UDK 621.9.048.6:669.018.25
Fizikalno kemične spremembe na površini stelita
po elektroerozijski obdelavi
VITO GARBAJS — FRANC ROETHEL — LADISLAV KOSEC
1. Uvod
V praksi uporabljam o lito karbidno trdino stelit tam , k jer m ora orodje poleg dobrih m ehanskih lastnosti vzdržati tu d i kem ične vplive agresivnih m edijev, toplotne in tem p eratu rn e obrem enitve te r obrabo. Oblikovno in m ersko zahtevna orodja iz stelita ugodno obdelujem o z elektroerozijskim po stopkom. R ezultati elektroerozijske obdelave so pri m aterialu te v rste podobni k ak o r p ri orodnem jek lu. Fizikalno-kem ične spremembe, ki jih elektro- erozijska obdelava vedno pušča n a površini, niso tako sporne kakor p ri sin tran ih karb id n ih trdinah.
Raziskave fizikalno-kem ičnih sprem em b n a in v površini stelita (50 °/o Co, 32,5 °/o Cr, 13,5 % Mo, 2 % Fe, 1,5 % C, preostalo Si in Ni) te r elektrode iz WCu (75°/oW, 25°/oCu) ali Cu smo opravljali p ri podobnih razm erah kak o r za sin tran e karbidne trd in e [1]. Visok razelek tritv en i tok že smo izbrali zato, da bi bili izbrani učinki čimbolj jasni. Z m e- talografsko analizo in m ikroanalizo smo preiskovali pripadajoča m esta na elektrodi in n a obdelovancu. Poleg tega smo s prirejeno sestavljeno elektrodo »sendvič« analizirali pojav kondenzacije p a r ko vin, ki sestavljajo elektrodi.
2. Analiza raziskav
2.1. K om binacija W Cu — stelit
S lika 1 p rikazuje analizo prereza elektrode in obdelovanca v fiksiranem stanju. Površino stelita sestav ljata neenakom erno p re ta lje n a plast, im eno vana tu d i bela plast, ki je enofazna, in kemično nehom ogena trd n a raztopina elem entov osnovne kovine (obdelovanca) in elektrode. M ikroporoznost p re ta lje n e plasti je zelo pogosta nap ak a površine p ri stelitu. Površino aktivnega dela elektrode se stav lja p re ta lje n a plast p rav tako neenakom erne debeline, ki je predvsem v obm očju čelne reže p re trg a n a z zajedam i, nastalim i zaradi povečane lo kalne erozije elektrode.
V p re ta lje n i plasti stelita smo izm erili koncen tracijo bakra, ki je b ila vedno m anjša od enega od stotka (sl. 1, m esta B, D, a, b, c, d). O prehodu volfram a iz elektrode na obdelovanec iz rezultatov naših poizkusov ne m orem o sklepati, saj smo ga v p re ta lje n i plasti nam erili celo m anj kakor v os novnem m aterialu obdelovanca (sl. 1, m esti B, D). Zanim ive kem ične sprem em be smo ugotovili v p re ta lje n i površini elektrode WCu (sl. 1, m esti A in C, tab ela 1). Iz rezultatov m ikroanalize je raz
vidno, da je aktiv n a površina elektrode iz popol nom a nove zlitine, ki se po fizikalno-kem ičnih lastnostih bistveno razlikuje od osnovnega m ate riala. M asni delež osnovne kovine je veliko m anjši zaradi krom a, kobalta in železa, ki izhajajo iz ob delovanca.
Tabela 1: K em ična sestava pretaljene plasti na elektrodi WCu
Sestava %
A naliza Cu Co Cr W Fe
1 4Д 18,4 14,6 60,5 1,6
2 2,3 13,3 16,5 58,6 0,8
3 2,2 8,1 16,5 54,8 1,3
Sledi plinskih p a r v sm eri izstopne reže smo skušali ugotoviti iz testa, p ri katerem smo u p o ra bili p rirejeno sestavljeno elektrodo (sl. 2). R azm ere elektroerozijske obdelave so bile podobne kakor v p rejšnjem prim eru.
