Contribuţii privind intensitatea alierii prin scântei electrice la acţiunea cu surse energetice din exterior / iunie / 2008 / Teze / CNAA

CNAA / Teze / 2008 / iunie /

Contribuţii privind intensitatea alierii prin scântei electrice la acţiunea cu surse energetice din exterior

Autor:	Pavel Pereteatcu
Gradul:	doctor în tehnică
Specialitatea:	05.03.01 - Procedee şi utilaje de prelucrare mecanică şi fizico-tehnică (pe ramuri)
Anul:	2008
Conducător ştiinţific:	Valentin Mihailov doctor, conferenţiar cercetător
Instituţia:
CSS:

Statut

Teza a fost susţinută pe 6 iunie 2008 în CSS
şi aprobată de CNAA pe 18 septembrie 2008

Autoreferat

– 0.51 Mb / în română

Teza

CZU 621.0.484.755

1.95 Mb / în română
133 pagini

Cuvinte Cheie

Alierea prin scântei electrice, curent electric, câmp magnetic, intensificarea transferului de masă, durificarea suprafeţelor metalice, microstructura metalelor, distribuirea elementelor, difuzia, procedeu prelucrare complexă, proprietăţi fizico-mecanice, caracteristici de exploatare

Adnotare

În teza de doctorat pentru prima oară s-au efectuat cercetări complexe privind alierea prin scântei electrice (ASE) la acţiunea concomitentă asupra procesului cu surse de energie din exterior: cu curent electric şi câmp magnetic.

S-a elaborat un procedeu nou de aliere prin scântei a suprafeţelor metalice la suprapunerea pe zona de lucru a câmpului magnetic cu inducţia cuprinsă între 0 – 0,1 T şi la trecerea prin corpul electrozilor a curentului electric continuu cu densitatea între 0,5 – 4 A/mm2 şi a curentului în impulsuri cu amplitudinea cuprinsă între 100 – 600 A.

S-a elaborat şi confecţionat instalaţii experimentale cu sistem automatizat de menţinere a interstiţiului, electrod – sculă specială, ce asigură anodului (electrodului de prelucrare) mişcare complexă: rotaţii + vibraţii + oscilaţii; de asemenea s-a elaborat şi confecţionat un sistem special de suprapunere pe zona de ASE a câmpului magnetic.

S-au stabilit dependenţele transferului de masă a anodului şi a intensităţii formării acoperirii pe suprafaţa catodului de valoarea şi natura curentului electric, ce trece prin electrozi, cât şi de valoarea inducţiei câmpului magnetic suprapus pe zona ASE. Cea mai mare cantitate de material erodat al anodului şi o creştere maximă a masei catodului s-au obţinut la trecerea prin catod a curentului continuu cu densitatea de 1,0 – 3,0 A/mm2 şi a curentului în impulsuri cu amplitudinea de 200 – 500 A, cât şi la suprapunerea pe zona ASE a câmpului magnetic cu inducţia de 0,01-0,1 T.

S-a descoperit efectul oscilaţiei cuaziregulare a intensităţii transferului masei erodate a anodului în descărcările prin scântei şi a transformărilor de structură şi fază în straturile superficiale ale catodului sub acţiunea câmpului magnetic suprapus pe zona ASE.

S-a stabilit dependenţa intensităţii formării stratului durificat pe catod funcţie de proprietăţile magnetice ale materialelor electrodului de prelucrare şi a piesei.

S-a demonstrat că în condiţii egale la alierea catodului din St.3 cu electrod de nichel în câmp magnetic intensitatea transferului masei erodate a anodului este de 3,5 - 4,0 ori mai mare, decât la prelucrarea cu electrod de argint al aceluiaşi catod.

La ASE cu anod de nichel a catodului de titan în regim cu energia descărcării de 1,0 J şi valoarea inducţiei câmpului magnetic egală cu 0,07 T în straturile superficiale s-a descoperit efectul amorfizării materialului acoperirii formate.

S-a optimizat unghiul înclinaţiei electrodului faţă de suprafaţa piesei de prelucrat care asigură un transfer maxim al materialului anodului pe suprafaţa catodului. acest unghi constituie 8 – 12OC.

În toate cazurile suprapunerea câmpului magnetic pe zona ASE contribuie la creşterea rezistenţei la uzură şi a conductibilităţii electrice. În funcţie de natura materialului aceste caracteristici acestea pot fi crescute cu 15 – 18 %.

S-a elaborat un procedeu complex de formare a straturilor durificate prin îmbinarea într-un proces tehnologic unic a ASE şi a tratamentului plasmochimic în electroliţi, ceia ce a permis lărgirea substanţială a zonei de durificare de 2 – 3 ori şi, respectiv, fiabilitatea acoperirilor formate.

Rezultatele cercetărilor au fost utilizate la elaborarea tehnologiei de durificare a pieselor de titan şi a instalaţiei specializate de realizare a acestei tehnologii la uzina „TOPAZ” – filiala din Chişinău a întreprinderii federale „SALIUT” din Moscova.

Lucrarea a fost efectuată în conformitate cu programele complexe 01.06.02 „Cercetări privind generarea suprafeţelor macroscopice neomogene şi elaborarea pe baza acestora a metodelor de dirijare a proceselor de prelucrare a metalelor şi semiconductorilor în scopul creării de procedee noi; 01.08 Elaborarea de procedee noi şi modernizarea celor existente de generare şi durificare a suprafeţelor (Hotărârea guvernului R. Moldova din 14.04.1992) şi Programului de cercetare pentru anii 1986 – 2000: Elaborarea tehnologiei şi a utilajului de prelucrare şi durificare a suprafeţelor metalice cu metode electrofizice de prelucrare (Aprobat prin Hotărârea guvernului nr.180-d din 14.05.1986).

