Технические науки 1. Металлургия

К.т.н. Агеева Е.В., к.т.н. Агеев Е.В., студент Воробьев Е.А.

Юго-Западный государственный университет, Россия

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВ ИЗ ОТХОДОВ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ДИСПЕРГИРОВАНИЯ, ПРИГОДНЫХ К ПРОМЫШЛЕННОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ

Одним из наиболее перспективных методов получения порошковых материалов, практически из любого токопроводящего материала, в том числе и твердого сплава, является метод электроэрозионного диспергирования (ЭЭД), отличающийся относительно невысокими энергетическими затратами, безвредностью и экологической чистотой процесса, отсутствием механического износа оборудования, получением порошка непосредственно из кусков твердого сплава различной формы за одну операцию, получением частиц преимущественно сферической формы размером от нескольких нанометров до сотен микрон.

К настоящему времени уровень разработки метода ЭЭД достиг опытно-промышленного производства. Однако, широкое использование метода ЭЭД для переработки отходов твердых сплавов в порошки с целью их повторного использования сдерживается отсутствием в научно-технической литературе полноценных сведений по технологии электроэрозионного диспергирования, позволяющей стабильно получать порошковые материалы с заранее заданными свойствами. Для разработки данной технологии и оценки ее эффективности требуется проведение комплексных теоретических и экспериментальных исследований.

Целью настоящей работы являлась разработка технологии получения порошков из отходов твердых сплавов методом электроэрозионного диспергирования, пригодных к промышленному использованию.

На основании анализа существующего оборудования для осуществления процесса ЭЭД была разработана установка, состоящая из регулятора напряжения, генератора импульсов и реактора (рис. 1).

а)

б)

Рисунок 1 − Установка ЭЭД:

а) структурная схема; б) генератор импульсов

Разработанный технологический процесс получения порошков из отходов твердых сплавов методом ЭЭД, включает следующие основные операции:

1. Сбор и сортировка отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов по маркам (химическому составу).

2. Очистка отходов (от загрязнений, стружки).

3. Загрузка отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов в реактор и подключение электродов.

4. Заливка в реактор рабочей жидкости (воды дистиллированной или керосина осветительного).

5. Выбор режимов диспергирования (напряжения, емкости конденсаторов и частоты следования импульсов).

6. Электроэрозионное диспергирование.

7. Отстаивание и слив рабочей жидкости.

8. Отделение наноразмерной фракции центрифугированием.

9. Химическая очистка порошка (при необходимости).

10. Прокаливание порошка в печи при температуре 150 – 200 °С в течение 20–30 минут.

11. Контроль качества.

В зависимости от метода практического использования полученных порошков данная технология может несколько видоизменяться, например:

– операция «Отделение наноразмерной фракции центрифугированием» может отсутствовать, в случае если размеры частиц получаемого порошка полностью соответствуют необходимым при данном методе применения;

– операции «Отстаивание и слив рабочей жидкости» может отсутствовать при использовании порошков при композиционном нанесении гальванических покрытий на основе железа, т.к. в этом случае в ванну железнения можно вносить не полученный сухой порошок, а суспензию, состоящую из порошка и дистиллированной воды, что значительно упрощает технологию получения порошков, а, следовательно, и их себестоимость, которая составляет порядка 500 руб. за 1 кг.

Таким образом, на основании проведенных исследований разработана технология получения порошков из отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов методом ЭЭД, позволяющая получать порошки из отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов, пригодные для повторного использования в технологиях изготовления компактных изделий, в частности электродов для упрочнения кромок режущего инструмента различного назначения, а также в технологиях восстановления и упрочнения деталей машин железнением, различными видами наплавки и электроискрового легирования. Отмечено, что стоимость таких порошков в 2-3 раза ниже стоимости промышленных.

Работа выполнена по теме гранта Президента Российской Федерации № МК-1765.2013.8.