Электрод для электроразрядной обработки поверхности, способ оценки электрода и способ электроразрядной обработки поверхности

Электрод для электроразрядной обработки поверхности, способ оценки электрода и способ электроразрядной обработки поверхности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к электроду для электроразрядной обработки поверхности, предназначенному для создания импульсного электрического разряда между электродом и обрабатываемой деталью, находящейся в рабочей жидкости или в воздухе, с использованием в качестве электрода неспеченной прессовки, полученной посредством прессования металла, смеси металлов или керамического порошка, или неспеченной прессовки, полученной посредством нагревания для образования покрытия, которое состоит из вещества, полученного с использованием энергии электрического разряда и реакции материала электрода на поверхности обрабатываемой детали, и к способу оценки электрода для электроразрядной обработки поверхности. Данное изобретение относится также к способу электроразрядной обработки поверхности с использованием электрода для электроразрядной обработки поверхности.

Уровень техники

В настоящее время имеется большая потребность в износостойком покрытии, которое обладает смазывающей способностью в условиях высокой температуры, например использования в конструкции турбинных лопаток самолетного газотурбинного двигателя. На фиг.1 схематично показана конструкция турбинной лопатки самолетного газотурбинного двигателя. Как показано на фиг.1, множество соприкасающихся турбинных лопаток 1000 скреплены между собой с возможностью вращения вокруг вала (не изображен). Точки Р соприкосновения турбинных лопаток 1000 при вращении турбины в условиях высокой температуры соударяются и сильно изнашиваются.

В таких температурных условиях (700°С или выше) покрытие турбинных лопаток, имеющее стойкость к изнашиванию и смазывающую способность при обычной температуре, окисляется и почти неэффективно. Поэтому на каждой турбинной лопатке 1000 или т.п. образуют покрытие (толстую пленку), состоящую из материала сплава, который содержит металл, например Cr (хром) или Мо (молибден), для образования оксида, имеющего смазывающую способность в высокотемпературных условиях. Покрытие этого типа образуют с помощью способа сварки, способа термического напыления или т.п.

Операция, основанная на способе сварки, способе теплового напыления и т.п., выполняется вручную и требует соответствующей квалификации. Поэтому эту операцию нельзя выполнять как конвейерную, что увеличивает ее стоимость. Кроме того, в частности, способ сварки включает стадию интенсивного приложения тепла к обрабатываемой детали (далее - деталь). Поэтому способ сварки имеет недостатки из-за возможности образования сварной трещины или деформации, а производительность является низкой, если обрабатываемая деталь является тонкой или состоит из хрупкого материала, такого как монокристаллический сплав или сплав с управляемым направлением кристаллизации. Способ создания покрытия на поверхности детали с использованием импульсного электрического разряда (далее - электроразрядной обработки поверхности) раскрыт в патентном документе 1 и т.п. При электроразрядной обработке поверхности покрытие образуется посредством создания дугового разряда между обрабатываемой деталью и электродом, который состоит из неспеченной прессовки, полученной прессованием порошка до твердости мела, и посредством повторного затвердевания материала электрода, расплавленного этой электроразрядной дугой, на поверхности детали. Электроразрядная обработка поверхности привлекает внимание тем, что допускает конвейерное осуществление операций в отличие от способов сварки, термического напыления и т.п. При обычной электроразрядной обработке поверхности образуется покрытие, состоящее из твердого материала, такого как TiC (карбид титана), имеющего сопротивление изнашиванию при обычной температуре.

В последнее время выросла потребность в формировании не только твердого керамического покрытия, имеющего сопротивление изнашиванию при обычной температуре, но также в формировании толстой пленки в 100 мкм или более с использованием электроразрядной обработки поверхности, которую можно выполнять в виде конвейерной операции без необходимости ручной и квалифицированной работы.

