О возможности переработки отходов шарикоподшипниковой стали методом электроэрозионного диспергирования Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

О ВОЗМОЖНОСТИ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ШАРИКОПОДШИПНИКОВОЙ СТАЛИ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ДИСПЕРГИРОВАНИЯ Хардиков Сергей Владимирович, аспирант Агеев Евгений Викторович, д.т.н., доцент, профессор кафедры автомобилей, транспортных систем и процессов Зубарев Михаил Александрович, студент Юго-Западный государственный университет, Россия

Исследована возможность получения порошка методом электроэрозионного диспергирования отходов шарикоподшипниковой стали в дистиллированной воде. Показано, что в порошке превалируют частицы, имеющие правильную сферическую или эллиптическую форму, что объясняется тем, в каком виде материал выбрасывается из лунки в процессе ЭЭД.

В настоящее время в промышленности шарикоподшипниковую сталь применяют главным образом для изготовления шариков, роликов и колец подшипников [1].Эти детали в процессе работы испытывают высокие удельные знакопеременные нагрузки. Поэтому шарикоподшипниковая сталь должна обладать высокой твердостью, прочностью и контактной выносливостью. Высокая твердость и прочность обеспечивается применением высокоуглеродистой стали (содержащей приблизительно 1 % С) и термической обработки, состоящей из закалки и низкого отпуска. Для повышения прокаливаемости и возможности закалки в масле шарикоподшипниковая сталь легируется небольшим количеством хрома [2]. На контактную выносливость отрицательно влияют неметаллические включения, пористость, карбидная неоднородность, так как эти дефекты, попадая на контактные поверхности, вызывают преждевременное усталостное разрушение. Поэтому шарикоподшипниковые стали подвергают электрошлаковому или вакуумно-дуговому переплаву.

Выбор способа получения порошка определяется областью его применения и набором свойств конечного продукта. Характеристики получаемого продукта — гранулометрический состав и форма частиц, содержание примесей, величина удельной поверхности — могут колебаться в зависимости от способа получения в весьма широких пределах. Одним из перспективных методов получения порошка становится метод электроэрозионного диспергирования. Этот способ позволяет получать порошок из практически любого токопроводящего металла.

Целью исследования является получение порошков методом электроэрозионного диспергирования из отходов шарикоподшипниковой стали. Порошок получали на установке для получения порошков из токопроводящих материалов. Установка содержит реактор электроэрозионного диспергирования для загружаемых в него отходов,

регулятор напряжения и генератор импульсов, силовой блок и блок управления [3]. Для получения порошковой шарикоподшипниковой стали из отходов методом электроэрозионного диспергирования использовали установку для ЭЭД токопроводящих материалов и выбракованные подшипники качения. Отходы загружали в реактор, заполненный рабочей жидкостью - дистиллированной водой, процесс проводили при следующих электрических параметрах: емкость разрядных конденсаторов 65 мкФ, напряжение 90.. .110 В, частота импульсов 98.. .103 Гц. Процесс проводили по схеме, представленной на рисунке 1. В результате локального воздействия кратковременных электрических разрядов между электродами произошло разрушение материала отходов с образованием дисперсных частиц порошка.

СОРТИРОВКА МАТЕРИАЛА

ЗАГРУЗКА МАТЕРИАЛА Е РЕАКТОР

ВЫГРУЗКА

НЕПРОДИСПЕРГИРОВАННОГО МАТЕРИАЛА

НАПОЛНЕНИЕ РЕАКТОРА РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТЬЮ

ПОДКЛЮЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОДОВ К ГЕНЕРАТОРУ ИМПУЛЬСОВ

ЗАГРУЗКА ЭЛЕКТРОДОВ Е РЕАКТОР

ЗАПУСК

ГЕНЕРАТОРА

ИМПУЛЬСОВ

УСТАНОВКА

НЕОБХОДИМЫХ

ПАРАМЕТРОВ

ВЫГРУЗКА НАИБОЛЕЕ ТЯЖЕЛЫХ ЧАСТИЦ ДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА В ЕМКОСТЬ ДЛЯ ПОСЛЕДУЮЩЕГО ВЫПАРИВАНИЯ ВЛАГИ ПРИ ПОМОЩИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЛИТЫ

