Влияние теплофизических свойств на эрозионную стойкость материалов в электротехнологиях

Доклад

Дипломная работа посвящена исследованию влияния теплофизических свойств на эрозионную стойкость материалов в электротехнологиях.

Изучая выбранную мной тематику, в процессе решается ряд задач:

- происходит упрочнение поверхности изделия из конструкционной стали 40Х путем электоискрового упрочнения;

- рассматривается влияние критерия Палатника на эрозионную стойкость материала;

- исследуется влияние энергии единичного разряда на фрактальную размерность частиц эрозионного массового потока;

- в экономической части рассчитывается себестоимость электродов при электроэрозионной обработке с различными концентрациями элементов;

- в разделе безопасность жизни деятельности рассчитывается защитного заземления.

В настоящее время на практике в качестве легирующего электрода используют преимущественно твердые сплавы на основе карбидов вольфрама и титана, так как они обладают высокой эрозионной стойкостью.

В качестве объектов исследования используются такие материалы как  5ХНМА, Р18, ВТ20 и АК9.

Разработана технология электроэрозионного анализа, из сплавов на основе результатов исследований и оптимизации технологических режимов.

Методика исследования заключается в анализе эрозионных частиц. Сбор продуктов эрозии при ЭИЛ осуществляется на установке ИМ101. В качестве анода выступает упрочняемая сталь 40Х, а твердые сплавы Т30К4, ВК8 и металл Cu уже являются катодами. Далее анализируется форма и размер частиц с помощью микроскопа МИКРО 200 и проводится обработка результатов с помощью программы Image-PRO Plus  версии 5.1. Рассматривая полученные снимки можно сказать, где представлены частицы хрупкого разрушения и частицы сферической формы, у которых разрушение происходило в жидкой фазе.

Результаты исследования представлены на плакатах.

Были обработаны фотографии исследуемых материалов 5ХНМА, Р18, ВТ20 и АК9 с помощью программы Image-PRO Plus. Данная программа посчитала и выдала результаты в виде статистики, откуда выбирается средний размер зерна.  По заданным параметрам материалов вычисляется энергия разряда и строится ее зависимость от фрактального размера.     

Рассмотрев зависимость фрактального размера от энергии разряда, наблюдается закономерность увеличение среднего фрактального размера от энергии разряда. От сюда следует, что  чем больше развитость границ, тем больше сплетений, прочнее материал и фрактальная размерность возратает.

Также было установлено, что с повышением критерия Палатника, эрозионная стойкость возрастает. Из графика был определен критерий эрозионной стойкости металлов и подсчитан критерий Палатника. Таким образом на рисунках явно видно, что чем выше критерий Палатника, тем больше потребуется тепла для плавления материала и, следовательно выше его эрозионная стойкость.

Используя микроскоп МИКРО 200 были получены микроструктуры исследуемых материалов, которые подвергались эрозионной обработке.

В конструкторском разделе разработана конструкция

На основании изложенного можно сказать, что процесс эрозионного разрушения осуществляется под действием лазерного излучения и плазмы электроискрового разряда. При температуре и давлении,  соответствующих критическому состоянию повышается и эрозионная стойкость, так как в этот момент все физические свойства очень близки, что в совокупности дает критерий Палатника.  

Произведены металлографические исследования структуры обработанной поверхности и установлены зависимости ее теплофизических свойств от технологических режимов.

В конструкторском разделе разработана конструкция сборного ЭИ.

В разделе «Безопасность и экологичность проекта» выявлены все явления и элементы, которые негативно влияют на здоровье человека. Описаны техника безопасности и все мероприятия, необходимые для предупреждения возникновения пожара. Также рассчитано защитное заземление.

В экономической части произведен расчет себестоимости электродов при электроэрозионной обработке с оптимальным соотношением легирующих элементов.