1.Види електроіскрового легування

Легування в металургії — технологія покращення певних властивостей металу шляхом добавки в нього спеціальних домішок, які звуться легуючими елементами. Фактично легування — це створення сплавів.

Головна мета легування переважної більшості сталей — підвищення міцності за рахунок розчинення легуючих елементів у фериті та аустеніті, утворення карбідів та збільшення прогартовуваності. Крім того, легуючі елементи можуть підвищувати стійкість проти корозії, теплостійкість, жаростійкість (окалиностійкість), жароміцність тощо. Такі елементи як хром, марганець, молібден, вольфрам, ванадій, титан утворюють карбіди, а нікель, кремній, мідь, алюміній карбідів не утворюють. Марганець та нікель знижують критичні точки А₁ і А₃, а решта — підвищують. Крім того, легуючі елементи зменшують критичну швидкість охолодження при гартуванні, що необхідно враховувати при призначенні режимів гартування (температури нагрівання та середовища для охолодження). За значної кількості легуючих елементів може суттєво змінитись структура, що приводить до утворення нових структурних класів в порівнянні з вуглецевими сталями.

Існують різні схеми процесу електроіскрового легування (ЕІЛ). Найбільш поширена схема, де поверхнею, яку обробляють, є катод, а легуючим електродом – анод (рис. 8.1).

При зближенні анода і катода росте напруженість електричного поля і при певній відстані між електродами виникає іскровий електричний розряд. Через утворений канал провідності жмут електронів фокусовано ударяється об поверхню анода і нагріває її до оплавлення. Від анода відокремлюється крапля розплавленого матеріалу і рухається до катода випереджаючи анод.

Рис. 8.1. Схема електроіскрового легування поверхні: а – момент пробою міжелектродного проміжку; б – відокремлення від анода краплі розплавленого металу; в – вибух розплавленої краплі; г – осадження і вкорінення матеріалу анода на катоді; д – момент контакту електродів; е – розходження електродів

Крапля нагрівається до високої температури, закипає і “вибухає”. Коло струму переривається, стискуючі зусилля електромагнітного поля зникають і створені частинки летять широким жмутом (рис. 8.1, в). Розплавлені частинки, потрапивши на катод, зварюються з ним і частково вкорінюються в його поверхню (рис. 8.1, г). За частинками рухається анод, ввімкнений у систему, яка встигає знову накопичити енергію. Крізь розігріті частинки, які розташовані на катоді, відбувається другий імпульс струму, що супроводжується механічним ударом анода. При механічному контакті електродів частинки зварюються між собою, тонкий шар поверхні катода прогрівається. При цьому, окрім дифузійних процесів, можуть проходити хімічні реакції між частинками і матеріалом катода. Механічний удар анода проковує утворене покриття, збільшує його щільність, однорідність, міцність зчеплення з основою. Далі анод рухається вгору (рис. 8.1, е), а на поверхні катода залишається покриття, яке складається з матеріалу анода і продуктів взаємодії його з матеріалом катода, а також з оточуючим середовищем.

З моделі видно, що матеріал анода переноситься на катод з моменту пробою міжелектродного проміжку до стикання його з поверхнею. При цьому відбуваються два імпульси струму, а речовина анода переноситься в рідко-крапельному стані. Модель відображає “чисте” легування, тобто випадок високих напружень і малих струмів короткого замикання ( ). Дослідженнями встановлено, що пробій міжелектродного проміжку відбувається при зближенні поверхонь анода і катода на відстань (5...10) мкм при напрузі (20...50) В.