http://www.tehsovet.ru/smfs1.html
http://www.tehsovet.ru/smfs2.html
http://www.tehsovet.ru/smfs3.html
http://www.tehsovet.ru/smfs4.html
http://www.tehsovet.ru/smfs5.html
http://www.tehsovet.ru/smfs6.html
http://www.tehsovet.ru/smfs7.html
http://www.tehsovet.ru/smfs8.html
http://www.tehsovet.ru/smfs9.html
http://www.tehsovet.ru/smfs10.html
http://www.tehsovet.ru/smfs11.html
http://www.tehsovet.ru/smfs12.html
http://www.tehsovet.ru/smfs13.html
http://www.tehsovet.ru/smfs14.html
http://www.tehsovet.ru/smfs15.html
http://www.tehsovet.ru/smfs16.html
http://www.tehsovet.ru/smfs17.html
http://www.tehsovet.ru/smfs18.html
http://www.tehsovet.ru/smfs19.html
http://www.tehsovet.ru/smfs20.html
http://www.tehsovet.ru/smfs21.html
http://www.tehsovet.ru/smfs22.html
http://www.tehsovet.ru/smfs23.html
http://www.tehsovet.ru/smfs24.html
http://www.tehsovet.ru/smfs25.html
http://www.tehsovet.ru/smfs26.html
http://www.tehsovet.ru/smfs27.html
http://www.tehsovet.ru/smfs28.html
http://www.tehsovet.ru/smfs29.html
http://www.tehsovet.ru/smfs30.html
http://www.tehsovet.ru/smfs31.html
http://www.tehsovet.ru/smfs32.html
http://www.tehsovet.ru/smfs33.html
http://www.tehsovet.ru/smfs34.html
http://www.tehsovet.ru/smfs35.html
http://www.tehsovet.ru/smfs36.html
http://www.tehsovet.ru/smfs37.html
http://www.tehsovet.ru/smfs38.html
http://www.tehsovet.ru/smfs39.html
http://www.tehsovet.ru/smfs40.html
http://www.tehsovet.ru/smfs41.html
http://www.tehsovet.ru/smfs42.html
http://www.tehsovet.ru/smfs43.html
http://www.tehsovet.ru/smfs44.html
http://www.tehsovet.ru/smfs45.html
http://www.tehsovet.ru/smfs46.html
http://www.tehsovet.ru/smfs47.html
http://www.tehsovet.ru/smfs48.html
http://www.tehsovet.ru/smfs49.html
http://www.tehsovet.ru/smfs50.html
http://www.tehsovet.ru/smfs51.html

2020-07-07- Утилизация отходов


Добавлено: 07.07.2020, Изменено: 09.08.2020


Утилизация отходов. Новые способы и технологии

#журнал #промышленность #импортозамещение #производство #утилизация отходов

Технология утилизации отходов твердого сплава методом ЭЛАН

Введение

Проблема утилизации отходов твердых сплавов путем формирования нанокристаллических структур в виде поверхностных пленок и увеличение ресурса работы изделий машиностроения и формообразующего инструмента неотъемлемо связаны между собой. Решение данной проблемы возможно только на основе использования новейших высокоэффективных технологических процессов, разработанных с учетом особенностей физико-химического переноса материалов. Несмотря на все их многообразие особое место здесь необходимо уделить методу электроакустического напыления (ЭЛАН). 

Данный метод является новационным в области получения прогнозируемых нанокристаллических структур и нанесения твердых и сверхтвердых защитных покрытий. Метод позволяет формировать нанокристалические защитные пленки на любых токопроводящих подложках. В основе этой технологии лежит использование комплексной энергии электрической искры и мощного продольно-крутильного ультразвукового поля.

Цели и задачи исследования

Целью работы является оптимизация процесса утилизации твердых сплавов путем получения нанокристаллических защитных поверхностных пленок на основе массопереноса материала электрода и последующего формирования структур с прогнозируемыми физико-механическими свойствами методом электроакустического напыления. Для достижения выше указанной цели необходимо было решить следующую задачу, которая заключалась в разработке физической модели процесса нанесения тонких износожаростойких защитных нанокристаллических пленок методом электроакустического напыления.

Аппаратура, установки и образцы

На основании ранее сформулированных цели и задачи, необходимо провести широкий спектр исследований, начиная от получения оптимальных режимов напыления и заканчивая возможностью прогнозирования эксплуатационных свойств получаемых нанокристаллических структур покрытий. Такие исследования требуют использования специализированной оригинальной аппаратуры, а также специально разработанных для этих целей установок. Станция электроакустического напыления является гибкой ячейкой автоматизированного производства и состоит из следующих основных узлов: 1. Акустической части, которая представлена ультразвуковым генератором УЗГ1-1, имеющим выходную мощность 1± 20% кВт и частоту выходного напряжения регулирования 22± 7,5% кГц. Выход ультразвукового генератора подключается к магнитострикционному преобразователю ПМС1-1, рабочая частота которого лежит в диапазоне 22± 0,65% кГц. 2. Разрядной части, которая представлена системой управления подачи разрядных импульсов и выполняющая функции синхронизации и фазирования с частотой следования 22± 0,65% кГц. Структурная схема установки электроакустического напыления тонких нанокристаллических пленок и износожаростойких защитных покрытий представлена на рис.1.
ис. 1. Структурная схема установки электроакустического напыления: 1- волновод с закрепленным на его конце электродом; 2- упрочняемая деталь; 3- датчик обратной связи; 4- акустическая система; 5- ультразвуковой генератор; 6- система управления; 7- электронный ключ; 8- источник питания; C- накопитель энергии.
Рис. 1. Структурная схема установки электроакустического напыления: 1- волновод с закрепленным на его конце электродом; 2- упрочняемая деталь; 3- датчик обратной связи; 4- акустическая система; 5- ультразвуковой генератор; 6- система управления; 7- электронный ключ; 8- источник питания; C- накопитель энергии.
Исследование распределения элементного состава в получаемых тонких пленках и износожаростойких защитных покрытиях, полученных методом электроакустического напыления, велись с использованием электронно-растровой микроскопии на аппарате «Комибакс-микро» по стандартным методикам. Исходя из этапов исследований и особенностей установок для проведения данных работ, возникла необходимость изготовления образцов определенных форм и размеров. Для исследования элементного распределения и состояния напыленного слоя и качества получаемого поверхностного слоя (шероховатости) необходимо было подготовить образцы из конструкционной углеродистой качественной стали 45. Исходный сортамент – лист толстый ГОСТ 1577-81. Образцы изготавливаются в виде куба со стороной, а=10 мм.

