2.9 Выводы

. Для проведения исследований по теме диссертационной работы использовались современные методы и измерительное оборудование, приведенное в соответствующих ГОСТах и позволяющие получить объективную информацию о физико-механических свойствах поверхностей металлов, обработанных различными методами, качественном элементном составе загрязнений, находящихся на них, а также значениях параметров кристаллической решетки.

2. Достоверность результатов измерений подтверждена статистической обработкой полученных данных и оценкой их точности.

3. Изучение параметров топографии поверхности на субмикронном уровне проводилось с использованием новейшей методики сканирования и визуализации профиля поверхности на атомно-силовом микроскопе и последующего его анализа с помощью специальных компьютерных программ.

3 Исследование влияния состава электролита и режима эпо на физико-механические свойства обработанных поверхностей металлов

3.1 Влияние состава электролита при электролитно­плазменной обработке на качество поверхности

На основе анализа литературных данных [36] и опубликованных по данной тематике работ нами сформулированы основные требования, которым должны удовлетворять рабочие растворы для электролитно-плазменной обработки:

• электропроводность раствора не ниже 0,02 Ом^-1 см^-1;

• соль, используемая для приготовления электролита, должна обладать возможностью разлагаться либо возгоняться при температурах, не превышающих (300...400)° С;

• быть нетоксичным;

• иметь низкую стоимость.

Как следует из анализа [37, 38], в качестве рабочих растворов для полирования металлических поверхностей можно использовать галогенсодержащие водные растворы или растворы солей, имеющие кислотный остаток (NH₄CI, NH₄NO₃, NH₄I, NH₄F, NaCl, Na₂СО_з, Na₂S0₄, (NH₄)₂SO₄).

Наиболее распространены водные растворы хлористого натрия, достоинства которого – в низкой стоимости и длительной работоспособности. Последнее объясняется тем, что хлористый натрий непрерывно восстанавливается в растворе [37]. Исходя из этих данных, основными компонентами электролита, разработанного для подготовки поверхностей из углеродистых сталей, были NaF, NaCl и NH₄CI. Помимо этого в раствор добавлялись различные органические и поверхностно-активные вещества (ПАВ) с целью изучения их влияния на физико­-механические свойства.

В качестве исследуемого материала использовалась конструкционная сталь марки 08кп. В соответствии с поставленной в диссертационной работе задачей было исследовано влияние состава электролита на микротвердость, шероховатость и отражательную способность обрабатываемых поверхностей [39,40].

Процесс обработки проводился при следующем режиме:

• рабочее напряжение – 275 В;

• время обработки – 5 мин.;

• температура электролита – (60...90)° С

• плотность тока – (1,5...4,0) А/см².

Добавление в электролит ПАВ типа ОС-20 или ОП-10 не дало положительных изменений в характеристики качества обрабатываемой поверхности, поэтому цифровые значения здесь не представлены. При добавлении в раствор технического глицерина и ацетона получены данные по увеличению отражательной способности (60%), микротвердость уменьшилась по сравнению с необработанной поверхностью, но находилась в пределах (1000... 1100) МПа при любых концентрациях NaCl в растворе. Как показал анализ результатов проведенных экспериментов, необходимо постоянно контролировать концентрацию данных веществ в электролите и проводить своевременную корректировку, поскольку, как было замечено, при проведении ЭПО, под действием высоких температур происходит испарение и выгорание данных веществ, что приводит к ухудшению качества обрабатываемых поверхностей. Результаты экспериментов сведены в табл. 4.1 и показаны на рис. 4.1.

Таблица 4.1 Зависимость микротвердости, отражательной способности и шероховатости поверхности стали от состава электролита

NaCl, г/л	Без добавок			NaF, 1 г/л
	Отражате­льная спо­собность, %	Шеро­хова- тость, Ra, мкм	Микротвердость, МПа	Отражате­льная способность, %	Шеро­ховатость, Ra, мкм	Микротвердость, МПа
20,0	6,0	0,329	825,0	46,0	0,379	1075,0
25,0	58,0	0,389	972,0	46,0	0,373	1038,0
30,0	62,0	0,340	1060,0	42,0	0,373	983,0
35,0	64,0	0,283	926,0	36,0	0,474	1009,0
40,0	54,0	0,309	935,0	60,5	0,492	960,0

Рис.4.1– Влияние состава электролита на микротвердость поверхностей

Из представленных данных видно, что на качество полирования сталей наибольшее влияние на все свойства оказывают NaCl и NH₄С1. Анализ результатов показывает, что электролитно-плазменная обработка стали в этих электролитах позволяет улучшить отражательную способность на порядок и выше: с 7 % до 80 %. Максимальная величина отражательной способности получена при обработке в растворе NaCl с добавлением 1-2 г/л NH₄CI (рис. 4.1, а).

Из табличных данных и зависимостей, представленных на рис.4.1,б видно, что с увеличением NaCl в растворе уменьшается шероховатость поверхности (R_a = 0,25). Минимальные величины шероховатости дает обработка в растворе NaCl без добавок, либо с добавлением глицерина, но при этом несколько снижается блеск поверхности по сравнению с обработкой в растворах, содержащих (1... 2) г/л NH₄CI.

Микротвердость поверхностного слоя стали после ЭПО уменьшается на (30...40) %. Менее заметно понижение микротвердости при добавлении в электролит технического глицерина и 3 г/л NH₄CI, но при этом ухудшаются показатели шероховатости и отражательной способности.

Таким образом, из приведенных данных видно, что используя различные составы электролита и добавки, можно в значительной степени варьировать свойствами обрабатываемой поверхности. Для обработки углеродистой стали 08кп оптимальным по составу является электролит на основе NaCl и NH₄CI.