chebЧебышевский сборникChebyshevskii Sbornik2226-8383Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University10.22405/2226-8383-2021-22-3-298-310cheb-1093Research ArticleИстория математики и приложенийСomputer scienceЧисленная оптимизация процесса спекания диспергированных электроэрозией частиц сплава ВНЖ 95Numerical optimization of the sintering process of dispersed electroerosion particles of the alloy VNZh 95АгееваЕкатерина ВладимировнаAgeevaEkaterina Vladimirovna

кандидат технических наук, доцент

candidate of technical sciences, associate professor

ageeva-ev@yandex.ruАгеевЕвгений ВикторовичAgeevEvgeniy Viktorovich

доктор технических наук, профессор

doctor of technical sciences, professor

ageev_ev@mail.ruКузовлеваОльга ВладимировнаKuzovlevaOlga Vladimirovna

кандидат технических наук, доцент

candidate of technical sciences, docent

kusovleva@yandex.ruГвоздевАлександр ЕвгеньевичGvozdevAlexander Evgenievich

доктор технических наук, профессор

doctor of engineering, professor

gwozdew.alexandr2013@yandex.ruЮго-Западный государственный университетРоссияSouthwestern state UniversityRussian FederationЮго-Западный государственный университетРоссияSouthwestern State UniversityRussian FederationРоссийский государственный университет правосудияРоссияRussian State University of JusticeRussian FederationТульский государственный педагогический университет им. Л. Н. ТолстогоРоссияTula State Lev Tolstoy Pedagogical UniversityRussian Federation202112112021223298310Copyright © Агеева Е.В., Агеев Е.В., Кузовлева О.В., Гвоздев А.Е., 20212021Агеева Е.В., Агеев Е.В., Кузовлева О.В., Гвоздев А.Е.Ageeva E.V., Ageev E.V., Kuzovleva O.V., Gvozdev A.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.chebsbornik.ru/jour/article/view/1093

В работе определены оптимальные параметры процесса получения тяжелого вольфрамового сплава искровым плазменным спеканием частиц сплава ВНЖ 95 по микротвердости спеченных образцов путем проведения полного факторного эксперимента типа. В качестве факторов были выбраны параметры работы установки искрового плазменного спекания: температура, давление и время выдержки, мин. Оптимальные параметры работы установки определяли для электроэрозионного материала ВНЖ 95, ранее полученного в двух рабочих средах: воды дистиллированной и керосина осветительного. Согласно про-веденной серии опытов определены предельные значения параметра оптимизации Y (микротвердость), которые составили: для образцов, полученных из частиц, диспергированных в воде — 3498,6 МПа при температуре 𝑇 = 1050∘С, давлении 𝑃 = 40 МПа и времени выдержки 𝑡 = 10 мин.; для образцов, полученных из частиц, диспергированных в керосине — 2449,2 МПа при температуре 𝑇 = 1200∘С, давлении 𝑃 = 40 МПа и времени выдержки 𝑡 = 5 мин. Далее представлены результаты экспериментальных исследований состава, структуры и свойств тяжелых вольфрамовых сплавов из диспергированных электроэрозией частиц сплава ВНЖ 95, полученные при оптимальных режимах.

In this paper, the optimal parameters of the process of obtaining a heavy tungsten alloy by spark plasma sintering of the particles of the alloy VNZh 95 on the microhardness of the sinteredsamples are determined by conducting a full factorial experiment of the type. The operating parameters of the spark plasma sintering unit were selected as factors: temperature, pressure,and holding time, min. The optimal parameters of the installation operation were determined for the electroerosive material VZH 95, previously obtained in two working media: distilled waterand lighting kerosene. According to a series of experiments to determine the maximum value of the optimization parameter Y (microhardness), which amounted to: for samples obtainedfrom particles dispersed in water — 3498,6 MPa at 𝑇 = 1050∘C, a pressure of 𝑃 = 40 MPa and holding time 𝑡 = 10 min; for samples obtained from particles dispersed in kerosene — 2449,2 MPa at a temperature 𝑇 = 1200∘C, 𝑃 = 40 MPa and holding time 𝑡 = 5 min. The results of experimental studies of the composition, structure, and properties of heavy tungsten alloys made of electroerosion-dispersed particles of the VNJ 95 alloy obtained under optimalconditions are presented below.

