izvestswsuИзвестия Юго-Западного государственного университетаProceedings of the Southwest State University2223-15602686-6757ЮЗГУ10.21869/2223-1560-2019-23-4-31-41izvestswsu-575Research ArticleМашиностроение и машиноведениеMechanical engineering and machine scienceИсследование гранулометрического состава частиц электроэрозионного хромсодержащего порошка, используемого для износостойкой наплавкиThe Study of Particle Size Distribution of Electroerosion Chrome-Containing Powder, Used for Wear Resistant SurfacingАгееваЕ. В.AgeevaE. V.

Агеева ЕкатеринаВикторовна, кандидат технических наук, доцент

 

ageeva-ev@yandex.ruХардиковС. В.HardikovS. V.

Хардиков Сергей Владимирович, кандидат технических наук, преподаватель кафедры автомобилей и автомобильного хозяйства

ул. 50 лет Октября, 94, г. Курск, 305040

МорозоваИ. А.MorozovaI. A.

Морозова Ирина Анатольевна, магистрант

ул. Карла Маркса, 70, г. Курск, 305021

ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет»Southwest State UniversityФГБОУ ВО «Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И. Иванова»Kursk State Agricultural Academy2019221020192343141Copyright © Агеева Е.В., Хардиков С.В., Морозова И.А., 20192019Агеева Е.В., Хардиков С.В., Морозова И.А.Ageeva E.V., Hardikov S.V., Morozova I.A.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/575

Целью работы являлось исследование гранулометрического состава электроэрозионного хромсодер-жащего порошка, пригодного для наплавки покрытий.

Методы

Методы. Для выполнения намеченных исследований были выбраны отходы хромсодержащей стали. В качестве рабочей жидкости выбрали углеродсодержащую рабочую жидкость, а именно осветительный керосин. Для получения хромсодержащих порошковых материалов электроэрозионным диспергированием пользовались установкой для ЭЭД токопроводящих материалов. Диспергируемый материал засыпали в эксикатор, который заполнен рабочей жидкостью, а именно осветительным керосином. Грануломет-рический состав полученных порошков авторы исследовали по методике диспергирования в жидкости с ультразвуком. Методика исследования (ФР 1.27.2009.06762 «Методика выполнения измерений размера частиц в суспензиях, эмульсиях и аэрозолях в нанометровом и коллоидном диапазонах с использованием эффекта динамического рассеяния света»).

Результаты

Результаты. Экспериментально установлено, чтофортформа частиц полученного порошковогофортматериала обусловлена тем, в каком виде материал выбрасывается из лунки в процессе ЭЭД. Видно также, что в порошковом материале превалируютфортчастицы, имеющие правильную сферическую или эллиптическую форму. Они получаются кристаллизацией расплавленного материала (жидкой фазы). Частицы, образующиесяфортпри кристаллизации кипящего материала (паровой фазы), имеют неправильную форму, размер на порядок меньше частиц, образующихся из жидкой фазы, и обычно агломерируются друг с другомфорти на поверхностифортдругих частиц. В процессе ЭЭД такие частицы наиболее подвержены химическим и фазовым изменениям.

Perpose of research

Perpose of research. To study the particle size distribution of electroerosive chrome-containing powder, suitable for surfacing.

Methods

Methods.To carry out the planned studies, chrome-containing steel wastes were selected. The carbon-containing working fluid was chosen as the working fluid, namely, lighting kerosene. To obtain chrome-containing powder materials by electroerosive dispersion the device for EED of conductive materials was used. The dispersible material was poured into a desiccator, filled with a working fluid, namely, lighting kerosene. The authors studied the particle size distribution of the obtained powders by the method of dispersion in a liquid with ultrasound. Research technique (FR 1.27.2009.06762 “Methodology for measuring particle size in suspensions, emulsions and aerosols in the nanometer and colloidal ranges using the effect of dynamic light scattering”) has been used.

