ДОСЛІДЖЕННЯ МЕТОДІВ ПІДВИЩЕННЯ ЯКОСТІ ПОКРИТТЯ ЛЕГКОПЛАВКОГО СПЛАВУ Б83, ЩО СФОРМОВАНІ МЕТОДАМИ ЕЛЕКТРОІСКРОВОЇ ОБРОБКИ
Анотація
Процес електроіскрового легування (ЕІЛ) використовує електричний іскровий розряд для нанесення і розплавлення струмопровідних матеріалів на поверхню підкладки з утворенням легованого шару покриття. Метод може використовуватися для зміцнення або відновлення поверхонь деталей. Через низьку вартість і просту обробку цей процес часто використовується для створення зносостійких та антифрикційних покриттів на поверхні деталей для збільшення терміну їх служби. Покращення якості поверхні електроіскрового легування завжди було в центрі уваги досліджень науковців та фахівців-практиків. М’які метали можуть бути використані як антифрикційні матеріали для зменшення тертя металевих поверхонь і збільшення терміну служби. Електроди з легкоплавких м’яких металевих сплавів схильні до розплавлення і згинання під час обробки, що значно ускладнює формування якісного поверхневого шару деталі. Одним з характерних легкоплавких м’яких сплавів є бабіт Б83. Він має хорошу здатність зменшувати поверхневе тертя і покращувати корозійну стійкість. В якості зовнішнього шару комбінованого покриття, він здатен забезпечувати особливі вимоги до відновлених поверхонь деталей. В представленій роботі досліджується вплив параметрів вібрації, енергії розряду, розрядного зазору на якість поверхні легкоплавкого м’якого сплаву за допомогою нового вібраційного методу. При збережені величини енергії розряду, шорсткість обробленої запропонованою технологією поверхні була на 43 % меншою в порівнянні з традиційною технологією, а стандартне відхилення було на 73 % меншим. При регулюванні розрядного зазору в діапазоні 0,377 ~ 0,6 мм, отримано безперервне електростатичне розпилення наплавлюваного матеріалу. Обробка виконувалася при частоті вібрації 337 Гц, що забезпечує мінімізацію вібраційного впливу, безперервне осадження легкоплавкого м’якого сплаву на оброблювану поверхню та дозволяє уникнути деформації електрода діаметром 3 мм. Використання аргону для захисту зони обробки дозволяє зменшити утворення оксидної плівки та покращити якість обробленої поверхні. Запропонований процес ЕІЛ забезпечує зменшення товщини покриття м’якими металами та сплавами та їх собівартість порівняно з традиційними методами, що зробить більш доступними деякі дорогоцінні антифрикційні металеві матеріали. Запропоноване рішення для безперервної обробки ЕІЛ покриттів може бути адаптовано для використання на роботизованих та автоматизованих верстатних комплексах.
Посилання
2. Dong C.J., Zhang J.H., Song X.C. Research on the performance of ultrasonic vibration assisted electrical discharge surface modification layer. Advanced Materials Research. 2011. Vol. 171. P. 408–411. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.171-172.408
3. Tabatabai D.M., Boytsov A., Kuritsyna V., Kazantsev S. Combined surface hardening of parts for friction pairs of gas turbine engines. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 868. No. 1. P. 012003. IOP Publishing. doi: 10.1088/1757-899X/868/1/012003
4. Katinas E., Jankauskas V., Kazak N., Michailov V.J.J.o.F., Wear. Improving abrasive wear resistance for steel Hardox 400 by electro-spark deposition. 2019. Vol. 40. P. 100–106. doi: 10.3103/S1068366619010070
5. Renna G., Leo P., Casavola C.J.A.S. Effect of ElectroSpark process parameters on the WE43 magnesium alloy deposition quality. 2019. Vol. 9. No. 20. P. 4383. doi: 10.3390/app9204383
6. Hongbiao H., Jingdi G., Wenqing J. Discharge mechanism of electro-spark deposition with rotary electrode. Transactions of the China Welding Institution. 2019. Vol. 40. No. 5. P. 7. doi: 10.1520/MPC20160038
7. Shao-hua H. et al. Performance Study about Electro-spark Depositing DK460UF Coating on Surface of Turning Tool. 1st International Conference on Mechanical Engineering and Material Science (MEMS 2012). Atlantis Press, 2012. P. 402–405. doi: 10.2991/mems.2012.106
8. Reynolds J.L.Jr, Holdren R.L., Brown L.E.J.A.m. and processes. Electro-spark deposition: electro-spark deposition is a viable process suitable for applying overlays and restoring part dimensions with little effect on the substrate microstructure. 2003. Vol. 161. No. 3. P. 35–38.
9. Rukanskis M. Control of metal surface mechanical and tribological characteristics using cost effective electro-spark deposition. Surface Engineering Applied Electrochemistry. 2019. Vol. 55. P. 607–619. doi: 10.3103/S1068375519050107
10. Radek N., Bartkowiak K. Performance properties of electro-spark deposited carbide-ceramic coatings modified by laser beam. Physics Procedia. 2010. Vol. 5. P. 417–423, doi: 10.1016/j.phpro.2010.08.163
11. Vizureanu P., Perju M.-C., Achiţei D.-C., Nejneru C.J.A.S.E.R. Advanced Electro-Spark Deposition Process on Metallic Alloys. 2018. Vol. 25. P. 45–68.
12. Frangini S., Masci A. A study on the effect of a dynamic contact force control for improving electrospark coating properties. Surface and Coatings Technology. 2010. Vol. 204. No. 16. P. 2613–2623. doi: 10.1016/j.surfcoat.2010.02.006
13. Tang S.K. The process fundamentals and parameters of electro-spark deposition. University of Waterloo, 2009. doi: 10012/4628
14. Peterkin S. Electro-spark deposition machine design, physical controls and parameter effects. University of Waterloo, 2017. doi: 10012/11145
15. Tarelnyk V. et al. Selected problems of surface engineering and tribology / ed. by B. Antoszewski, V. Tarelnyk. Kielce, 2016.
16. Wood W., Langston T., Adam B., Kadali J., Talla R. Heat-Affected Zone Formation in Electrospark-Deposition Additive Manufacturing on Ultrahigh-Strength Steel. Materials Performance Characterization. 2017. Vol. 6. No. 3. P. 376-393. doi: 10.1520/MPC20160038
17. Liu Y. et al. Novel method to fabricate Ti–Al intermetallic compound coatings on Ti–6Al–4V alloy by combined ultrasonic impact treatment and electrospark deposition. 2015. Vol. 628. P. 208–212. doi: 10.1016/j.jallcom.2014.12.144
18. Jiao Z. Surface Modification of Stainless Steel by Electro-Spark Deposition. University of Waterloo, 2016. URL: http://hdl.handle.net/10012/11098
19. Yong Z. Experimental study on preparation of copper alloy forming layer by the hybrid process of electro-spark deposition and ultrasonic rolling. Shandong University Of Technology, 2021.
20. Zhang Z. The characterization of silver coating on the surface of tin bronze by electro-spark deposition. 2021. doi: 10.32845/msnau.2021.4.9
21. Zhengchuan Z. et al. Characterization of Tin Bronze Substrates Coated by Ag+ B83 through Electro-Spark Deposition Method. 2023. Vol. 59. No. 2. P. 220–230. doi: 10.3103/S1068375523020187