Однако способ, раскрытый в патентном документе 1, направлен, в основном, на образование тонкой пленки, обладающей сопротивлением изнашиванию при обычной температуре. С помощью этого способа нельзя получать покрытие, имеющие сопротивление изнашиванию или смазывающую способность в условиях высокой температуры. Известно, что при формировании толстой пленки с помощью электроразрядной обработки поверхности подача материала со стороны электрода приваривание подаваемого материала на поверхность детали и соединение подаваемого материала с материалом детали наиболее сильно влияют на рабочие характеристики покрытия. Однако в патентном документе 1 не указывается количество подаваемого материала, необходимое для формирования толстой пленки, состояние электрода и рабочие условия.

Величина подачи материала электрода во время электроразрядной обработки поверхности раскрыта в обычной технологии, хотя эта технология относится к формированию тонкой пленки (смотри, например, непатентный документ 2). Согласно документу 2, тонкая пленка образуется с помощью электроразрядной обработки поверхности посредством перемещения материала электрода на деталь за счет единственного разряда и за счет увеличения числа частей, покрытых материалом электрода или модифицированным материалом электрода на обрабатываемой детали с помощью множества электрических разрядов.

Патентный документ 1 - Международная публикация №99/58774.

Непатентный документ 1 - Akihiro Goto et. al., Development of Electrical Coating Method, Proc. International Symposium for Electro-machining (ISEM 13), 2001.

Данное изобретение выполнено с учетом этих обстоятельств. Задачей данного изобретения является создание электрода для электроразрядной обработки поверхности, который может устойчиво формировать толстое, плотное покрытие с помощью электроразрядной обработки поверхности. Другой задачей данного изобретения является создание способа оценки способности электрода при электроразрядной обработке поверхности формировать толстое покрытие. Еще одной задачей данного изобретения является создание способа электроразрядной обработки поверхности с использованием электрода для электроразрядной обработки поверхности.

Раскрытие изобретения

Для решения указанных задач согласно одному аспекту данного изобретения создан способ оценки электрода для электроразрядной обработки поверхности полученного посредством прессования металла, смеси металлов или керамического порошка, или другой неспеченной прессовки при нагревании путем электрического разряда между обрабатываемой деталью, помещенной в рабочую жидкость или в воздух, и формирования покрытия, состоящего из материала электрода или вещества, полученного посредством реакции материала электрода с поверхностью обрабатываемой детали при электроразряде, при этом оценку способности электрода наносить покрытие осуществляют путем определения количества материала электрода, наносимого на поверхность обрабатываемой детали при единичном электрическом разряде.

Согласно другому аспекту данного изобретения, способ оценки электрода для электроразрядной обработки поверхности включает изготовление контрольного электрода посредством прессования металла, смеси металлов или керамического порошка; осуществление единичного электрического разряда между обрабатываемой деталью и изготовленным электродом; наблюдение следа единичного электрического разряда, образованного на поверхности обрабатываемой детали; и определение на основе результата наблюдения способности электрода, изготовленного в тех же условиях, что и контрольный электрод, формировать покрытие при электроразрядной обработке поверхности.

Кроме того, для решения указанной задачи согласно еще одному аспекту данного изобретения предложен электрод для электроразрядной обработки поверхности путем создания электрического разряда между электродом и обрабатываемой деталью, помещенной в рабочую жидкость или в воздух, при этом электрод выполнен в виде неспеченной прессовки, полученной посредством прессования металла, смеси металлов или керамического порошка, или другой неспеченной прессовки, полученной посредством нагревания, и предназначен для формирования покрытия, состоящего из материала электрода или вещества, полученного посредством реакции материала электрода с поверхностью обрабатываемой детали при электроразряде, причем нанесение материала электрода на поверхность обрабатываемой детали осуществляется посредством единичного электрического разряда в виде дуги.

