Технические науки 1. Металлургия

Д.т.н. Агеев Е.В., к.т.н. Агеева Е.В., студент А.С. Осьминина

Юго-Западный государственный университет, Россия

Исследование пористости заготовок твердого сплава, полученных холодным изостатическим прессованием и спеканием вольфрамсодержащих электроэрозионных порошков

Спеченные твердые сплавы обладают рядом весьма ценных свойств, благодаря которым их эффективно используют во многих областях техники. В производстве металлокерамических твердых сплавов используются карбиды вольфрама WC, титана TiC и тантала ТаС, в качестве связующего материала – порошок металлического кобальта Co.

Существующие в настоящее время технологии получения твердого сплава характеризуются крупнотоннажностью, энергоёмкостью, большими производственными площадями, малой производительностью, а также экологическими проблемами.

Одной из основных проблем использования твердых сплавов в настоящее время является переработка их отходов и дальнейшее использование. Неоднократные попытки вывести вольфрам из состава твёрдых сплавов, ввиду его высокой стоимости, успехом не завершились, поскольку ни одно из тугоплавких соединений не обеспечивает столь высоких прочностных характеристик. Поэтому проблема переработки отходов твёрдых сплавов в настоящее время весьма актуальна [1-3].

Одним из наиболее перспективных методов переработки практически любого токопроводящего материала, в том числе и твердого сплава, отличающийся относительно невысокими энергетическими затратами и экологической чистотой процесса, является метод электроэрозионного диспергирования (ЭЭД).

Для разработки технологии получения твердосплавных изделий из порошков, полученных из вольфрамсодержащих отходов, и оценки эффективности их использования требуется проведение комплексных теоретических и экспериментальных исследований.

Целью настоящей работы являлось исследование пористости заготовок твердого сплава, полученных холодным изостатическим прессованием и спеканием вольфрамсодержащих электроэрозионных порошков.

При решении поставленных задач использовали современные методы испытаний и исследований, в том числе:

– изостатическое прессование порошка проводили на прессе «EPSI» при давлении 300 МПа, а спекание − в высокотемпературной печи «Nabertherm» в вакууме при температуре 1500 °С;

– механическую обработку спеченных образцов проводили с помощью автоматического высокоточного настольного отрезного станка «Accutom-5» и шлифовально-полировального станка «LaboPol-5»;

− пористость определяли на газо-адсорбционном анализаторе «TriStar II 3020» и др.

Результаты исследования пористости твердосплавных изделий представлены в табл. 1.

Таблица 1 − Исследование пористости твердосплавных изделий

Параметр	Значение
Число полей зрения	5
Площадь анализа, мкм	317775,8
Пористость, %	9,18

Экспериментально установлено, что заготовки твердого сплава, полученные изостатическое прессование вольфрамсодержащих электроэрозионных порошков на прессе «EPSI» при давлении 300 МПа и спеканием в высокотемпературной печи «Nabertherm» в вакууме при температуре 1500 °С имеют пористость в среднем 9,18 %.

Отмеченная относительно высокая пористость полученных заготовок сужает область их практического применения, в частности, для режущего инструмента.

Механические свойства твердосплавных изделий (прочность при поперечном изгибе, ударная вязкость, предел усталости) понижаются с увеличением пористости. Такое снижение объясняется концентрацией напряжений в порах, являющихся местами зарождения и распространения трещины при нагружении.

Таким образом, заготовки твердого сплава, полученные холодным изостатическим прессованием и спеканием вольфрамсодержащих электроэрозионных порошков, можно рекомендовать к использованию с использованием в качестве электродного материала при электроискровом легировании.

Работа выполнена по теме гранта Президента Российской Федерации № МД-1123.2014.8.

Литература

1. Агеев, Е.В. Оценка эффективности применения твердосплавных электроэрозионных порошков в качестве электродного материала [Текст] / Е.В. Агеев, Г.Р. Латыпова, А.А. Давыдов // Известия ЮЗГУ. Серия: Техника и технологии. – 2012. – № 1. – С. 18−22.

2. Агеев, Е.В. Производство твердых сплавов с применением порошков, полученных методом электроэрозионного диспергирования [Текст] / Е.В. Агеев, А.А. Давыдов // Известия ЮЗГУ. Серия: Техника и технологии. – 2012. – № 2. – Ч. 1 – С. 59−64.

3. Агеев, Е.В. Использование твердосплавных электроэрозионных порошков для получения износостойких покрытий при восстановлении и упрочнении деталей машин и инструмента [Текст] / Е.В. Агеев, А.А. Давыдов, Е.В. Агеева, А.С. Бондарев, Новиков Е.П. // Известия ЮЗГУ. Серия: Техника и технологии. – 2013. – № 1. – С. 18−22.