электроэрозионный порошокискровое плазменное спеканиеоптими- зация процесса.electroerosive powderspark plasma sinteringprocess optimization.Работа выполнена при поддержке гранта Президента РФ (НШ-2564.2020.8).ReferencesЛевинсон Е. М. Электроэрозионная обработка металлов. – Л.: Лениздат, 1961. – 184 с.Levinson E.M. 1961, Electroerosion treatment of metals. Leningrad, Lenizdat. 184 p.Бурцев В. А. Электрический взрыв проводников и его применение в электрофизических установках / В. А. Бурцев, Н. В. Калинин, А. В. Лучинский. –М.: Энергоатомиздат, 1990.Burtsev V.A., Kalinin N.V., Luchinsky A.V. 1990, Electric explosion of conductors and its application in electrophysical installations. Moscow, Energoatomizdat. 288 p.– 288 с.Gray V.S., Valevich V.V. 1999, «Preparation of highly dispersed metal powders method of electric explosion in the nitrogen of low pressure», Letters to the ZhTF, Vol.25, No.14, pp. 81-84.Седой B. C., Валевич В. В. Получение высокодисперсных металлических порошков методом электрического взрыва в азоте пониженного давления // Письма в ЖТФ. – 1999. –Ageev E.V., Gadalov V.N., Semenikhin B.A., Ageeva E.V., Latypov R.A. 2010, «Obtaining wear-resistant powders from solid alloy waste», Procurement in mechanical engineering, No.12, рp. 39-44.Т.25. – Вып. 14. – С. 81–84.Ageev E.V., Gadalov V.N., Semenikhin B.A., Ageeva E.V., Latypov R.A. 2011, «X-ray Structural analysis of powders obtained by electroerosive dispersion of a hard alloy», Procurement in mechanical engineering, No.2, pp. 42-44.Агеев Е. В., Гадалов В. Н., Семенихин Б. А., Агеева Е. В., Латыпов Р. А. Получение износостойких порошков из отходов твердых сплавов // Заготовительные производства вAgeev E.V., Gadalov V.N., Semenikhin B.A., Ageeva E.V., Latypov R.A. 2011, «X-ray Spectral microanalysis of powder particles obtained by electroerosive dispersion of hard alloy»,машиностроении. – 2010. – №12. – С. 39–44.Strengthening technologies and coatings, No.2(74), pp. 13-16.Агеев Е. В., Гадалов В. Н., Семенихин Б. А., Агеева Е. В., Латыпов Р. А. Рентгеноструктурный анализ порошков, полученных электроэрозионным диспергированием твердого сплава // Заготовительные производства в машиностроении. – 2011. – №2. – С. 42–44.Ageev E.V., Semenikhin B.A., Ageeva E.V., Latypov RA. 2011, «Evaluation of the effectiveness of the use of hard-alloy powders obtained by electroerosive dispersion of solid-alloy waste inАгеев Е. В., Гадалов В. Н., Семенихин Б. А., Агеева Е. В., Латыпов Р. А. Рентгеноспектральный микроанализ частиц порошков, полученных электроэрозионным диспергированием твердого сплава // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2011. – №2(74). – С.the restoration and strengthening of parts with composite electroplating coatings», Hardening technologies and coatings, No.9(81), pp. 14-16.–16.Ageev E.V., Latypov R.A., Ageeva E.V. 2014, «Investigation of properties of electroerosive powders and hard alloy obtained from them by isostatic pressing and sintering», News of higherАгеев Е. В., Семенихин Б. А., Агеева Е. В., Латыпов Р. А. Оценка эффективности применения твердосплавных порошков, полученных электроэрозионным диспергирование отходов твердых сплавов, при восстановлении и упрочнении деталей композиционными гальваническими покрытиями // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2011. – №9(81).educational institutions. Nonferrous metallurgy, No.6, pp. 51-55.– С. 14–16.Ageeva E.V., Horakova N.M. Ageev E.V. 2014, «Morphology and elemental composition of copper electroerosion powders suitable for sintering», Bulletin of mechanical engineering, No.10, pp. 66-68.