Способ изготовления композитного электрода для электроискрового легирования Российский патент 2025 года по МПК B23H9/00 B22F3/14 B82Y30/00 

Изобретение относится к упрочняющей обработке деталей и предназначено для использования преимущественно в машиностроительной промышленности.

Известно, что электроискровая обработка широко применяется для восстановления изношенных деталей, а также для нанесения функциональных покрытий с целью придания деталям новых свойств. Благодаря электроискровой обработке можно восстанавливать небольшие износы до 0,5 мм.

Перспективным направлением является повышение толщины электроискровых покрытий, а также получения композитных покрытий с улучшенными показателями износостойкости.

Известен патент на составной электрод для электроискрового легирования и способ его изготовления (патент RU 2355521, МПК B23H 1/04, 2007), согласно которому электрод состоит из по меньшей мере двух скрепленных между собой торцами, отдельных электродов одинакового поперечного сечения, каждый из которых выполнен из легирующего материала другого состава по сравнению с составом материала контактирующих с ним электродов. Способ изготовления электрода включает горячее прессование порошкового материала в пресс-форме, состоящей из матрицы и пуансона, при этом в пресс-форму с противоположной стороны матрицы вводят второй пуансон, а в качестве пуансонов используют готовые отдельные электроды, которые составляют изготавливаемый электрод.

Недостатками известного электрода является невозможность получения композитных электроискровых покрытий, а также необходимость обеспечить минимальные отклонения в форме и размерах поперечного сечения электродов при их изготовлении.

В качестве прототипа выбран способ получения бронзовых электродов для процессов электроискрового легирования изготовления (патент RU 2802616, МПК B22F 9/14, B23H 9/00, B22F 3/16, 2022), заключающийся в диспергировании бронзовых отходов в дистиллированной воде в установке для электроэрозионного диспергирования при частоте следования импульсов 172-174 Гц, напряжении на электродах 140-160 В и емкости конденсаторов 65 мкФ, дальнейшем прессованием и одновременным спеканием в среде аргона методом ИПС и разрезанием полученного брикета на электроды с квадратным поперечным сечением.

Способ имеет ряд недостатков. При известном методе изготовления невозможно получить электроды, которые будут создавать композитные электроискровые покрытия. Также в патенте упоминается, что диспергируются бронзовые отходы, из-за чего невозможно контролировать состав получаемого электрода и, следовательно, характеристики покрытия.

Техническая задача – снизить коэффициент трения при жидкостном или граничном трении, уменьшить износ покрытия и сопрягаемой детали, получить электроды постоянного состава и композитные электроды для электроискрового легирования для получения композитного покрытия.

Технический результат заключается в снижении коэффициента трения при жидкостном или граничном трении и износа покрытия и сопрягаемой детали.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления композитного электрода для электроискрового легирования, включающем спекание электрода из бронзового порошка методом искрового плазменного спекания и разрезание на бруски с квадратным сечением, согласно изобретению, бронзовый порошок смешивают с порошком углеродных нанотрубок, доля которых в смеси от 0,02 до 3 % от массы бронзового порошка, в полученную смесь добавляют 1-3 мл изопропилового спирта, а перед спеканием электродов смесь перемешивают в шаровой мельнице.

Способ изготовления композитного электрода для электроискрового легирования заключается в том, что смешивают порошок бронзового сплава и порошок углеродных нанотрубок, доля которых в смеси должна быть от 0,02% до 3% от массы порошка бронзы. В смесь порошков добавляют 1-3 мл изопропилового спирта для лучшего распределения углеродных нанотрубок в ней. Смесь перемешивают в шаровой мельнице при частоте вращения 300 об/мин, а затем спекают методом искрового плазменного спекания при температуре 700°С, давлении 50 МПа в течение 5 минут и разрезают полученный образец на электроды с квадратным поперечным сечением.

Предлагаемый электрод работает следующим образом.

Изготовленный электрод вставляют в вибратор установки для электроискрового легирования, минусовой контакт установки подключают к обрабатываемой детали. Затем установку включают в сеть, настраивают режимы и подносят электрод к участку детали, на который необходимо нанести покрытие. В зазоре между электродом и деталью образуется искровой разряд, который плавит участок электрода, наиболее близкий к детали, и происходит перенос материала с электрода на обрабатываемую поверхность. Из-за малого нагрева и малой длительности искрового разряда расплавленный материал быстро остывает и переходит в твердое состояние, формируя покрытие. Полученное покрытие представляет собой слой из бронзы, в котором находятся углеродные нанотрубки. Углеродные нанотрубки выполняют роль внутренней смазки, благодаря чему реализуется эффект самосмазывания. Это приводит к снижению коэффициента трения при жидкостном или граничном трении, а также уменьшению износов покрытия и сопрягаемой детали.

Использование способа позволит снизить коэффициент трения при жидкостном или граничном трении и износ покрытия и сопрягаемой детали.

Изобретение относится к упрочняющей обработке деталей и предназначено для использования преимущественно в машиностроительной промышленности. Способ изготовления композитного электрода для электроискрового легирования включает спекание электрода из бронзового порошка методом искрового плазменного спекания и разрезание на бруски с квадратным сечением. Бронзовый порошок смешивают с порошком углеродных нанотрубок, доля которых в смеси от 0,02 до 3% от массы бронзового порошка, в полученную смесь добавляют 1-3 мл изопропилового спирта, а перед спеканием электродов смесь перемешивают в шаровой мельнице. Обеспечивается получение композитного электрода для электроискрового легирования, позволяющего снизить коэффициент трения при жидкостном или граничном трении и износ покрытия и сопрягаемой детали.

Способ изготовления композитного электрода для электроискрового легирования, включающий спекание электрода из бронзового порошка методом искрового плазменного спекания и разрезание на бруски с квадратным сечением, отличающийся тем, что бронзовый порошок смешивают с порошком углеродных нанотрубок, доля которых в смеси от 0,02 до 3% от массы бронзового порошка, в полученную смесь добавляют 1-3 мл изопропилового спирта, а перед спеканием электродов смесь перемешивают в шаровой мельнице.