Кроме того, для решения указанной задачи согласно еще одному аспекту данного изобретения создан способ электроразрядной обработки поверхности для формирования покрытия, состоящего из материала электрода или вещества, полученного посредством реакции материала электрода с поверхностью обрабатываемой детали, при этом создание электрического разряда между электродом и обрабатываемой деталью, помещенной в рабочую жидкость или в воздух, осуществляют с использованием электрода в виде неспеченной прессовки, полученной посредством прессования металла, смеси металлов или керамического порошка, или другой неспеченной прессовки, полученной посредством нагревания, и для нанесения материала электрода на поверхность обрабатываемой детали повторяют единичный электрический разряд в виде дуги с целью образования покрытия на поверхности обрабатываемой детали.

Краткое описание чертежей

На чертежах изображено:

фиг.1 - конструкция турбинных лопаток в самолетном газотурбинном двигателе;

фиг.2 - схема электроразрядной обработки поверхности с помощью устройства для электроразрядной обработки поверхности;

фиг.3 - форма следа единичного электрического разряда при подходящей подаче порошка, отделяемого от электрода;

фиг.4 - форма следа единичного электрического разряда при излишней подаче порошка, отделяемого от электрода;

фиг.5 - форма следа единичного электрического разряда при недостаточной подаче порошка, отделяемого от электрода;

фиг.6 - графическая схема процесса изготовления электрода для электроразрядной обработки поверхности;

фиг.7 - соотношение между толщиной покрытия и температурой нагревания электрода для электроразрядной обработки поверхности;

фиг.8 - фотография сканирующим электронным микроскопом поперечного сечения покрытия, образованного при электроразрядной обработке поверхности с использованием электрода, изготовленного при температуре 300°С;

фиг.9 - результат измерения формы следа единичного электрического разряда с использованием трехмерного лазерного микроскопа при выполнении электроразрядной обработки поверхности с использованием электрода, изготовленного при температуре 300°С;

фиг.10 - результат измерения формы следа единичного электрического разряда с использованием трехмерного лазерного микроскопа при выполнении электроразрядной обработки поверхности с использованием электрода, изготовленного при температуре 350°С;

фиг.11 - блок-схема устройства для электроразрядной обработки поверхности, используемого для оценки электрода для электроразрядной обработки поверхности;

фиг.12 - фотография сканирующим электронным микроскопом порошка сплава после размола с помощью шаровой мельницы;

фиг.13 - фотография поперечного сечения покрытия, образованного с помощью электрода при температуре 700°С;

фиг.14 - результат измерения формы следа единичного электрического разряда с использованием электрода, изготовленного при температуре 730°С;

фиг.15 - результат измерения формы следа единичного электрического разряда с использованием электрода, изготовленного при температуре 750°С;

фиг.16 - соотношение между температурой нагревания электрода и толщиной покрытия при непрерывном генерировании электрических разрядов;

фиг.17 - фотография сканирующим электронным микроскопом покрытия, образованного посредством электроразрядной обработки поверхности с использованием электрода, изготовленного при температуре 730°С, после шлифования покрытия.

Осуществление изобретения

Ниже со ссылками на прилагаемые чертежи приводится подробное описание примеров выполнения электрода для электроразрядной обработки поверхности, способа оценки электрода для электроразрядной обработки поверхности, а также способа электроразрядной обработки поверхности, согласно данному изобретению.

Свойства, которыми должны обладать толстая пленка, образованная посредством электроразрядной обработки поверхности, согласно данному изобретению, включают сопротивление изнашиванию, смазочную способность и т.п. в условиях высокой температуры. Данное изобретение применимо, в основном, к компонентам, используемым в высокотемпературных условиях. Для формирования такой толстой пленки используется электрод для электроразрядной обработки поверхности (называемый в последующем просто электрод), полученный посредством прессования порошка, который состоит, в основном, из металлических компонентов, таких как хром или молибден, и проведения, при необходимости, тепловой обработки полученной неспеченной прессовки, в отличие от электрода для обычной электроразрядной обработки поверхности, который состоит из керамических материалов для образования твердого керамического покрытия, проявляющего сопротивление изнашиванию и т.п. при обычной температуре.