WC« an o d a; m e sto A'
P re iz k u še v a ln i pogoji:
O ro d je : WCu 4 U /S (+)
O bdelo v an o « stelH t
D ie le k trtk E ro z o l U \B
Uj : 100V q : 0 , 3 c i t ? / s U: 23V
tj : 87jjs T : 0 ,5 ;,c : 0,44
le ; 60A I ; ISA_______ /L a : 0 ,0 »
-i SO ц т a te llit katoda; m e sto B
K K M1ČNA SESTA VA
Pretaljena plast:
____ %Cv %Cu
MPA Cu anod a : m e s to A
m P re iz k u še v a ln i pogoji:
O ro d je : Cu 4 15/3
Obdelovan e c- s te l lit D ie le k trik : E ro z o l LAB
Ui : 100 V q : 0 ,3 cm3/i
Ц : 87 JUS % : 0 ,5
Te : 50 A I : 19 A
%Fe
Sl. 3. M etalograjska in kem ična analiza pripadajočih m est na prerezu fiksirane bakrove elektrode in stelita
2.2. K om binacija baker — stellt
Podobno kakor v prejšn jem p rim eru tv o ri po vršino stelita p retaljena, prekinjena, enofazna plast neenakom erne kem ične sestave in debeline (sl. 3, m esta B, a, b, c, d). R azlika je le v večji količini bakra. Tudi p re ta lje n a p last na bakrovi elektrodi je legirana z elem enti protielektrode — stelita (sl. 3, mesto A). V tem p rim eru smo ugotovili tudi porast volfram a, ki ga v p rejšnjem p rim eru nismo mogli dokazati.
Podoben test, kakršen je na sliki 2, smo izvedli tudi za kom binacijo elektrodnih m aterialov b aker- stelit. Točkovno in ploskovno analizo smo opravili na dveh m estih železa armco v bližini m eje b aker- železo (sl. 4). Blizu m eje je koncentracija Cu velika
in se naglo zm anjšuje v sm eri izstopne reže (toč kovna in ploskovna m ikroanaliza — sm er 1).
MPA ; m e s to A
»--- < 50 џ т
•*4 PREIZKUŠEVALNI POGOJI:
4
E lek tro d a ;: C« ti 1 8 /3 ' k )•* - > j t e f*v O b d elo v an je :; StCllIt
Di e le k trik :; E ro z o l LAB q : 0 ,3 etn / s
X
:A M
j§ «i *100 V • T : 0 ,5 Ae : ° . «/'A tj : 43 р.н I : 20 A Aea : 0 ,2 6
nr ^
i
ie : 60 A IT : 21 V x s ; 0 ,0 9. . . J » . » ! , T o o l
— m .- i l ! Workpiece
Y
i
' c J j ' l - j '/ / / \~ У ~7: Ж 7~ Г
/ Х / Л
f
i
i-i
i '
\ 04'
i
i
/
/
° ! \u
—
O
U ®
V « O" *? s
Sl. 4. M ikroanaliza v področju stranske reže na sestavljeni elektrodi železo-baker
3. Sklep
R aziskave s pomočjo optične m ikroskopije te r elektronske m ikroanalize omogočajo, skupaj z m er jenjem delovnih p aram etro v elektroerozijskega procesa, raziskavo vpliva kem ičnih elem entov m a te ria la elektrode in m ateriala obdelovanca na last nosti površine. P reiskava pripadajočih m est na elektrodi in obdelovancu omogoča tu d i ugotavljanje povezav med fizikalnim i pojavi elektroerozijskega procesa in fizikalno-kem ičnim i sprem em bam i na in v aktivni površini elektrode in obdelovanca. Se stavine elektrode in obdelovanca vplivajo oboje stransko; tako na elektroerozijski proces kakor na lastnosti n astale površine. P ri tem je zelo pom em ben prehod posam eznih elem entov med elektrodo in obdelovancem.
S k rajšan a ra zp ra v a obravnave problem atike je bila objavljena na posvetovanju ISEM 6 (Interna tional S ym posium for electrom achininq) v K rako vu leta 1980.
R aziskava je bila opravljena na F ak u lteti za strojništvo in sta jo finansirali R aziskovalna skup
nost Slovenije te r slovenska in dustrija. P ri m e rit vah je sodeloval tudi M etalurški in štitu t v L jublja ni. Za opravljeno delo in sodelovanje se n a tem m estu vsem najlepše zahvaljujem o.
LITERATURA
[1] Kosec, L., Roethel, F., Garbajs, V.: Some Cha racteristics of EDM Surfaces of Sintered Carbide and Electrodes. ISEM 5, Switzerland, June 1977, p. 213—216. [2] Van Dijck, F., Snoeys, R., Crookall, J. R., Heu-velman, C. J.: Some Results of Physical Research in
EDM, 1973.
[3] König, W., Werheim, R., Winograd, Y .: Das Ab-tragverhalten bei der funkenerosiven Bearbeitung mit Einzelentladungen, Fertigung 6/1974, s. 207—210.
N a slo v a v to r je v : m ag . V ito G a rb a js , p ro f. d r. F ra n c R o e th e l, o b a : F a k u lte ta za s tr o jn iš tv o v L ju b lja n i