Results

Results. It is experimentally established that the particle shape of the obtained powder material is due to the form in which the material is ejected from the hole during the EED process. It is also seen that particles having a regular spherical or elliptical shape prevail in the powder material. They are obtained by crystallization of the molten material (liquid phase). The particles formed during crystallization of the boiling material (vapor phase) have an irregular shape, an order of magnitude smaller than the particles formed by their liquid phase, and usually agglomerate with each other on the surface of other particles. In the EED process, such particles are most susceptible to chemical and phase changes.

Conclusion

Conclusion. Studies of the particle size distribution of chrome-containing powder material obtained by electroerosive dispersion of waste in lighting kerosene  under the following electrical parameters of the operation of the EED unit: capacity of discharge capacitors 45 μF, voltage at the electrodes 100 ... 110 V, pulse repetition rate of the generator 55 ... 65 Hz  determine the average particle size of the powder material and the specific surface area. The results will allow us to determine the rational area of their practical application.

хромсодержащие сталиотходыэлектроэрозионное диспергированиепорошокгранулометрический составchrome-containing steelswasteelectroerosion dispersionpowderparticle size distributionReferencesSafdar A., Wei L.Y., Snis A. Lai Z.Evaluation of microstructural developmentin electron beam melted Ti–6Al–4V //Materials Characterization. 2012. Vol. 65. Р. 8–15.Safdar A., Wei L. Y., Snis A., Lai Z. Evaluation of microstructural development in electron beam melted Ti–6Al–4V. Characterization Of Materials, 2012, vol. 65,pp. 8-15.Effect of process parameters settings and thickness on surface roughness of EBM produced Ti–6Al–4V / A.Safdar, H.Z.He, L.Y.Wei et al. // Journal of Rapid Prototyping, 2012. Vol. 18 (5). P.401–408.Safdar A., He H. Z., Wei L. Y., et al. Influence of technological parameters and thickness settings on surface roughness of EBM produced by Ti–6Al-4V.Journal of Rapid Prototyping, 2012,vol. 18 (5),pp. 401-408.Characterization and comparison of materials produced by Electron Beam Melting (EBM) of two different Ti–6Al–4V powder fractions /J.Karlsson, A. Snis, H.Engqvist, J. Lausmaa // Journal of Materials Processing Technology. 2013. Vol. 213 (12). Р. 2109–2118.Karlsson J., Snis A., Engqvist H., Lausmaa J. Characterization and comparison of materials obtained by electron beam melting (EBM) of two different ti–6Al-4V powder fractions. Journal of materials processing technology, 2013, vol. 213 (12),pр. 2109-2118.Loeber L., Biamino S., Ackelid U. et al. Comparison of Selective Laser and Electron Beam Melted Titanium Aluminides // Conference paper of 22nd International symposium “Solid freeform fabrication proceedings”, University of Texas, Austin, 2011. Р. 547-556.Loeber L., Biamino S., Ackelid U. et al. Comparison of selective laser and electron beam melts of titanium Aluminides. Conference paper of the 22nd International Symposium "Solid freeform fabrication proceedings", University of Texas, Austin, 2011,pp. 547-556.Biamino S., Penna A., Ackelid U. et al. Electron beam melting of Ti–48Al–2Cr–2Nb alloy: microstructure and mechanical properties investigation // Intermetallics. 2011. Vol. 19. Р. 776–781.Biamino S., Penna A., Ackelid U. et al. Electron beam melting of Ti–48Al–2Cr–2Nb alloy: investigation of microstructure and mechanical properties. Intermetallics, 2011, vol. 19,pp. 776-781.Gu D.D., Meiners W., Wissenbach K., Poprawe R. Laser additive manufacturing of metallic components: materials, processes and mechanisms // International Materials Reviews. 