В ходе экспериментов, проведенных авторами данного изобретения, было установлено, что подача материала со стороны электрода, приваривание подаваемого материала к поверхности детали и соединение подаваемого материала с материалом детали больше всего влияют на рабочие характеристики покрытия. Подача материала со стороны электрода должна обеспечить заданное свойство электрода, такое как пониженная твердость, и исключить колебания твердости электрода для получения равномерной твердости.

Низкая твердость электрода требуется потому, что необходимо подавать большое количество материала электрода на деталь с помощью электроразрядного импульса. Твердость электрода должна быть равномерной потому, что в противном случае будет изменяться количество подаваемого материала электрода. В результате меняются условия формирования покрытия, и становится невозможным создание покрытия с равномерной толщиной. Это требование существенно только для процесса образования толстой пленки, при котором невозможно обеспечить равномерную толщину покрытия без равномерной подачи большого количества материала электрода в обрабатываемую зону, в отличие от процесса образования тонкой пленки, при котором твердость электрода оказывает на покрытие малое влияние, даже когда электрод в некоторой степени неоднороден.

Сначала приводится пояснение, в общих чертах, способа электроразрядной обработки поверхности и используемого для этого устройства для электроразрядной обработки поверхности, согласно данному изобретению. На фиг.2 показана схема электроразрядной обработки поверхности с помощью устройства для электроразрядной обработки поверхности. Устройство 1 для электроразрядной обработки поверхности включает обрабатываемую деталь 11 (далее - деталь), на которой следует образовать покрытие 14, электрод 12 для формирования покрытия 14 на поверхности детали 11 и источник 13 электропитания, который электрически соединен как с деталью 11, так и с электродом 12 и который подает на них напряжение для создания электроразрядной дуги. Если электроразрядная обработка поверхности выполняется в жидкости, то дополнительно предусмотрена ванна 16 с рабочей жидкостью 15, такой как масло, в которую помещают деталь 11 и части электрода 12, при этом указанная часть электрода обращена к детали 11. Если электроразрядная обработка поверхности выполняется в воздухе, то деталь 11 и электрод 12 располагают в рабочей атмосфере. Следует отметить, что на фиг.2 и в последующем описании в качестве примера электроразрядная обработка поверхности выполняется в рабочей жидкости 15, а расстояние между противолежащими торцевыми поверхностями электрода 12 и детали 11 называется расстоянием между анодом и катодом.

Ниже приводится описание способа электроразрядной обработки поверхности, осуществляемого с помощью описанного устройства для электроразрядной обработки поверхности. При электроразрядной обработке поверхности деталь 11, на которой должно быть образовано покрытие, выбирается в качестве анода. В качестве катода устанавливается электрод 12, полученный посредством прессования металлического или керамического порошка со средним диаметром частиц в несколько микрометров и, при необходимости, посредством проведения тепловой обработки с образованием неиспеченной прессовки. Между анодом и катодом создается электрический разряд, а управляющий механизм (не изображен) управляет расстоянием между анодом и катодом, не допуская их соприкосновения в рабочей жидкости 15.

Когда между электродом 12 и деталью 11 создается электрический разряд, то часть 21 электрода, расплавленная вызванной этим электрическим разрядом ударной или электростатической силой, отделяется от электрода 12 и перемещается в направлении поверхности детали 11. Расплавленная часть 21 электрода снова затвердевает и становится покрытием 14 при достижении поверхности детали 11.

Если количество порошка 21, отделяемое от электрода, достаточно, то весь отделенный от электрода порошок 21 расплавляется на столбе вольтовой дуги и снова затвердевает с образованием покрытия 14 на поверхности детали 11. В это время поверхность детали 11 также расплавлена за счет тепла в столбе дуги, что обеспечивает сильное соединение между покрытием 14 и деталью 11. С помощью единичного электрического разряда образуется след. На фиг.3 показана форма электроразрядного следа единичного электрического разряда при подходящем количестве подаваемого порошка, отделяемого от электрода. Как показано на фиг.3, если подаваемое количество порошка 21, отделенного от электрода, является подходящим, то электроразрядный след 31 имеет конусообразную форму (эллипсообразную) с наибольшей высотой в центре электроразрядного следа 31. Покрытие, образованное совокупностью электроразрядных следов 31, образованных в результате электрических разрядов, получается компактным.