Cuprins

CAPITOLUL I. Oportunitatea şi obiectivele lucrării. Stadiul actual al cercetărilor în domeniul alierii prin scântei electrice la acţiunea cu surse energetice din exterior

1.1. Esenţa şi realizarea procesului de aliere prin scântei electrice
1.2. Influenţa diferitor condiţii la formarea stratului superficial pe catod în procesul ASE
1.2.1. Energia descărcării
1.2.2. Influenţa transformărilor de structură şi fază, ce au loc în straturile superficiale sub acţiunea descărcării prin scântei asupra proprietăţilor acoperirilor obţinute la ASE
1.2.3. Influenţa mediului interelectrodic
1.2.4. Influenţa naturii materialelor electrozilor
1.2.5 Influenţa cinematicii mişcării electrodului de prelucrare
1.3. Dezavantajele principale ale procesului ASE şi procedeele de îmbunătăţire a suprafeţelor aliate
1.3.1. Operaţiile de finisare – durificare a suprafeţei prin deformare plastică (ecruisare)
1.3.2. Alternarea ASE cu recoacerea în vid
1.3.3. Netezirea ultrasonoră
1.3.4. Netezirea prin scânteiere cu electrod de grafit
1.3.5. Netezirea cu raze Laser
1.4. Perspectiva intensificării ASE prin acţiunea asupra procesului cu surse de energie din exterior

CAPITOLUL II. Materiale, metode de cercetare, aparate si utilaje

2.1. Alegerea şi caracteristica materialelor iniţiale
2.2. Metodica cercetării influenţei curentului electric şi al câmpului magnetic asupra procesului ASE
2.3. Metodica măsurării inducţiei câmpului magnetic
2.4. Planificarea matematică a experimentului
2.5. Metodica cercetării structurii, componenţei de fază şi distribuirii elementelor în straturile superficiale supuse alierii
2.5.1. Analiza microstructurală
2.5.2. Determinarea componenţei fazice a straturilor durificate prin analiza lor roentgenografică şi a spectroscopiei electronice Mössbauer
2.5.3. Metodica determinării mobilităţii atomilor şi caracterul distribuirii lor în straturile superficiale ale catodului
2.6. Metodica cercetărilor proprietăţilor fizico-mecanice şi caracteristicilor de exploatare a acoperirilor obţinute prin ASE
2.6.1. Determinarea microdurităţii
2.6.2. Rugozitatea suprafeţei după ASE
2.6.3. Continuitatea
2.6.4. Rezistenţa la uzură
2.6.5. Măsurarea rezistenţei electrice de contact
2.6.6. Metodica determinării tensiunilor reziduale

CAPITOLUL III. Cercetari privind legităţile alierii prin scântei electrice la acţiunea suplimentară asupra procesului cu curent electric şi câmp magnetic

3.1. Eroziunea anodului şi creşterea masei catodului la trecerea prin volumul acestora a curentului electric
3.1.1. Trecerea curentului electric prin anod
3.2. Influenţa câmpului magnetic asupra procesului de transfer al materialului anodului pe suprafaţa catodului la descărcarea prin scântei
3.3. Influenţa proprietăţilor magnetice ale electrozilor de prelucrare asupra procesului alierii prin scântei electrice în câmp magnetic
3.3.1. ASE cu materiale fieromagnetice
3.3.2. ASE cu materiale dia -şi paramagnetice
Sistemul: Ag - Cu (diamagnetici); Ag (anod); Cu (catod)
Sistemul: nichel - titan (Ni - anod, Ti-catod)

CAPITOLUL IV. Cercetarea transformărilor de structură şi fază, ce au loc în straturile superficiale ale catodului la acţiunea asupra procesului ASE cu surse suplimentare de energie

4.1. Influenţa câmpului magnetic asupra structurii şi compoziţiei fazice a acoperirilor, obţinute la alierea prin scântei electrice
4.2. Particularităţile redistribuirii elementelor în straturile superficiale, formate în procesul ASE la aplicarea în zona de prelucrare a câmpului magnetic
4.3. Distribuirea elementelor în straturile superficiale ale catodului la trecerea suplimentară prin acesta a curentului electric

CAPITOLUL V. Studii privind procesul formării acoperirilor la prelucrarea complexă

5.1. Alierea cu scîntei electrice şi tratamentul termochimic ulterior in electroliţi (ASE + TTCH)
5.1.1. ASE cu electrod de fier
5.1.2. ASE cu electrozi din Ni şi grafit
5.1.3. ASE cu electrod din Cr+ TTCH în electrolit
5.1.4. TTCH în electrolit + ASE cu electrod de crom
5.1.5. ASE a oţelului St. 3 cu electrod de aluminiu + TTCH în electrolit
5.2. Prelucrarea complexă a acoperirilor polifazice

CAPITOLUL VI. Cercetarea unor proprietăţi fizico-mecanice şi de exploatare a straturilor superficiale formate la acţiunea energetică suplimentară asupra procesului ASE

6.1. Tensiunile reziduale în straturile formate la ASE în câmp magnetic
6.2. Tensiunile reziduale în straturile superficiale formate la prelucrarea complexă
6.3. Rezistenţa la uzură