- деталь закрепить на медной пластине толщиной 10-20 мм для теплоотвода;

- процесс упрочнения начинается при легком соприкосновении вибрирующего электрода с поверхностью лезвия детали со стороны заточки;

- упрочнение осуществляется вращательным движением электрода по поверхности лезвия, начиная с его края; скорость оборота вращения электрода 3-5 сек, линейного перемещения с перекрытием 10-20 мм/мин;

- упрочнение выполняется в два этапа: нанесение упрочненного слоя 80-150 мкм и его выравнивание также круговыми движениями электрода со скоростью в два раза выше скорости нанесения слоя:

- графитовые электроды используются для упрочнения совместно с нанесением слоя пасты, состоящей из матричного порошка ПГ10Н-01 - 40%, карбида бора (В₄С) или карбида вольфрама (WC) - 40%, криолита (Na₃AlF₆) -10% , карбамида (NH₂C) - 10%, связующее - 25% водный раствор жидкого стекла (Na₂Si0₄) или жидкий крахмальный клейстер; перед расплавлением слоя пасты ее высушивают до полного отверждения, толщина слоя пасты 0,5-1,0 мм; упрочнение одним слоем пасты, или поочередно двумя.

Восстановление изношенных пар трения.Операции восстановления деталей электроискровым методом выполняются при износах в пределах 20-300 мкм. Применение стальных углеродистых или высокотвердых электродов позволяет компенсировать износ 20-150 мкм. Использование графитовых электродов с пастами позволяет восстанавливать детали с износом до 300 мкм. При этом используются следующие пасты:

порошок стальной ПГ10Н-01 - 60%, карбид бора (В₄С) -20%), криолит (Na₃AlF₆) - 6%o, нитрит натрия (NaN0₃) - 6%, хром- 6%, алюминий (А1) - 2%. Связующее - 25% водный раствор жидкого стекла, или жидкий крахмальный клейстер. Перед наплавкой слой пасты высушить. Наплавку вести при токовой энергии разряда - 60 мкф.