С другой стороны, если количество порошка 21, отделяемого от электрода 12, является чрезмерным, то отделяемый от электрода порошок 21 не полностью расплавлен во время движения к поверхности детали 11. В результате нерасплавленный порошок 21, отделенный от электрода, попадает на деталь 11. На детали 11 не образуется расплавленная зона, даже если нерасплавленный порошок 21, отделенный от электрода, перемещается на поверхность детали 11. В результате порошок 21, перемещенный с электрода, не соединяется с деталью 11, и покрытие 14 получается слабым, так что его можно стереть рукой. На фиг.4 показана форма следа единичного электроразряда при чрезмерной подаче отделенного от электрода порошка. Как показано на фиг.4, электроразрядные следы, образованные единичным электроразрядом, имеют нерегулярные формы, так что совокупные следы 31 легко снимаются под действием внешнего удара.

Если количество порошка 21, отделяемого от электрода, является недостаточным, а температура столба дуги остается высокой, то часть электродного материала испаряется, и порошок 21 слабо накапливается на детали 11 (т.е. покрытие является настолько тонким, что его незаметно). На фиг.5 показана форма следа единичного электроразряда, если количество порошка, отделяемого от электрода, является недостаточным. Как показано на фиг.5, форма следа 31 единичного электроразряда похожа на кратер в центре электроразрядного следа 31 с возвышением вокруг него. Если количество порошка 21, отделяемого от электрода, является небольшим, то электродный материал нельзя подавать на деталь 11, и происходит удаление материала с детали 11.

Ниже приводится описание способа изготовления электрода 12, используемого при электроразрядной обработке поверхности. На фиг.6 показана графическая схема процесса изготовления электрода для электроразрядной обработки поверхности. Сначала коммерчески доступный порошок, имеющий средний диаметр сферических частиц в несколько десятков микрометров и состоящий из металла, смеси металлов или керамики, размалывают до среднего диаметра частиц 3 мкм или меньше с помощью перемалывающих машин, таких как шаровая мельница (на стадии S1). Порошок при малом размере частиц имеет тенденцию к образованию агломератов. Поэтому, если необходимо измельчать порошок до среднего диаметра частиц в несколько микрон, то порошок обычно перемалывают в жидкости, такой как ацетон, этанол, вода или т.п. При помоле порошка в воде необходимо испарять жидкость и высушивать порошок после окончательного помола (на стадии S2). Высушенный порошок агломерируется в большую массу. Для разламывания массы ее просеивают через сито, имеющее размер ячеек (около 0,3 мм), меньший, чем расстояние между анодом и катодом (на стадии S3).

Ниже приводится описание процесса просеивания размолотого порошка на стадии S3. При электроразрядной обработке поверхности напряжение между электродом 12 и деталью 11 для создания электроразряда обычно находится в диапазоне от 80 до 300 В. При таком напряжении расстояние между электродом 12 и деталью во время электроразрядной обработки поверхности составляет около 0,3 мм. Как указывалось выше, агломерированная масса, составляющая электрод 12, отделяется от электрода с помощью дугового электроразряда, создаваемого между анодом и катодом. Если размер частицы электродного материала, отделяемого при электроразряде, больше расстояния между анодом и катодом (0,3 мм), то между анодом и катодом возникает короткое замыкание. Посредством просеивания массы через сито, так что размер частиц становится равным или меньше 0,3 мм, агломерированная масса исключается из использования в качестве электродного материала. Пока размер частиц равен или меньше расстояния между анодом и катодом (0,3 мм), можно создавать следующий электрический разряд, даже если частица, по размеру равная или меньше 0,3 мм, присутствует между анодом и катодом. Кроме того, электрический разряд образуется между частями на коротком расстоянии. Поэтому электрический разряд создается в части, в которой присутствует частица, и частица может легко разламываться на куски за счет тепловой энергии или ударной силы, создаваемой в результате электрического разряда. Кроме того, электродный материал, который был просеян и разломан на куски, можно удовлетворительно смешивать с воском на следующей стадии. Поэтому такой электродный материал является предпочтительным для улучшения прессуемости электрода.

