Читайте также:
|
Метод электроакустического напыления инструментов, основан на явлении электрической эрозии материалов электродов при искровом разряде в газовой среде (преимущественно на воздухе), полярного переноса продуктов эрозии на катод (инструмент), на поверхности которого формируется слой измененной структуры и состава. В результате электрического пробоя межэлектродного промежутка образуется искровой разряд, в котором поток электронов приводит к локальному разогреву упрочняющего электрода (анода), а поверхность инструмента подвергается катодной очистке, нагреву и плавлению. На поверхности катода под действием значительных тепловых нагрузок происходят микрометаллургические и сопутствующие им процессы (термомеханические, гидродинамические, диффузионные), осуществляющие перемешивание материала катода и анода, при взаимодействии с компонентами газовой среды, что способствует образованию высокой адгезии и диффузии между основой и формируемым износостойким покрытием. Поэтому электроакустическое напыление следует считать методом создания новых композиционных материалов. В первую очередь это относится к тугоплавким покрытиям, наиболее существенно и принципиально изменяющим свойства верхнего слоя рабочих поверхностей инструмента. Величина этих изменений определяется составом, структурой, свойствами материалов электродов и технологическими параметрами протекания процесса ЭЛАН.
Общий вид установки ЭЛАН-3 представлен на рис. 15.7.
4 8 9 3 2
 |  |  |
Рис. 15.7. Общий вид установки «ЭЛАН-3»: 1 – станина;
2 – пульт управления процессом; 3 – колонна; 4 — магнитострикционный преобразователь;
5 – увеличительное стекло со светофильтром; 6 – ультразвуковой волновод с патроном и электродом; 7 – технологическая оснастка; 8 – планшайба поворотная; 9 – каретка подъема и опускания ультразвукового преобразователя; 10 – кнопки включения установки; 11 – кнопка отключения установки; 12 – педаль управления процессом напыления
На рис. 15.8 приведена общая схема процесса ЭЛАН с вибрирующим анодом с амплитудой ультразвуковой частоты в виде компактного электрода и изображение модифицированного поверхностного слоя инструмента.
Рис. 15.8. Схема процесса электроакустического напыления: ГИ – генератор импульсов; УЗГ – ультразвуковой генератор; ПМС – преобразователь магнитно-стрикционный; ИР – искровой разряд; МЭП – межэлектродное пространство; БС – «белый слой»;
С – конденсатор переменной емкости; R – резистор
Процесс электроакустического напыления начинается с приближения электрода к инструменту, с возникновением искрового разряда на расстоянии равном пробивному. При этом удар пакета электронов о поверхность электрода вызывает направленный взрыв объема материала электрода, непосредственно принявшего электрический импульс. В результате этого явления материал электрода начинает плавиться, испаряться и выбрасываться в межэлектродный промежуток в паровой и микрокапельной фазах. Выброшенная с большой скоростью перегретая порция материала электрода, достигает поверхности инструмента, подвергнутого катодной очистке, нагреву и плавлению. Продукты эрозии электрода, вступая во взаимодействие с материалом упрочняемого инструмента и элементами окружающей среды, образовывают химические соединения и формируют на его поверхности упрочняющее покрытие с определенной толщиной, твердостью, шероховатостью и сплошностью покрытия.
При контакте электрода с инструментом, кроме электрической эрозии материалов происходит и «проковка» механическими продольно-крутильными колебаниями упрочняющего электрода образованной микрованны расплава с амплитудой ультразвуковой частоты. В результате этого происходит интенсивное перемешивание жидких фаз материалов электрода и инструмента, меняется структура самого приповерхностного слоя и увеличивается диффузионное проникновение взаимодействующих материалов за счет образования физического контакта. После прекращения действия искрового разряда и ударного воздействия инструмента, формируемое на поверхности инструмента покрытие кристаллизуется, наследуя новые физико-химические свойства.
Реализация непрерывного процесса ЭЛАН за счет периодической коммутации анода с катодом осуществляется с помощью встроенной в оборудование технологической ультразвуковой колебательной системы, включающей в себя: ультразвуковой генератор, электроакустический преобразователь и волновод-излучатель, с закрепленным на нем упрочняющим электродом.
Ультразвуковая колебательная система предназначена для выполнения следующих функций:
1. Образование при контактировании с обрабатываемой поверхностью межэлектродного зазора, равного амплитуде колебаний в электроде 5–10 мкм, меняющегося во времени приближенно по синусоидальному закону с частотой 19–23 кГц. Время электроискрового разряда синхронизировано с положением электрода относительно обрабатываемой поверхности инструмента. Временное смещение осуществляется шаговым фазосдвигателем с шагом через 36°. Электроискровой разряд может осуществляться на подходе обрабатываемой поверхности, в момент контакта и на отходе от поверхности. Частота следования технологического электроискрового разряда кратна частоте ультразвуковых колебаний электрода и находится в пределах от четырех импульсов технологического тока на один период до одного импульса технологического тока на тридцать два периода, соответственно.
2. Механическое воздействие на напыляемую поверхность инструмента комплексными продольно-крутильными колебаниями упрочняющего электрода.
Механические продольно-крутильные колебания воздействуют на обрабатываемую поверхность подложки как удар со сдвигом. При поглощении твердой поверхностью акустической энергии образуются новые дислокации, растет их плотность, происходит активация малоподвижных дислокаций, разориентация субзерен и разрушение субграниц, образование ячеистой структуры, двойникование и образование других структурных несовершенств, рекристаллизационные процессы в таком материале приводят к образованию более мелкого зерна, что обусловлено более высокой скоростью образования зародышей, по сравнению со скоростью их роста, что предопределяет его сохранение в конечной структуре электроакустических покрытий. Кроме того, ультразвуковые колебания воздействуют на микросварочную ванну, возникающую при формировании покрытия, изменяя структуру самого покрытия, а также его физико-механические свойства.
Дата добавления: 2015-12-07; просмотров: 216 | Нарушение авторских прав