2012. Vol. 57 (3). Р. 133-164.GU D. D., Miners W., Wissenbach K. R. Poprawe laser additive manufacturing of metal parts: materials, processes and mechanisms. International Material Reviews, 2012, vol. 57 (3),pp. 133-164.Song B., Dong S., Zhang B. et al. Effects of processing parameters on microstructure and mechanical property of selective laser melted Ti6Al4V // Materials & Design, 2012. Vol. 35. Р. 120–125.Song B., Dong S., Zhang B. et al. Influence of technological parameters on the microstructure and mechanical properties of selective laser melt Ti6Al4V. Materials&Design, 2012, vol. 35,pp. 120-125.Song B., Dong S., Coddet P. et al. Fabrication and microstructure characterization of selective laser melted FeAl intermetallic parts // Surface and Coatings Technology. 2012. Vol. 206. Р. 4704–4709.Song B., Dong S., Coddet P. et al. Fabrication and characterization of the microstructure of selective laser-melted FeAl intermetallic parts. Technology of surfaces and coatings, 2012, vol. 206,pp. 4704-4709.Wang Z., Guana K., Gaoa M. The microstructure and mechanical properties of deposited-IN718 by selective laser melting // JournalofAlloysandCompounds.2012.Vol. 513. Р. 518–523.WangZ., Guana K., Gaoa M. Microstructure and mechanical properties of the deposited-IN718 by selective laser melting. Journal of alloys and compounds, 2012, vol. 513, pp. 518-523.КовалевО.Б. Моделирование процессов в технологиях лазерного аддитивного изготовления объемных металлоизделий // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2016. Т. 80. № 4. С. 408.KovalevoB. Modelirovanie protsessov v tekhnologiyakh lazernogo additivnogo izgotovleniya ob"emnykh metalloizdelii [Modeling of processes in technologies of additive laser manufacturing of bulk metal products].Izvestiya Rossiiskoi akademii nauk. Seriya fizicheskaya =Proceedings of the Russian Academy of Sciences. Series physical. 2016,vol. 80,no. 4,p. 408(In Russ.).Смирнов В.В., Шайхутдинова Е.Ф. Внедрение аддитивных технологий изго-товления деталей в серийное производство // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2013. № 2-2. С. 90-94.Smirnov In.V., Shaikhutdinova E. F. Vnedrenie additivnykh tekhnologii izgo-tovleniya detalei v seriinoe proizvodstvo [Introduction of additive manufacturing technologies of parts in mass production]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. A.N. Tupoleva = Bulletin of Kazan state technical University. A. N. Tupolev. 2013, no. 2-2, pp. 90-94(In Russ.).Агеев Е.В.,Хардиков С.В. Рентгеноспектральный анализ порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов шарикоподшипниковой стали в ке-росине осветительном // Инновации в металлообработке: взгляд молодых специалистов: матер. XII Междунар. науч. конф. / Юго-Западный государственный университет. Курск, 2015. С. 17–20.Ageev E. V.,Khardikov S. V. [X-ray analysis of the powder obtained by electroerosion dispersion of waste-bearing steel in kerosene lighting].Innovatsii v metalloobrabotke: vzglyad molodykh spetsialistov.Mater. XII Mezhdunar. nauch. konf. [Innovations in Metalworking: a view of young professionals: mater. XII mezhdunar. scientific]. Kursk, 2015, pp. 17-20(In Russ.).Чумаков Д.М. Перспективы использования аддитивных технологий при создании авиационной и ракетно-космической техники // Труды МАИ. 2014. № 78. С. 31.Chumakov D. M. Perspektivy ispol'zovaniya additivnykh tekhnologii pri sozdanii aviatsionnoi i raketno-kosmicheskoi tekhniki [Prospects for the use of additive technologies in the creation of aviation and rocket and space technology].Trudy MAI = Proceedings of MAI, 2014,no. 78,pp. 31(In Russ.).Григорьянц А.Г., Новиченко Д.Ю., Смуров И.Ю. Лазерная аддитивная технология изготовления покрытий и деталей из композиционного материала // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2011. № 7. С. 38-46.Grigoryants A. G., Novichenko D. Yu., Smurov Yu. Lazernaya additivnaya tekhnologiya izgotovleniya pokrytii i detalei iz kompozitsionnogo materiala [Laser additive manufacturing technology of coatings and parts from composite material].Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Mashinostroenie = Proceedings of higher educational institutions. Engineering, 2011, is. 7, pp. 38-46(In Russ.).Моделирование процесса спекания изделий из низкотемпературной керамики, формируемых аддитивными технологиями/ В.Н.Лейцин, С.В., Пономарев М.А.Дмитриева, И.В., Ивонин И.М. Тырышкин // Физическая мезомеханика. 2016. Т. 19. № 4. С. 21-27.Leucine V.N., Ponomarev S. V., Dmitrieva M. A., IvoninV., TyryshkinM. Modelirovanie protsessa spekaniya izdelii iz nizkotemperaturnoi keramiki, formiruemykh additivnymi tekhnologiyami [Modeling of the sintering process of products from low-temperature ceramics formed by additive technologies].Fizicheskaya mezomekhanika = Physical mesomechanics, 2016,vol. 19, no. 4,pp. 21-27(In Russ.).Фазовый состав частиц порошка, полученного электроэрозионным диспергированием сплава ВК8 в бутиловом спирте / Е.В. Агеева, А.Ю. Алтухов, С.С.Гулидин, Е.В.Агеев, А.А. Горохов // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2016.№ 1 (18). С. 20-25.Ageeva E. V., Altukhov A. Yu., With Gulidin.S., Ageev E. V., Gorokhov A.Fazovyi sostav chastits poroshka, poluchennogo elektroerozionnym dispergirovaniem splava VK8 v butilovom spirte [Phase composition of powder particles obtained by electroerosive dispersion of VK8 alloy in butyl alcohol].Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University.Series: Engineering and Technologies, 2016, no. 1 (18),pp. 20-25(In Russ.).Порошки, полученные электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов – перспективный материал для восстановления деталей автотракторной техники / Е.В.Агеев, В.Н.Гадалов, Е.В., Агеева Р.В. Бобрышев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 1-1 (40). С. 182-189.Ageev E. V., Gadalov V.N., Ageeva E. V., Bobryshev R. V. Poroshki, poluchennye elektroerozionnym dispergirovaniem otkhodov tverdykh splavov – perspektivnyi material dlya vosstanovleniya detalei avtotraktornoi tekhniki [Powders, obtained by electroerosion dispersion of waste of hard alloys - promising material for the recovery of parts of automotive engineering].Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University, 2012,no. 1-1 (40),pp. 182-189(In Russ.).Размерные характеристики бронзового электроэрозионного порошка, полученного в воде / Е.В.Агеева, Е.В.Агеев, В.Ю.Чаплыгин, А.А. Горохов // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2016.№ 1 (18). С. 30-35.Ageev E. V., Ageev E. V., ChaplyginY., Gorokhov A. Razmernye kharakteristiki bronzovogo elektroerozionnogo poroshka, poluchennogo v vode [Sizing bronze spark erosion powder obtained in water].Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University.Series: Engineering and Technologies,2016, no. 1 (18),pp. 30-35(In Russ.).Агеев Е.В., Латыпов Р.А. Получение и исследование заготовок твердого сплава из порошков, полученных электроэрозионным диспергированием вольфрамсодержащих отходов // Известия высших учебных заведений. Цветнаяметаллургия. 2014. № 5. С. 50-53.Ageev E. V., Latypov R. A. Poluchenie i issledovanie zagotovok tverdogo splava iz poroshkov, poluchennykh elektroerozionnym dispergirovaniem vol'framsoderzhashchikh otkhodov [Preparation and study of solid alloy blanks from powders obtained by electroerosive dispersion of tungsten-containing wastes].Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Tsvetnaya metallurgiya = Proceedings of higher educational institutions. Nonferrous metallurgy, 2014,no. 5,pp. 50-53(In Russ.).AgeevE.V., LatypovR.A. Fabrication and investigation of carbide billets from powders prepared by electroerosive dispersion of tungsten-containing wastes // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2014. Т. 55. № 6. С. 577-580.Ageev E. V., Latypov R. A. Production and research of carbide blanks from powders obtained by electroerosion dispersion of tungsten-containing waste.Russian journal of non-ferrous metals. 2014,vol. 55,is.6,pp. 577-580.

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