После этого для улучшения передачи давления при последующем прессовании порошка смешивают воск (парафин) с порошком в концентрации около 1-10 мас.% (на стадии S4). При смешивании порошка с воском можно улучшить его прессуемость. Однако поскольку порошок снова покрывается жидкостью, то порошок агломерируется в большую массу за счет действия межмолекулярных или электростатических сил. Снова агломерированную массу (на стадии S5) просеивают для разделения массы на куски. Способ просеивания массы идентичен способу на стадии S3.

Полученный порошок помещают в прессовочную машину, так что порошок формируется в заданную форму посредством прессования или компрессионного прессования (стадия S6). Спрессованный порошок, полученный посредством прессования порошка, изымают из формовочной машины и нагревают в вакуумной печи или в печи с атмосферой азота (стадия S7). Во время нагревания присутствующий в электроде воск испаряется и удаляется из электрода. Если температуру нагревания повышают, то электрод становится тверже, а если температуру нагревания понижают, то электрод становится мягче. Кроме того, если диаметр частиц электродного материала меньше, то электрод становится тверже, а если диаметр частиц электродного материала больше, то электрод становится мягче. Тем самым завершается изготовление электрода в виде проводящей неспеченной прессовки.

На стадии S1 помола порошка сферический порошок металла или керамики со средним диаметром частиц в несколько десятков микрометров размалывают в средний диаметр частиц 3 мкм или меньше в жидкости с помощью размалывающей машины, такой как шаровая мельница. На стадии S2 жидкость сушат. Однако, если порошок со средним диаметром частиц 3 мкм является коммерчески доступным, то можно отказаться от стадии S1 помола и стадии S2 сушки. Примеры коммерчески доступного порошка со средним диаметром частиц 3 мкм или меньше включают кобальт, никель или их сплавы, которые трудно окисляются, оксиды, керамические материалы и т.п. Если используется порошок, имеющий высокую прессуемость, то нет необходимости смешивать порошок с воском на стадии S4 смешивания и поэтому можно отказаться также от стадии S5 просеивания.

Для сравнения, даже в случае отказа от стадии S1 помола и использования без обработки порошка со средним диаметром частиц, например, в несколько десятков микрометров можно формировать электрод для электроразрядной обработки поверхности. Однако такой электрод обладает неравномерной твердостью, т.е. высокой твердостью поверхности и низкой твердостью центральной части. То есть такой электрод не пригоден для образования толстой пленки.

Неравномерность твердости электрода возникает вследствие следующих причин. Обычно при прессовании порошка давление передается от порошка, находящегося в контакте с поверхностью пресса или поверхностью формы, в направлении внутрь электрода, и порошок слегка перемещается. В этот момент, если средний диаметр частиц порошка большой и составляет около нескольких десятков микрометров, то между частицами порошка образуется большое пространство. Порошок, находящийся в контакте с поверхностью пресса или поверхностью формы (порошок на поверхности электрода), перемещается для заполнения пространства, плотность частиц на поверхности электрода увеличивается, и увеличивается трение на этой поверхности. А именно, если порошок крупный, то сила противодействия силе прессования может оказываться лишь на поверхности электрода, и давление не передается внутрь электрода. В результате твердость электрода неоднородна.

Ниже приводится описание специальных примеров электродного материала, с помощью которого можно образовывать толстую пленку. В первом варианте выполнения поясняется пример изготовления электрода с использованием коммерчески доступного порошка кобальта со средним диаметром частиц 1 мкм. Электрод изготавливается в соответствии с графической схемой, показанной на фиг.6. С учетом высокой прессуемости порошка кобальта порошок формируют при заданном давлении прессования без использования воска. Полученный спрессованный порошок нагревают в вакуумной печи в течение 1 часа и получают электрод, имеющий диаметр 18,2 мм и длину 30,5 мм. Для сравнения рабочих характеристик электродов их изготавливают при температурах нагревания 100°С, 300°С и 350°С, соответственно.

