izvestswsuИзвестия Юго-Западного государственного университетаProceedings of the Southwest State University2223-15602686-6757ЮЗГУ10.21869/2223-1560-2019-23-2-65-73izvestswsu-494Research ArticleМашиностроение и машиноведениеMechanical engineering and machine scienceИсследование пористости спеченных образцов электроэрозионной порошковой медиStudy of Porosity of Sintered Samples of Electroerosive Powder CopperАгееваЕ. В.AgeevaYe. V.

Екатерина Владимировна Агеева, кандидат технических наук, доцент

YekaterinaV. Ageeva, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

ageevа-ev@yandex.ru

ЛоктионоваО. Г.LоktionovaO. G.

Оксана Геннадьевна Локтионова, доктор технических наук, профессор

Oksana G. Lоktionova, Doctor of Engineering Sciences, Professor

log@swsu.ruКуцВ. В.KutsV. V.

Вадим Васильевич Куц, доктор технических наук, доцент

Vadim V. Kuts, Doctor of Engineering Sciences, Associate Professor

kuc-vadim@yandex.ruХорьяковаН. М.КhorkovaN. M.

Наталья Михайловна Хорьякова, кандидат технических наук, старший преподаватель

Natalya М. Кhorkova, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

79103114369@yandex.ruФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет»Southwest State University2019090720192326573Copyright © Агеева Е.В., Локтионова О.Г., Куц В.В., Хорьякова Н.М., 20192019Агеева Е.В., Локтионова О.Г., Куц В.В., Хорьякова Н.М.Ageeva Y.V., Lоktionova O.G., Kuts V.V., Кhorkova N.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestswsu.elpub.ru/jour/article/view/494Введение

Введение. Порошковая медь нашла широкое применение в различных областях машиностроения для производства электроконтактных и антифрикционных изделий. Качество спеченных изделий оценивается по плотности и пористости. Одним из основных методов определения пористости сформованных и спеченных изделий является металлографический метод с элементами качественного и количественного анализов геометрии пор.

Свойства спеченных изделий из электроэрозионной порошковой меди до настоящего времени практически не изучены, что не позволяет прогнозировать их свойства и область практического применения.

Целью работы является исследование пористости и распределения пор по размеру спеченных образцов электроэрозионной порошковой меди.

Методы

Методы. Для выполнения намеченных исследований использовали отходы электротехнической медной проволоки (ГОСТ 859-2001). В качестве рабочей жидкости − дистиллированную воду. Для получения порошковой меди использовали установку для получения порошков из токопроводящих материалов (патент на изобретение РФ № 2449859). Параметры диспергирования: напряжение 220 В, емкость 45,5 мкФ, частота следования импульсов 100 Гц.

Изостатическое прессование электроэрозионной порошковой меди, полученной в воде, проводили в гидростате «EPSI» CIP 400-200*1000Y. Скомпактированные образцы спекали в высокотемпературной печи «Nabertherm» VHT 8/22 в вакууме при температуре 900 °С и 1000 °С в течение 1 часа. Пористость спеченных образцов электроэрозионной порошковой меди, полученной в воде, определяли металлографическим методом с помощью оптического инвертированного микроскопа OLYMPUS GX51.

Результаты

Результаты. По результатам проведенных исследований экспериментально установлено, что пористость спеченного при 900 °С образца электроэрозионной порошковой меди равна 5,8 %, пористость спеченного при 1000 °С образца электроэрозионной порошковой меди равна 2,16 %.

Заключение

Заключение. Поученные экспериментальные данные могут быть использованы при создании ресурсосберегающих процессов обработки металлических сплавов и композиционных материалов.

Purpose of research

Purpose of research. Powder copper is widely used in various fields of machine engineering for the production of electrical contact and antifriction products. The quality of sintered products is estimated by density and porosity. One of the main methods for determining the porosity of formed and sintered products is a metallographic method with elements of qualitative and quantitative analysis of pore geometry.

The properties of sintered products made of electroerosive copper powder have not been studied up to the present, which makes it impossible to predict their properties and scope of practical application.

The purpose of the work is to study porosity and pore-size distribution of sintered samples of electroerosive copper powder.

