2015-06-30
581
| Способ | Плотность тока, А/м2 | Напря- жение, В | Частота тока, Гц | t, °С | Характеристика |
| Электроотпуск | 103 | 10…380 | пост. и до 400 | 200…600 | Эффект Садовского |
| Электроконтакт- ный разогрев под закалку | 103 | 10…380 | пост. и до 400 | 750…1300 | А-М, мелкое зерно в сравне-нии с печным нагревом, ско-рость разогрева до 20 град/с |
| Нагрев ТВЧ | 103 | до 8000 | 750…1300 | тоже, скорость разогрева до 50 град/с | |
| Электроразряд- ная обработка поверхности | 106…109 | до 8000 | 750…1300 | скорость разогрева до 350 град/с, тонкий поверх-ностный упрочненный слой | |
| Импульсная обработка про- теканием тока | 106…109 | до 8000 | до 400 по стали | Залечивание поверхностных микротрещин в деталях, ско-рость разогрева до 50 град/с | |
| Электроразряд- ное спекание порошков | 103…106 | до 1500 по Fe | Ступенчатое прессование для образования расплавленного контакта между частицами | ||
| Электроимпуль- сное спекание порошков | 106…109 | до 20 | 25…50 | до 1500 по Fe | Электропластические эффекты на контактах частиц при пос-тоянно растущем механичес-ком давлении |
| Электроимпуль- сная легирован- ная деформация металлов | 106…109 | до 20 | до 800 | до 400 | Эффект электропластичности металлов при пропускании то-ка высокой плотности и одно-временной деформации свыше 5 % |
| Электроимпуль- сный нагрев под закалку | 106…109 | до 20 | 25…50 | до 1500 по стали | Скорости нагрева свыше 250 град/с, резкое повышение температуры Ас3, сквозное прохождение линий электри-ческого тока, залечивание вну-тренних и поверхностных мик-ротрещин, мелкое зерно |
В свою очередь, каждый способ имеет свои отличительные особенности, например, известно более двадцати патентов на электротермическую обработку, которую используют при изготовлении изделий металлургии от болтов и шпилек, рессор и пружин до листов, валов, осей и канатной проволоки.
Методом ЭИС при прокатке получены экспериментальные ленточные материалы на основе порошков железа, коррозионностойких сталей, композиционных материалов (рис. 38).
Рис. 38. Влияние пористости П (а) и содержания диэлектрической фазы В
на свойства ЭИС материалов:
1 – ЭИС процесс; 2 – обычное формование; А – зона вырождения обычного
холодного процесса
 |
Рис. 39. Внешний вид элемента ЛУМ, плакированного никелем, из порошка Нибон-20:
а – внешний вид ленты; б – торцевой срез уплотнительной плакированной ленты
В условиях формования при прессовании при низких давлениях (100 МПа) и одновременном пропускании через прессовку из порошка Нибон- 20 тока высокой плотности был получен уплотнительный порошковый материал с пористостью всего 3 %.
Порошок прокатывали на установке ЭИС в валках диаметром 0,2 м и шириной 0,02 м с наложением на очаг формования тока высокой плотности. Готовые ленты соответствовали по свойствам прокату, прошедшему спекание в печах при температуре 900 °С. Полученные ленты разрезали и укладывали в пакеты из фольги никеля НП-2 толщиной 0,3 мм. Полученную сборку подвергали горячей прокатке на установке конструкции НГТУ при температуре 850 °С истепени деформации 20…25 %. Внешний вид плакированных никелем уплотнительных материалов показан на рис. 39. По физико-механическим свойствам полученный материал удовлетворяет требованиям к уплотнительным элементам газотурбинных двигателей. Достоинством такого материала является высокое содержание неформующейся фазы (нитрида бора), которая в ЛУМ достигает 80 % объемных. Электромеханическая обработка (ЭМО) основана на термическом воздействии электрического тока и силовом нагружении поверхности изделий. Она существенно изменяет физико-механические показатели поверхностного слоя деталей и позволяет резко повысить их износостойкость, предел выносливости и другие эксплуатационные характеристики деталей. Применение ЭМО нашла в ремонте и восстановлении изделий, в обработке поверхности машиностроительных конструкций. Процесс ЭМО имеет две разновидности: электромеханическое сглаживание (ЭМС) и электромеханическая высадка металла (ЭМВ). Высадка является основной операцией электромеханического способа восстановления деталей. Электроме-ханическое сглаживание сопровождается упрочнением поверхностного слоя, поэтому его называют электромеханическим упрочнением (ЭМУ). По существу, ЭМУ есть следствие ЭМС.
Электромеханическое упрочнение заключается в том, что в процессе обработки через место контакта инструмента с изделием проходит ток большой силы и низкого напряжения, вследствие чего выступающие шероховатости поверхности подвергаются сильному нагреву, под давлением инструмента деформируются и сглаживаются, а поверхностный слой металла упрочняется. Особенностью ЭМУ является то, что поверхностный слой подвергается многократным термомеханическим воздействиям в зависимости от числа рабочих ходов инструмента ЭМО.
Структурообразование поверхностного слоя зави-сит в основном от соотношения параметров режима процесса ЭМУ. Характерная структура стали 45 после ЭМС показана на рис. 40. Структура светлой зоны поверхностного слоя является результатом фазового превращения при нагреве в ЭМС свыше Ас3. Глубина зоны 230 мкм. Микротвердость верхнего слоя HV = 7400 МПа, нижнего - 2000 МПа. В зоне перехода светлой структуры к исходной существенных следов пластической деформации не наблюдается. Это свидетельствует о том, что высокая температура переходной зоны привела к разупрочнению. Светлая зона представляет собой мелкодисперсный мартенсит. Ближе к границе перехода от светлой зоны к исходной
Рис. 40. Структура упроч- структуре располагаются более светлые пятна понижен-
ненного слоя стали 45 ной твердости, которые представляют собой нераст-
после ЭМС. х120 ворившийся наклепанный феррит. Темная зона поверх-
ностного слоя с прожилками, образуемая при наложе-нии токов низкой частоты, имеет весьма мелкодисперсную структуру, полученную в результате пластического деформирования металла в состоянии нагрева, когда температура недостаточно высока для фазового превращения. Поверхностный слой структуры характеризуется состоянием горячего наклепа. Об этом свидетельствует тонкая светлая полоска у самой поверхности. Здесь переходная зона имеет вид завихренных зерен металла. Средняя микротвердость темной зоны поверхностного слоя с прожилками составляет HV = 2900 МПа.
Скоростная электротермическая обработка (СЭТО) относится к электро-физическим методам упрочнения металлических материалов, в частности сталей (табл. 8). При СЭТО возникают физические эффекты, обусловленные протеканием электрического тока и действием электромагнитного поля.
Таблица 8