В качестве примера ниже приводится результат электроразрядной обработки поверхности с использованием электрода, изготовленного при температуре нагревания 300°С. В этом примере при предположении, что сторона электрода является катодом, а сторона детали анодом, непрерывно создаются электрические разряды в условиях импульсных электрических разрядов при различных комбинациях пикового тока, например от 5 до 20 А, и длительности электрических разрядов (ширине импульсов электроразрядов), например от 4 до 100 мкс. Дополнительно к этому, обработку выполняют в течение 5 минут. При этих условиях импульсных электрических разрядов размер (диаметр) электроразрядных следов изменяется в соответствии с условиями электроразрядных импульсов, но форма электроразрядного следа остается в виде дуги эллипса. А именно электроразрядный след изменяется аналогично пиковому току и длительности электрического разряда. Другими словами, электрод, изготовленный при температуре нагревания 300°С, можно использовать для процесса накопления без изменения условий обработки (условий импульсного электрического разряда).

На фиг.7 показано соотношение между толщиной покрытия и температурой нагревания электрода для электроразрядной обработки поверхности при пиковом токе 12 А и длительности электрического разряда (ширине импульса электрического разряда) около 4 мкс. На чертеже горизонтальная ось указывает температуру нагревания (в °С) электрода, а по вертикальной оси указана толщина (в мм) покрытия, образованного на поверхности детали, если электроразрядная обработка поверхности выполняется с использованием электрода, который подвергался тепловой обработке, указанной на горизонтальной оси. Как показывает результат, относящийся к нагреванию кобальта, проиллюстрированный на чертеже, если температура нагревания во время изготовления электрода составляла 100°С или 300°С, то на поверхности детали можно формировать (можно выполнять процесс накопления) покрытие, имеющее толщину пленки около 0,1 мм. Если температура нагревания во время изготовления электрода составляет 350°С, то на поверхности детали покрытие не образуется, приводя к процессу удаления материала с детали.

Рассмотрим состояние покрытий, образованных посредством электроразрядной обработки поверхности с использованием электродов, изготовленных при температуре нагревания 100°С и 300°С, соответственно. Покрытие, образованное с помощью электрода, изготовленного при температуре нагревания 100°С, стирается рукой. В противоположность этому, покрытие, образованное с помощью электрода, изготовленного при температуре нагревания 300°С, сформировано посредством накопления электроразрядных следов, показанных на фиг.3, и выполнено компактно, как указывалось выше. На фиг.8 показана выполненная сканирующим электронным микроскопом фотография поперечного сечения покрытия, образованного посредством электроразрядной обработки поверхности с использованием электрода, изготовленного при температуре нагревания 300°С. Как показано на фиг.8, образованное на детали покрытие является компактным покрытием без пор.

Таким образом, для образования плотного покрытия с помощью электроразрядной обработки поверхности с использованием электрода, изготовленного из порошка кобальта со средним диаметром частиц 1 мкм, эффективным является использование электрода, если след единичного электрического разряда имеет форму дуги эллипса, т.е. эффективного использование электрода для электроразрядной обработки поверхности, полученного посредством прессования порошка кобальта и последующего нагревания спрессованного порошка кобальта при температуре 300°С.

Согласно первому варианту выполнения на основании формы следа единичного электрического разряда можно определять способность электрода формировать плотную толстую пленку. Если порошок кобальта имеет средний диаметр частиц 1 мкм, то плотную толстую пленку можно формировать посредством нагревания спрессованного порошка, полученного посредством компрессионного прессования при температуре 300°С.

Если материал или размер частиц порошка изменяется, то необходимо изготавливать электрод при других условиях, формировать покрытие с помощью электроразрядной обработки поверхности с использованием таких электродов и оценивать условия, при которых электрод может образовывать плотное толстое покрытие. Это требует значительных затрат труда и времени.

