Автореферат (1173109), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Результаты сравнительных испытаний образцов, изготовленныхметодом СЛП и традиционным способомМатериалиспытуемогообразцаСЛПCoCrЛитойЧХ28Д225%WCи75%Co(термообработка)Твердость,HV0,053646807001794% WCи 6% CoСпечённый ВК6СпечённыйВК20250015501050Таблица 4. Результаты сравнительных испытаний абразивнойизносостойкости образцов, изготовленных методом СЛП и традиционнымспособомМатериалиспытуемогообразцаСЛПCoCrЛитойЧХ28Д225% WCи75% Co(термообработка)94% WCи 6% CoСпечённыйВК6МатериалабразиваКарбидкремнияКарбидкремнияКарбидкремнияАлмазнаясуспен-зияАлмазАлмазнаясусп наясуспеен-зиян-зияИнтенсивностьизнашиваниях10-13, м3/(м·Н)6,9±0,21,5±0,20,8±0,28,4±0,711±0,7СпечённыйВК2043±0,7Исследования жаростойкостипоказали, чтообразцы, выращенные изсмеси 94% (по массе) WC и 6% (по массе) Coимеют меньший удельныйприрост массы, что характеризует их как более жаростойкие.
Дляверификации проводимых испытаний вместе с образцами в качестве образцасвидетеля испытывался образец из чугуна ЧХ28Д2 (Таблица 5).Таблица 5. Результаты испытания на жаростойкость94% (по массе) WC и 6% (по массе) CoУдельныйприрост массы,мг/см21,5725% (по массе) WC и 75% (по массе) Co1,98Образец-свидетель ЧХ28Д22,45Материал испытуемого образцаОпределение линейно-угловых размеров экспериментальных образцовразличной формы и размеров (рисунок 10 а) из модельного порошковогоматериала показало, что увеличение габаритов изготавливаемых образцовспособствует снижению средней погрешности, причем погрешностьвертикальных размеров не уменьшается с ростом габаритов образца, анаоборот увеличивается, что говорит о накоплении данной погрешности вовремя изготовления высокого изделия. В ходе исследований было выявлено,что максимальные погрешности образцов, содержащие такие параметры какуглы и грани (куб, пирамида) больше, чем у образцов округлой формы(бочка, цилиндр).
Средняя погрешность образцов с углами в 1,3 раза большечем у образцов округлой формы. Средняя точность линейных размеровсоставила ±0,08 мм.18Результаты исследований влияния параметров процесса на структуру исвойстваобразцовпозволяютрекомендоватьпредложенныйтехнологический процесс для изготовления изделий работающих в условияхвысокого абразивного износа, например для рабочих органов, в нефтяномобъемно-роторном насосе (ОРН).
Для апробации было выбрано изделие«Ротор»(рисунок 10 б).Применение метода селективного лазерногоплавления экономически обосновано при изготовлении сложнопрофильнойдетали «ротор» из материала 25% (по массе) WC и 75% (по массе) Coвсравнении с традиционным изготовлением ротора из ЧХ28Д2.Применениематериала содержащего94% (по массе) WC и 6% (по массе) Coувеличиваетстоимость изделия,однако стойкость к абразивному изнашиванию данногоматериала выше, чем у ЧХ28Д2 и образца содержащего 25% (по массе) WC и75% (по массе) Co.
Применение данного материала к рабочим органам ОРНне только способно повысить рентабельность добычи, но и позволитэксплуатировать насосы в скважинах, где добыча нерентабельна либоневозможна ввиду высокой вязкости и повышенного содержания абразива впластовой жидкости.баРисунок 10 – Изделия изготовленные методом СЛП из модельногоматериалаа)экспериментальные образцы, б)роторОБЩИЕ ВЫВОДЫ1. По результатам выполненных теоретических и экспериментальныхисследований решена научно-техническая задача, заключающаяся вразработке технологии формирования изделий из труднообрабатываемыхматериалов методом СЛП металлокерамических композиций системы WCCo.192. Проведен выбор и исследование порошковых материалов.
Полученнаноструктурированный порошковый материал на основе отечественныхпорошков с однородным распределением химических компонентов.3. На основании разработанной математической модели учитывающейоптические и теплофизические свойства композиционного материала, атакже его испарение, установлено, что перегрев материала ведет к потерекобальта. Проведен расчёт температурных полей в зоне лазерной обработкиметаллокерамической композиции, позволяющий определить диапазонтехнологических параметров СЛП.4. Определены рациональные режимы СЛП металлокерамическихкомпозиций системы WC-Co и установлены связи между параметрамиселективного лазерного плавления, структурой и физико-механическимисвойствами образцов.5.