Физическая модель получения тонких нанокристалических поверхностных пленок

Исходя из особенностей оборудования, использованного в ранее представленной структурной схеме, физическая модель процесса нанесения тонких пленок и упрочнения изделий машиностроения и формообразующего инструмента изображена на рисунке 2. В первоначальный момент времени подается высокочастотный сигнал с ультразвукового генератора на магнитострикционный преобразователь, который совершает колебания с частотой подаваемого сигнала. Волновод, совершающий продольно-крутильные колебания за счет особенностей своей конструкции с зафиксированным на конце электродом, прикреплен к концентратору колебательной скорости. Система управления опрашивает датчик обратной связи таким образом, чтобы на электрод, совершающий продольно-крутильные колебания, был подан разрядный импульс на определенном расстоянии от поверхности упрочняемого образца. В момент подачи разрядного импульса поверхность электрода разогревается приблизительно до 5000 оС, при этом в пространстве между электродом и поверхностью упрочняемой детали образуется мельчайшая «капелька» вещества электрода, находящегося в квазижидкой фазе.
Рис. 2. Физическая модель электроакустического напыления: G1, G12, G2, G3, G4 - соответствующие модули сдвига; Ān - вектор амплитуды продольных колебаний; Āk - вектор амплитуды крутильных колебаний; Āp - результирующий вектор колебаний.
Рис. 2. Физическая модель электроакустического напыления: G1, G12, G2, G3, G4 - соответствующие модули сдвига; Ān - вектор амплитуды продольных колебаний; Āk - вектор амплитуды крутильных колебаний; Āp - результирующий вектор колебаний.
Результаты экспериментальных исследований Изучение характера распределения химических элементов по сечению упрочненного слоя, выполненное методами электронной микроскопии на РЭМ «Камебакс-микро» с использованием микрозонда, вторичных электронов и поглощающего тока, показало высокую неоднородность их распределения по сечению слоя. Проведенные исследования связаны с изучением характера распределения элементов в слое, упрочненном последовательно анодами из различных материалов. Для примера на рисунке 3 показано распределение элементов в упрочненном слое, который был получен на матрице из стали 20 последовательно анодами из ВК8 и меди. Качественный анализ распределения показывает, что все элементы, входящие в слой, неодинаково распределяются по толщине. Так, железо присутствует на поверхности слоя (незначительно) и на границе слоя с матрицей; кобальт распределен по всему слою, а посредине его количество максимально; медь распределяется в незначительных количествах в приповерхностном слое.
Рис. 3. Распределение элементного состава в напыленном слое (маркерная метка соответствует 10 мкм).
Рис. 3. Распределение элементного состава в напыленном слое (маркерная метка соответствует 10 мкм).
Заключение и общие выводы На основании теоретических и экспериментальных исследований, посвященных изучению физических основ получения нанокристаллических поверхностных пленок и износожаростойких покрытий полученных методом электроакустического напыления, можно сделать следующие выводы: Сложное воздействие, оказываемое электроакустическим напылением на поверхность упрочняемого образца, приводит к тому, что в поверхностном слое образуются различные соединения и фазы, такие как карбиды, карбонитриды, интерметаллиды и т.д., распределение которых в поверхностном слое носит неравномерный характер. Исследование фазового состава слоев, полученных методом ЭЛАН на различных сталях, показало, что помимо стабильных фаз вследствие действия плазмы искрового разряда, сверхвысоких скоростей нагрева и охлаждения, а также высокочастотного электромагнитного поля и комплексных УЗК в слое наблюдаются метастабильные промежуточные фазы сложного состава. Идентификация рентгеновских дифрактограмм позволила выявить ряд новых фаз, не зарегистрированных в каталогах ведущих стран.
Донской государственный технический университет,
Донской государственный технический университет,
Кочетов Андрей Николаевич, декан факультета «Машиностроительные технологии и оборудование», к.т.н.tehsovet.ru

 



« Назад

 

 

 

* доступно только зарегистрированным пользователям
РЕГИСТРАЦИЯ НА САЙТЕ
E-mail:
Пароль:
Регистрация »
Для регистрации на сайте необходимо разрешить использование Cookies
Наши партнеры

 

 

СКВОЗНОЙ БАННЕР 700х100


 

Журнал ТехСовет

Разместите наш баннер

на Вашем сайте

Как установить?

Журнал ТехСовет

 

Rambler's Top100     Яндекс цитирования       
Создание сайта -
www.webmotor.ru