Methods

Methods. To perform the planned studies, waste of electrical copper wire (GOST 859-2001) was used. As a working fluid distilled water was used. To obtain a powder of copper a unit to produce powders of conductive materials (patent for invention RF № 2449859) was applied. Dispersion parameters were: voltage 220 V, capacity 45.5 µF, pulse repetition rate 100 Hz.

Isostatic pressing of electroerosive copper powder obtained in water was carried out in isostatic press "EPSI" CIP 400-200*1000Y. The compacted samples were sintered in a high-temperature furnace "Nabertherm" VHT 8/22 in vacuum at a temperature of 900 °C and 1000 °C for 1 hour.

The porosity of the sintered samples of electroerosive copper powder obtained in the water was determined by metallography using optical inverted microscope OLYMPUS GX51 .

Results

Results. Based on the results of the conducted studies, it was experimentally proved that the porosity of a sintered sample of electroerosive copper powder at 900 °C is 5.8 %, the porosity of a sintered sample of electroerosive copper powder at 1000 °C is 2.16 %.

Conclusion

Conclusion. The obtained experimental data can be used to create resource-saving processes for processing metal alloys and composite materials.

медные отходыэлектроэрозионное диспергированиепорошок медиспеканиепористость спеченных образцовcopper wasteelectroerosion dispersioncopper powdersinteringporosity of sintered samplesReferencesАнциферов В.Н. Перспективные порошковые материалы. Пермь: Изд-во Пермского национального исследовательского политехнического университета, 2012. 117 с.Antsiferov V. N. Perspektivnye poroshkovye materialy [Perspective powder materials]. Perm: Publishing house of Perm national research Polytechnic University Publ., 2012, 117 p. (In Russ.).Агеев Е.В., Хорьякова Н.М. Повышение срока службы поршневых колец ДВС медными электроэрозионными порошками // Труды ГОСНИТИ. 2017. № 126. С.137-143.Ageev E. V., Khoriakova N. M. Povyshenie sroka sluzhby porshnevykh kolets DVS mednymi elektroerozionnymi poroshkami [Improvement of service life of piston rings of internal combustion engines copper electroerosion powders]. Trudy GOSNITI = Proceedings of GOSNITI, 2017, no. 126, pp. 137-143 (In Russ.).Пат. 2599476 Российская Федерация, МПК51 B 22 F 9/14, С 22 В 7/00, В 82 В 3/00. Способ получения медного порошка из отходов / Агеев Е.В., Хорьякова Н.М., Гвоздев А.Е., Агеева Е.В.; заявитель и патентообладатель Юго-Западный гос. ун-т. № 2014135563/13; заяв. 02.09.14; опубл. 10.10.16, Бюл. № 28. 5 с.: ил.Pat. 2599476 Russian Federation, МПК51 B 22 F 9/14, WITH 22 IN 7/00, 3/00, 82 IN. A method of producing copper powder from the waste. Ageev E. V., Khoriakova N. M. Gvozdev E. A., Ageev E. V.; applicant and patentee of the Southwest State University. No. 2014135563/13; stated. 02.09.14; publ. 10.10.16, Byul. no. 28, 5 p.: Il.Пат. 2597445 Российская Федерация, МПК51 B 22 F 9/14, С 22 В 7/00, С 22 В 15/00, В 82 Y 30/00. Способ получения нанопорошка меди из отходов / Агеев Е.В., Хорьякова Н.М., Гвоздев А.Е., Агеева Е.В., Малюхов В.С.; заявитель и патентооблада тель Юго-Западный гос. ун-т. № 2014135539/02; заяв. 02.09.14; опубл. 10.09.16, Бюл. № 25. 4 с.: ил.Pat. 2597445 Russian Federation, МПК51 B 22 F 9/14, C 22 b 7/00 C 22 b 15/00, 30/00 82 Y. Method of production of nanopowder of copper from waste. Ageev E. V., Khoriakova N. M. A. E. Gvozdev, E. V. Ageeva, Malahov V. S.; applicant and patentee of the Southwest State University. No. 2014135539/02; stated. 02.09.14; publ. 10.09.16, byl. No. 25. 4 p.: Il.Хорьякова Н.М., Малюхов В.С. Применение медных порошков и зависимость их свойств от размеров частиц // Перспективное развитие науки, техники и технологии: сб. докладов III-й Междунар. науч.