Рентгеноструктурный анализ показал, что структура материала ссоотношением компонентов: 94% (по массе) WC и 6% (по массе) Co, сиспользованием порошка кобальта наноразмерной фракции, после СЛП порациональным режимам состоит из карбидов вольфрама W2C (87%), WC(7%) и ГЦК твёрдого раствора на основе кубической высокотемпературноймодификации α - Co (Co0,87W0,13) (6%). Основной фазой в образце изкомпозиции с соотношением компонентов: 25% (по массе) WC и 75% (помассе) Co, полученной после СЛП, является твердый раствор на основекобальта.6. Развитая поверхность наноразмерного порошка кобальта имееттемпературу плавления порошка ниже, чем у микронного, что обеспечиваетвозможность получать жидкую ванну расплава с равномернымраспределением нерасплавленных микронных частиц WC.7.
В результате проведенных металлографических исследованийустановлено, что применение субмикронных и наноразмерных фракцийпорошков при их плавлении по рациональным режимам обеспечиваетсубмикронную структуру материала обладающую высокой твердостью иизносостойкостью.- Интенсивность изнашивания образцов с соотношением компонентов:25% (по массе) WC и 75% (по массе) Co в 1,8 раза меньше, чем у образца изхромистого чугуна ЧХ28Д2, полученного традиционным методом, притвердости 700 HV0,05и 680 HV0,05 соответственно;- Интенсивность изнашивания образцов с соотношением компонентов:94% (по массе) WC и 6% (по массе) Coв 1,3 раз меньше чем у образца изВК6, полученного традиционным методом, при твердости 2500 HV0,05и 1550HV0,05 соответственно.208. Установлено, что наиболее благоприятным режимом термообработкипосле селективного лазерного плавления образцов из композиции состава25% (по массе) WC и 75% (по массе) Co является отжиг в вакууме в течениетрех с половиной часов при температуре 7000С, приводящий к изменениюоднофазной структуры, полученной после СЛП, состоящей из ГЦК твёрдогораствора, надвухфазную структуру.Определено, что структуракомпозициипосле термообработки состоит из ГЦК твёрдого раствора наоснове высокотемпературной модификации a-Co (Co0,87W0,13) (81%) исложного карбида W3Co3C (19%).
При этом твердость повышается с 540HV0,05 до 700 HV0,05.9. В работе показано, что разработанный технологический процессможно рекомендовать для изготовления сложнопрофильных деталей,работающих в условиях повышенного абразивного износа.10. Внедрение полученных результатов и рекомендаций может бытьосуществлено при замене традиционных методов и материалов дляизготовления рабочих органов нефтяных насосов. Полученные результатымогут быть использованы в учебном процессе при подготовке бакалавров понаправлению 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечениемашиностроительныхпроизводств»профиля«Конструкторскотехнологическое обеспечение высокоэффективных технологий обработкиматериалов» в курсе дисциплины «Аддитивное производство».СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИПубликации в изданиях, входящих в перечень ВАК РФв том числеиндексируемых в базах данных WebofScience и Scopus:1.Хмыров Р.С.Изготовление изделий методом селективноголазерного плавления из металлопорошковых композиционных материалов /Т.В Тарасова., Р.С Хмыров.
//Вестник МГТУ СТАНКИН. ‒2017.‒№3.С. 5660.2.Khmyrov R.S.Phase composition and microstructure of WC–Coalloys obtained by selective laser melting / R. S.Khmyrov,A.P. Shevchukov, A. V.Gusarov, T.V. Tarasova // Mechanics and Industry. ‒2017. ‒T. 18. – P. 665-674.3.Khmyrov R.S.Selective laser melting of fused silica: Interdependentheat transfer and powder consolidation/C.
E.Protasov, R. S.Khmyrov, S.N.,Grigoriev A. V. Gusarov // International Journal of Heat and Mass Transfer. ‒2017. ‒ T. 104.– P. 665-674.214.Khmyrov R.S.Obtaining Crack-free WC-Co Alloys by SelectiveLaser Melting / R. S.Khmyrov, V. A Safronov, A.
V. Gusarov // Physics Procedia.‒ 2016. ‒ T. 83. ‒ P. 874-881.5.Khmyrov R.S.Time-resolved Visualization of Laser Beam Melting ofSilica Glass Powder / I.Zhirnov, R. S.Khmyrov, C. E.Protasov, A. V.Gusarov //Physics Procedia. ‒ 2016. ‒ T. 83. ‒ P. 1013-1020.6.Хмыров Р.С.Получение отдельных валиков кварцевого стекласелективным лазерным плавлением его порошка/ А.В.Гусаров, К.Э.Протасов,Р.С.Хмыров //Известия Российской академии наук.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
