Особенности формирования покрытия при магнитно-электрическом упрочнении

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 621.793(06)

Особенности формирования покрытия при магнитно-электрическом упрочнении

И.Т. Сычев,

Б.П. Борисов

Представлены различные схемы нанесения покрытия магнитно-электрическим методом. Выявлена функциональная зависимость толщины покрытия от режимов упрочнения. Металлографическими исследованиями установлены параметры толщины и сплошности нанесенного слоя для различных схем упрочнения.

Ключевые слова: покрытие, магнитно-электрическое упрочнение, схемы упрочнения, металлографические исследования

Поверхностный слой, получаемый при магнитно-электрическом упрочнении, состоит из внешнего (нарощенного) и внутреннего (переходного) слоя.

Изучение формирования данного покрытия позволит раскрыть специфику структуры и связать особенности строения с механическими свойствами и износостойкостью.

В качестве эталона для сравнения свойств покрытия принята сталь 45.

Геометрическая форма и размеры образцов соответствуют следующим параметрам: диаметр 10 и длина 30 мм. Форма и размеры признаны оптимальными для исследования абразивного и ударноабразивного изнашивания [1]. покрытие магнитный электрический упрочнение

Для исследования покрытия и влияния магнитного поля используются различные схемы по взаимодействию его с упрочняемой поверхностью:

- с постоянным магнитным полем (рис. 1); упрочняемая поверхность - цилиндрическая часть образца;

- с переменным или пульсирующим магнитным полем (рис.2,а); торец образца;

- с вращающимся магнитным полем (рис. 2,б); другой торец образца.

Рис. 1. Схема упрочнения с постоянным магнитным полем - схема I: 1,6 - катушки электромагнита; 2,3 - сердечники; 4 - деталь; 5 - скользящий контакт; 7 - упрочняющий порошок

а) б)

Рис. 2. Схемы упрочнения: а - упрочнение с переменным магнитным полем - схема II; б - упрочнение при вращающемся магнитном поле - схема III; 1 - планшайба, 2 - образцы, 3 - электромагнитные катушки, 4 - скользящий контакт технологического тока; 5 - бункерно-дозирующее устройство; 6 - плита; 7 - ротор; 8 - скользящие контакты магнитных катушек

Форма и размеры деталей накладывают определенные ограничения на толщину покрытия, особенно это касается цилиндрической поверхности небольшого диаметра до 12 мм, что связано с особенностями протекания процесса упрочнения [2].

Для определения оптимального режима упрочнения использовали три параметра:

- напряжение возбуждения генератора МГИ-2МС;

- частота вращения образца;

- продольная подача сердечника установки.

Остальные параметры: разрядный ток, магнитная индукция, рабочий зазор, используемый порошок марки ФБ-1 грануляции 0,2….0,3 мм, были постоянны. Результаты указывают, что все переменные режима упрочнения оказывают влияние на приращение и сплошность нанесенного слоя.

Рис. 3. Влияние переменных режима упрочнения на толщину покрытия: 1 - напряжение возбуждения генератора (U в.г); 2 - подача сердечника (S); 3 - частота вращения (n)

При анализе полученных результатов принят следующий режим упрочнения:

- напряжение возбуждения генератора, В - 80;

- разрядный ток, А - 20…30;

- частота вращения, м/мин - 14…15;

- продольная подача, мм/об - 0,21;

- магнитная индукция, Т - 0,2;

- рабочий зазор, мм - 0,1.

Исследуемое покрытие образуется при взаимодействии расплавленных частиц порошка с упрочняемой поверхностью и окружающей средой. Расплавленные частицы порошка, обладая избыточной энергией, под воздействием электрического и магнитного полей «выбивают» в поверхностном слое лунки и заплавляют их. Следующие расплавленные частицы «ложатся» возле и сверху лунки, образуя слой покрытия.

Особенностью магнитно-электрического покрытия является наличие пор, имеющих в основном шаровую форму. Реже в покрытии наблюдаются поры переменной по толщине прямолинейной или криволинейной продолговатой формы, ориентированные самым различным образом. Поры располагаются хаотично, «открытые» поры и поры на границе с переходным слоем встречаются реже (рис. 4).

На размеры пор существенное влияние оказывают режимы упрочнения. Для рассматриваемых экспериментальных образцов, упрочненных на оптимальном режиме по различным схемам упрочнения, размеры пор и их формы существенно не отличаются. Максимальный размер шаровых пор не превышает 100, а минимальный 5 … 10 мкм. Средняя пористость покрытия на рассматриваемых шлифах составляет 5 … 8%.

Исследование степени влияния магнитного поля на формирование покрытия проводили дифференцированно.

Покрытие на цилиндрической поверхности (схема I) представляет собой слой переменной толщины (рис. 4,а). Минимальная толщина - 0,03 … 0,05, максимальная - 0,09 … 1,4 мм. При такой толщине слоя наблюдаются разрывы в покрытии, несплошность - 0,2 … 0,5 мм.

Сплошность покрытия по схеме I составляет 75 … 90%.

Покрытие на торце (схема П) представляет также слой переменной толщины «холмистой» поверхности в виде плоских капель (рис. 4,б). Общая шероховатость данного вида покрытия грубее, чем покрытия на цилиндрической поверхности. Диапазон толщины покрытия значительно шире и находится в следующих пределах: минимальная - 0,05…0,08; максимальная - 0,10 … 0,20 мм. В покрытии наблюдается большое количество продолговатых пор, а кроме того, -- перпендикулярно расположенные несквозные трещины.

Покрытие на другом торце экспериментального образца (схема Ш) представляет собой более сплошной слой переменной толщины (рис. 4,в). Толщина слоя покрытия наибольшая из рассматриваемых схем упрочнения и достигает в отдельных местах упрочняемой поверхности 0,8 мм. Минимальная толщина 0,03 … 0,05, протяженность 0,05 … 0,10 мм. Таких участков на длине покрытия в 10 мм наблюдается от одного до трех. Остальная часть покрытия имеет толщину 0,25 … 0,40 мм. Рельеф покрытия в сечении шлифа представляет собой плавную линию. Сплошность покрытия значительно выше в сравнении с покры¬тиями, упрочненными по схемам I, П, и составляет 97... 99%.

В покрытии по данной схеме упрочнения присутствуют, главным образом, поры шаровой формы. Пор продолговатой и неправильной формы наблюдается меньше. Трещин в покрытии после упрочнения не наблюдается.

Рис.4. Микроструктура магнитно-электрического покрытия (х200): а - схема I; б - схема II; в - схема Ш

Выводы

1. На формирование покрытия оказывает влияние способ взаимодействия магнитного поля с упрочняемой поверхностью.

2. Покрытие, сформированное по схеме I, имеет минимальную толщину и сплошность.

3. Покрытие, сформированное по схеме II, имеет значительную волнистость с большей толщиной и сплошностью, подразделяется на внешний и внутренний подслои.

4. Покрытие, сформированное по схеме III, имеет наибольшую толщину, сплошность также подразделяется на два примерно равных подслоя -- внешний и внутренний.

Список литературы

1. Сорокин Г.М. Исследование ударно-абразивного износа: дисс. … док. техн. наук /Г.М. Сорокин.- М.: МИНХ и ГП, 1972. - 434 с.

2.Сычев И.Т. Исследование строения и износостойкости магнитно-электрического покрытия: дисс. … канд. техн. наук /И.Т. Сычев. - М.: МИНХ и ГП, 1984.-204 с.

Размещено на Allbest.ru