§ 2. Нанесение сплошного слоя покрытия

Для получения 100%-й сплошности покрытия разработан специальный электрод-инструмент*, обеспечивающий последовательное нанесение порош­ка на четыре непрерывные полоски, которые перекрывают друг друга, Так формируется покрытие с принудительной подачей порошка в окрестность ра­нее нанесенного пятна покрытия.

Поскольку порошок подается принудительно в зону обработки, потребо­валась дополнительная коммутация электрического разряда в цепи. С этой ц©-лью в цепь включается блок тиристоров, который позволяет подать ток в ра­бочую зону только тогда, когда порция порошка расположилась в заданном месте на поверхности обрабатываемой детали. Схема установки (рис. 13.4) со­стоит из трансформатора с плавной регулировкой выходного напряжения (10...250 В) мощностью 20 кВт, блока конденсаторов, емкость которых может регулироваться от 20 до 20 000 мкФ, выпрямителя, генератора управляющих импульсов и электрода-инструмента.

Ферромагнитный порошок поступал на электрод-инструмент из электри­ческого вибродозатора, захватывался магнитным полем и подавался в рабочий промежуток. Частота импульсов, приходивших от генератора на блок тиристо­ров, подбиралась так, чтобы формировалась только нужная очередная порция порошка между электродами и лишнее количество порошка в рабочий объем не поступало.

При вращении электрода-инструмента порошок поступает в рабочий промежуток между обрабатываемой деталью и электродом, электрическая цепь замыкается и происходит разряд конденсаторов. Электрический разряд в виде плазменного шнура воздействует на порошок, деталь и Электрод. Поро­шок в плазменном канале частично испаряется, расплавляется или остается в твердой фазе. Поверхности обрабатываемой детали и электрода-инструмента под действием опорных пятен дуги очищаются от загрязнений, окислов, ока­лины и оплавляются. Парообразная, жидкая и твердая фазы порошка, попадая на очищенную поверхность детали, осаждаются на ней, образуя сплошное прочное покрытие без промежутков.

§ 3. Упрочнение поверхностей деталей в воде

Применение импульсных электрических разрядов для обработки деталей в воде позволило выявить существенные особенности:

1. увеличивается эрозионная лунка;

2. уменьшается толщина покрытия;

3) в покрытии образуются новые химические соединения, отсутствую- щие в исходном материале.

Для исследования был выбран твердый сплав марки ВК-8, который ши­роко применяется для инструмента в металлообработке, обработке природного и искусственного камня. Этот сплав состоит из измельченных частичек карби­да вольфрама и кобальта. Наличие в их составе кобальта позволяет формиро­вать проводящие цепочки между электродами в магнитном поле.

Схема экспериментальной установки⁷ показана на рис. 13.5, где внутри вращающегося сосуда с водой 1 помещен электрод-инструмент 2, а обрабаты­ваемое изделие (например, сверло 3 с напайкой ВК-8) погружается в воду до соприкосновения с электродом-инструментом. На обрабатываемое сверло и электрод-инструмент от источника питания 4 через накопительную емкость С

и блок тиристоров Т с помощью генератора 5 подается регулируемое по ам­плитуде, длительности и скважности импульсное напряжение.

Источником магнитного поля в электроде-инструменте может быть как электромагнит, одним из полюсов которого является торцевая поверхность, так и постоянные магниты, расположенные внутри и создающие на торцевой поверхности индукцию магнитного поля 0,01...0,03 Тл. Благодаря этому про­дукты эрозии изделия - частицы порошка ВК-8 - удерживаются на поверхно­сти электрода и при попадании в межэлектродный промежуток инициируют электрический разряд раньше, чем вся плоскость обрабатываемой детали вой­дет в контакт с плоскостью электрода-инструмента.

Режимы работы следующие: напряжение на накопительной емкости из­меняется от 40 до 200 В; длительность импульса тока - от 2-10~⁴...1,2-10~³ с; амплитуда тока - от 100 до 3000 А. Скорость вращения электрода-инструмента составляет 10...30 об/мин.

Металлографический анализ показал, что упрочненный слой имеет не­равномерную толщину от 5 до 30 мкм, структура поверхностного слоя денд­ритная. Между ним и основным материалом до глубины 50 мкм расположен промежуточный слой с небольшим измельчением карбида вольфрама. Микро­твердость покрытия составляет 30 ± 3 ГПа, микротвердость промежуточного слоя - 21...24 ГПа при микротвердости основного материала 18...20 ГПа. Изно­состойкость упрочненного инструмента возросла в 3-5 раз.

Рентгеноструктурный анализ показал, что в упрочненном слое кроме карбида вольфрама (WC) содержится большое количество (не менее 30...50 %) полукарбида вольфрама (W2C) и небольшое количество соединения CO3W3C.

В исходном материале эти химические соединения отсутствуют. Таким обра­зом, повышение микротвердости и соответственно абразивной износоустойчи­вости объясняется образованием полукарбида вольфрама в упрочненном слое, твердость которого больше, чем у монокарбида.