-практич. конф.: в 3 т. Курск, 2013. Т. 3. С. 258-362.Khoriakova N. M., Malahov V. S. Application of copper powders and the dependence of their properties from the particle size. The Perspective development of science, engineering and technology: collection of reports of III int. science-practical Conf. Kursk, 2013, vol. 3, pp. 258-362 (In Russ.).Агеева Е.В., Хорьякова Н.М., Агеев Е.В. Исследование формы и морфологии электроэрозионных медных порошков, полученных из отходов // Вестник машиностроения. 2014. № 8. С. 73-75.Ageeva, E. V. Khoriakova N. M., Ageev E. V. Issledovanie formy i morfologii elektroerozionnykh mednykh poroshkov, poluchennykh iz otkhodov [Investigation of the shape and morphology of the EDM copper powders obtained from waste]. Vestnik mashinostroeniya = Messenger of mechanical engineering, 2014, no. 8, pp. 73-75 (In Russ.).Агеева Е.В., Хорьякова Н.М., Агеев Е.В. Исследование распределения микрочастиц по размерам в порошках, полученных электроэрозионным диспергированием медных отходов // Вестник машиностроения. 2014. № 9. С. 63-65.Ageeva E. V., Khoriakova N.M., Ageev E.V. Issledovanie raspredeleniya mikrochastits po razmeram v poroshkakh, poluchennykh elektroerozionnym dispergirovaniem mednykh otkhodov [The Study of the distribution of microparticles by size in powders obtained by electro erosion dispersing of copper waste]. Vestnik mashinostroeniya = Messenger of mechanical engineering, 2014, no. 9, pp. 63-65 (In Russ.).Рентгеноструктурный анализ порошка, полученного электроэрозионным диспергированием в среде керосина / Е.В. Агеева, Н.М. Хорьякова, Р.А. Латыпов, П.И. Бурак // Международный технико-экономический журнал. 2015. № 2. С 59-65.Ageeva E.V., Khoriakova N.M., Latypov R.A., Burak P.I. Rentgenostrukturnyi analiz poroshka, poluchennogo elektroerozionnym dispergirovaniem v srede kerosina [X-ray diffraction analysis of the powder obtained electro erosion dispersion in the environment of kerosene]. Mezhdunarodnyi tekhniko-ekonomicheskii zhurnal = The international technicaleconomic journal, 2015, no. 2, pp. 59- 65 (In Russ.).Агеев Е.В., Хорьякова Н.М., Агеев Е.В. Использование медного электроэрозионного нанопорошка в гальванических покрытиях поршневых колец // Мир транспорта и технологических машин. 2015. № 3 (50). С 24-33.Ageev E.V., Khoriakova N.M., Ageev E.V. Ispol'zovanie mednogo elektroerozionnogo nanoporoshka v gal'vanicheskikh pokrytiyakh porshnevykh kolets [The Use of EDM copper nanopowder in the galvanic coatings of piston rings]. Mir transporta i tekhnologicheskikh mashin = World of transport and technological machines, 2015, no. 3 (50), pp. 24- 33 (In Russ.).Состав, структура и свойства медного электроэрозионного порошка, полученного в среде керосина / Е.В. Агеева, Н.М. Хорьякова, С.В. Пикалов, Е.В. Агеев // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2015. № 4. С 4-8.Ageeva E. V., Khoriakova N.M., Pikalov S.V., Ageev E.V. Sostav, struktura i svoistva mednogo elektroerozionnogo poroshka, poluchennogo v srede kerosina [Composition, structure and properties of copper spark erosion powder obtained in an environment of kerosene]. Izvestiya Vuzov. Powder metallurgy and functional coatings, 2015, no. 4, pp. 4-8 (In Russ.).Исследования гранулометрического и элементного состава электроэрозионного медно-углеродного порошка, полученного в керосине / Н.М. Хорьякова, Е.В. Агеева, Е.В. Агеев, И.В. Егельский, Д.А. Чумак-Жунь // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2015. № 4 (17). С.18.24.Khoriakova N.M., Ageeva E.V., Ageev E.V., Egelsky I.V., Chumak-Zhun' D.A. Issledovaniya granulometricheskogo i elementnogo sostava elektroerozionnogo mednouglerodnogo poroshka, poluchennogo v kerosine [Studies of granulometric and elemental composition of electrical discharge machining of copper-carbon powder obtained in the kerosene]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series Engineering and Technologies. 2015, no. 4 (17), pp. 18.24 (In Russ.).