СЛИВ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ с НАИБОЛЕЕ МЕЛКИМИ ВЗВЕШЕННЫМИ ЧАСТИЦАМИ ДЛЯ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТСТАИВАНИЯ И ИСПАРЕНИЯ ВЛАГИ

КОНТРОЛЬЗА ПРОЦЕССОМ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ДИСПЕРГИРОВАНИЯ (ЭЭД) ПО ВРЕМЕНИ

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ЗАПУСК ПРИБОРА ДЛЯ ВСТРЯХИВАНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ

8ЫГУЗКА РАБОЧЕГО МАТЕРИАЛА

ЗАВЕРШЕНИЕ ПРОЦЕССА ЭЭД

ОТКЛЮЧЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ

ВЗВЕШИВА-1ИЕ ПОЛУЧЕННОГО МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОРОШКА ХРАНЕНИЕ ПОРОШКА В СПЕЦИАЛЬНЫХ ЁМКОСТЯХ

ПОРОШОК НА

АТТЕСТАЦИЮ

ПОРОШОК ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Рисунок 1 - Схема процесса электроэрозионного диспергирования

Полученный порошок исследовали методом растровой электронной микроскопии (РЭМ) с помощью детектора вторичных электронов (рис. 2)

[4].

Рисунок 2 - Снимок с РЭМ частиц порошковой шарикоподшипниковой

стали

На снимке видно, что в порошке превалируют частицы, имеющие правильную сферическую или эллиптическую форму, что объясняется тем, в каком виде материал выбрасывается из лунки в процессе ЭЭД [5-17].

На основании полученных результатов можно сделать вывод о том, что порошок, полученный методом электроэрозионного диспергирования, может применяться для восстановления и упрочнения деталей машин. Причем, затраты на получение порошка не велики и нет вредного воздействия на окружающую среду [18-20].

Список литературы

1. Электрометаллургия стали и ферросплавов / Поволоцкий Д.Я., Рощин В.Е., Рысс М. А., Строганов А. И., Ярцев М. А. Учебник для вузов. Изд. 2-е, переработ. И доп. М.: Металлургия. 1984. 568 с.

2. Структура и свойства подшипниковых сталей / Спектор А.Г., Зельбет Б.П., Киселёва С. А. М.: Металлургия, 1980. 264 с.

3. Агеев Е.В. Патент 2449859, Российская Федерация, С2, Б22Б9/14. Установка для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов / Агеев Е.В.; заявитель и патентообладатель Юго-Западный государственный университет. № 2010104316/02; заяв. 08.02.2010; опубл. 10.05.2012. — 4 с.

4. Микроскопический анализ диспергированной шарикоподшипниковой стали / Хардиков С.В., Агеева Е.В., Агеев Е.В. // Современные материалы, техника и технология. Материалы 4-ой Междунар. науч.-тех. конф. - Курск, 2014. - С. 460 - 462.

5. Рентгеноструктурный анализ порошка, полученного из вольфрамсодержащих отходов электроэрозионным диспергированием в водной среде / Е.В. Агеева, Е.В. Агеев, В.Ю. Карпенко // Вестник машиностроения. - 2014. - № 12. - С.

6. Агеев Е.В. Получение и исследование заготовок твердого сплава из порошков, полученных электроэрозионным диспергированием вольфрамсодержащих отходов / Е.В. Агеев, Р. А. Латыпов // Известия вузов. Цветная металлургия. - 2014. - № 5. - С. 50-53.

7. Агеев Е.В. Исследование свойств электроэрозионных порошков и твердого сплава, полученного из них изостатическим прессованием и спеканием / Е.В. Агеев, Р. А. Латыпов, Е.В. Агеева // Известия вузов. Цветная металлургия. - 2014. - № 6. - С. 51-56.