Кроме того, даже если электрод изготавливается с использованием порошка из того же материала и тем же способом, объем порошкового агрегата изменяется в зависимости от сезона (температуры и влажности). Поэтому в этом случае также, как при изменении материала или размера частиц порошка, необходимо оценивать электроды для определения их способности создавать покрытия с помощью электроразрядной обработки поверхности. Если каждый электрод изготавливается с использованием 30 г порошка одного и того же материала и посредством прессования с использованием, например, формы с диаметром 18,2 мм и длиной 30,5 мм, то давление прессования различно летом и зимой.

Поэтому, согласно второму варианту выполнения данного изобретения, предложен способ оценки электродов для электроразрядной обработки поверхности, изготовленных при разных условиях. С помощью этого способа можно определять, могут ли соответствующие электроды для электроразрядной обработки поверхности формировать плотные покрытия.

Ниже поясняется принцип оценки электрода для электроразрядной обработки поверхности согласно второму варианту выполнения. Оценку электрода осуществляют посредством наблюдения состояния следа единичного электрического разряда с учетом того, что покрытие формируется посредством накопления единичных электроразрядных следов, полученных в результате единичных импульсных электрических разрядов. А именно можно получать форму каждого единичного электроразрядного следа, когда образуется плотное покрытие, и форму каждого единичного электроразрядного следа, когда плотное покрытие не образуется. Дополнительно к этому наблюдают единичные электроразрядные следы, образованные с использованием различно изготовленных электродов, на основании чего определяют, могут ли соответствующие электроды образовывать плотные покрытия. В частности, если форма единичного электроразрядного следа является формой, с помощью которой может быть образовано плотное покрытие, то это также определяет, что покрытие, образованное посредством накопления этих единичных электроразрядных следов, будет плотным. Понятие "форма единичного электроразрядного следа, с помощью которой может быть образовано плотное покрытие", означает, что форма боковой поверхности единичного электроразрядного следа является формой дуги эллипса, показанной на фиг.3, согласно первому варианту выполнения. Понятие "форма единичного электроразрядного следа, с помощью которой не может быть образовано плотное покрытие", проиллюстрировано на фиг.4 и 5.

Ниже приводится пояснение способа оценки электрода для электроразрядной обработки поверхности с помощью специальных примеров. Коммерчески доступный порошок кобальта со средним диаметром частиц 1 мкм формируют с помощью заданного давления прессования без использования воска. Полученный спрессованный порошок нагревают в вакуумной печи в течение 1 часа и получают электрод, имеющий диаметр 1 мм и длину 10 мм. Для сравнения рабочих характеристик электродов их изготавливают при температурах нагревания 100°С, 300°С и 350°С, соответственно.

Ниже приводится описание результатов выполнения электроразрядной обработки поверхности с использованием электрода, изготовленного при температуре нагревания 300°С, аналогично первому варианту выполнения. В этом случае, при предположении, что электрод является катодом, а деталь - анодом, непрерывно создается единичный импульсный электрический разряд в условиях импульсных электрических разрядов при различных комбинациях пикового тока, например от 5 до 20 А, и длительности электрических разрядов (ширине импульсов электроразрядов), например от 4 до 100 мкс. При этих условиях импульсных электрических разрядов размер (диаметр) электроразрядного следа изменяется в соответствии с условиями импульсных электроразрядов, но форма электроразрядного следа остается в виде дуги эллипса. А именно электроразрядный след изменяется аналогично пиковому току и длительности электрического разряда. Другими словами, на электрод, который может образовывать электроразрядный след формы эллипса, не влияют условия работы (условия импульсных электроразрядов).

На фиг.9 показан результат измерения формы единичного электроразрядного следа с помощью трехмерного лазерного микроскопа при электроразрядной обработке поверхности, при пиковом токе 12 А и времени электрического разряда (ширине импульса электрического разряда