Агеева Е.В., Хорьякова Н.М., Латыпова Г.Р. Определение оптимальных электрических параметров установки электроэрозионного диспергирования для диспергирования медных отходов в воде дистиллированной постановкой факторного эксперимента // Известия Юго-Западного государственного университета. 2016. № 6 (69). С. 28-35.Ageeva E.V., Khoriakova N.M., Latypova G.R. Opredelenie optimal'nykh elektricheskikh parametrov ustanovki elektroerozionnogo dispergirovaniya dlya dispergirovaniya mednykh otkhodov v vode distillirovannoi postanovkoi faktornogo eksperimenta [Determination of the optimal electrical parameters of electroerosive dispersion for dispersion of copper waste in water distilled formulation of the factorial experiment]. Izvestiya YugoZapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University, 2016, no. 6 (69), pp. 28-35 (In Russ.).Хорьякова Н.М., Агеев Е.В., Латыпов Р.А. Сравнительная характеристика морфологии и твердости спеченных образцов из электроэрозионного медного порошка и ПМС-1 // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2017. № 1 (22). С.14-21.Khoriakova N.M., Ageev E.V., Latypov R.A. Sravnitel'naya kharakteristika morfologii i tverdosti spechennykh obraztsov iz elektroerozionnogo mednogo poroshka i PMS-1 [Comparative characteristics of the morphology and hardness of sintered samples of EDM copper powder PMS-1]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series Engineering and Technologies, 2017, no. 1 (22), pp. 14-21 (In Russ.).Сравнительный рентгеноспектральный микроанализ медного порошка, полученного электроэрозионным диспергированием, и медного порошка ПМС-1 / Р.А. Латыпов, Е.В. Агеев, Е.В. Агеева, Н.М. Хорьякова // ЭлектроМеталлургия. 2017. № 4. С.36-40.Latypov R.A., Ageev E.V., Ageeva E.V., Khoriakova N.M. Sravnitel'nyi rentgenospektral'nyi mikroanaliz mednogo poroshka, poluchennogo elektroerozionnym dispergirovaniem, i mednogo poroshka PMS-1 [Comparative x-ray microanalysis of the copper powder obtained EDM dispersion, and copper powder PMS-1]. ElektroMetallurgiya = Electrometallurgy, 2017, no. 4, pp. 36-40 (In Russ.).Хорьякова Н.М., Малюхов В.С. Морфология и элементный состав медного порошка, полученного методом электроэрозионного диспергирования // Современные материалы, техника и технология: материалы 3-й Междунар. науч.-прак. конф.: в 3 т. Курск, 2013. Т. 1. С. 388-390.Khoriakova N.M., Malahov V.S. The morphology and elemental composition of copper powder, obtained by electroerosion dispersion. Modern materials, equipment and technology. Materials of the 3rd Intern. science.-practical. Conf. Kursk: Southwest State University Publ., 2013, vol.1, pp. 388-390 (In Russ.).Хорьякова Н.М., Агеев Е.В. Разработка медных гальванических покрытий для поршневых колец, модифицированных наночастицами электроэрозионной меди // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. 2015. Т. 2. №. 1. С. 337-339.Khoriakova N. M., Ageev E.V. Razrabotka mednykh gal'vanicheskikh pokrytii dlya porshnevykh kolets, modifitsirovannykh nanochastitsami elektroerozionnoi medi [Development copper galvanic coatings for piston rings, modified with nanoparticles of copper EDM]. Al'ternativnye istochniki energii v transportno-tekhnologicheskom komplekse: problemy i perspektivy ratsional'nogo ispol'zovaniya = Alternative energy sources in the transporttechnological complex: problems and prospects of rational use, 2015, vol. 2, no.1, pp. 337- 339 (In Russ.).Пат. 2449859, Российская Федерация, C2, B22F9/14. 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.Pat. 2449859, Russian Federation, C2, B22F9/14. Installation for obtaining nanodisperse powders from conductive materials. Ageev E.V.; applicant and patentee of Southwest State University. No 2010104316/02; stated. 08.02.2010; publ. 10.05.2012. 4 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.