8. Агеев Е.В. Определение основных закономерностей процесса получения порошков методом электроэрозионного диспергирования / Е.В. Агеев, Е.В. Агеева, А.С. Чернов, Г.С. Маслов, Е.И. Паршина // Известия ЮЗГУ. - 2013. - № 2. - Ч. 1 - С. 85-90.

9. Агеев Е.В. Получение, исследование и практическое применение износостойких порошковых материалов из отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов / Е.В. Агеев // Технология металлов. - 2012. -№. 9. - С. 36-45.

10. Агеев Е.В. Получение порошков из отходов твердых сплавов методом электроэрозионного диспергирования / Е.В. Агеев // Электрометаллургия. - 2011. - № 10. -С. 24-27.

11. Агеев Е. В. Рентгеноструктурный анализ порошков, полученных электроэрозионным диспергированием твердого сплава / Е.В. Агеев, В.Н. Гадалов, Б.А. Семенихин [и др.] // Заготовительные производства в машиностроении. - 2011. - № 2. - С. 42-44.

12. Латыпов Р.А. Свойства порошков из отходов твердых сплавов ВК8 и Т15К6 полученных методом электроэрозионного диспергирования / Р.А. Латыпов, А.Б. Коростелев, Е.В. Агеев, Б.А. Семенихин // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2010. № 7. С. 2-6.

13. Агеев Е. В. Получение износостойких порошков из отходов твердых сплавов / Е. В. Агеев [и др.]. Заготовительные производства в машиностроении. 2010. № 12. С. 39-44.

14. Агеев Е.В. Форма и морфология поверхности частиц порошков, полученных электроэрозионным диспергированием твердых сплавов, содержащих вольфрам / Агеев Е.В. // Технология металлов. 2011. № 7. С. 30-32.

15. Латыпов Р. А. Восстановление и упрочнение деталей машин и инструмента с использованием порошков, полученных электроэрозионным диспергированием вольфрамсодержащих отходов / Р.А. Латыпов, Е.В. Агеев, А.А. Давыдов // Ремонт, восстановление, модернизация. 2013. № 12. С. 23-28.

16. Латыпов Р.А. Разработка и исследование твердосплавных изделий из порошков, полученных электроэрозионным диспергированием вольфрамсодержащих отходов / Р.А. Латыпов, Г. Р. Латыпова, Е. В. Агеев, А. А. Давыдов // Международный научный журнал. 2013. № 2. С. 107-112.

17. Агеев Е.В. Получение и исследование порошков из отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов электроэрозионным диспергированием: монография / Е.В. Агеев, Р.А. Латыпов, Е.В. Агеева, А.А. Давыдов Курск, 2013.

18. Гвоздев А.Е. Многопараметрическая оптимизация параметров лазерной резки стальных листов / Гвоздев А.Е., Голышев И.В., Минаев И.В., Сергеев А.Н., Сергеев Н.Н., Тихонова И.В., Хонелидзе Д.М., Колмаков А.Г. // Материаловедение. 2015. № 2. С. 31-36.

19. Гвоздев А.Е. Эволюция микроструктуры при развитии динамической рекристаллизации в процессе горячей прокатки конструкционных сталей / Гвоздев А.Е., Шкатов М.И.Ш., Лукин А.С. // Заготовительные производства в машиностроении. 2013. № 10. С. 31-34.

20. Фатеев В.И. Анализ параметров долговечности сталей для штампов горячей штамповки / Фатеев В.И., Гвоздев А.Е. // Производство проката. 2006. № 6. С. 23.

18. Конструкционные материалы, используемые в машиностроении, Агеева Е.В., Горохов А. А., Учебное пособие для студентов вузов / Курск, 2014.

19. Физика твердого тела в эффекте холла, Кузько А.В., Кузько А.Е., Горохов А.А., Ря-полов П.А., Учебное пособие / Курск, 2014.