Агеев Е. В., Латыпов Р. А., Агеева Е. В. Исследование свойств электроэрозионных порошков и твердого сплава, полученного из них изостатическим прессованием и спеканием // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. – 2014. – №6. – С. 51–55.Ageeva E.V., Ageev E.V., Vorobyov E.A. 2014, «X-ray Spectral microanalysis of a powder obtained from high-speed steel waste by electroerosive dispersion in kerosene», Bulletin ofАгеева Е. В., Хорьякова Н. М., Агеев Е. В. Морфология и элементный состав медных электроэрозионных порошков, пригодных к спеканию // Вестник машиностроения. – 2014. –mechanical engineering, No.11, pp. 71-72. 11. Ageeva E.V., Ageev E.V., Karpenko V.Yu. 2014, «X-ray Structural analysis of a powder№10. – С. 66–68.obtained from tungsten-containing waste by electroerosive dispersion in an aqueous medium»,Агеева Е. В., Агеев Е. В., Воробьев Е. А. Рентгеноспектральный микроанализ порошка,Bulletin of mechanical engineering, No.12, pp. 64-65.полученного из отходов быстрорежущей стали электроэрозионным диспергированием в керосине // Вестник машиностроения. – 2014. – №11. – С. 71–72.Ageeva E.V., Horyakova N.M., Ageev E.V. 2014, «Investigation of the form and morphology ofАгеева Е. В., Агеев Е. В., Карпенко В.Ю. Рентгеноструктурный анализ порошка, полученного из вольфрамсодержащих отходов электроэрозионным диспергированием в водной среде // Вестник машиностроения. – 2014. – №12. – С. 64–65.electroerosive copper powders obtained from waste», Bulletin of mechanical engineering, No.8, pp. 73-75.Агеева Е.В., Хорьякова Н. М., Агеев Е. В. Исследование формы и морфологии электроэрозионных медных порошков, полученных из отходов // Вестник машиностроения. – 2014.Ageeva E.V., Horyakova N.M., Ageev E.V. 2014, «Investigation of the size distribution of microparticles in powders obtained by electroerosive dispersion of copper waste», Bulletin of mechanical engineering, No.9, pp. 63-64.–№8. – С. 73–75.Ageev E.V., Ageeva E.V., Vorobiev E.A. 2014, «Granulometric and phase compositions of powder obtained from tungsten-containing waste of tool materials by electroerosive dispersion in kerosene», Hardening technologies and coatings, No.4(112), pp. 11-14.Агеева Е. В., Хорьякова Н. М., Агеев Е. В. Исследование распределения микрочастиц по размерам в порошках, полученных электроэрозионным диспергированием медных отходов // Вестник машиностроения. – 2014. – №9. – С. 63–64.Ageeva E.V., Ageev E.V., Karpenko V.Yu. 2014, «Study of the form and elemental composition of a powder obtained from tungsten-containing waste of tool materials by electroerosiveАгеев Е. В., Агеева Е. В., Воробьев Е. А. Гранулометрический и фазовый составы порошка,dispersion in an aqueous medium», Hardening technologies and coatings, No.4(112), pp. 14- 17.полученного из вольфрамсодержащих отходов инструментальных материалов электроэрозионным диспергированием в керосине // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2014. – №4(112). – С. 11–14.Horyakova N.M., Ageev E.V., Ageeva E.V. 2014, «Electroerosive copper powders for electroplating coatings», Strengthening technologies and coatings, No.4(112), pp. 18-20.Агеева Е. В., Агеев Е. В., Карпенко В.Ю. Изучение формы и элементного состава порошка, полученного из вольфрамсодержащих отходов инструментальных материалов электроэрозионным диспергированием в водной среде // Упрочняющие технологии и покрытия.Ageeva E.V., Ageev E.V., Vorobyov E.A., Osminina A.S. 2014, «Obtaining wear-resistant coatings using electrodes from hard-alloy electroerosive powders and their research», Hardening– 2014. – №4(112). – С. 14–17.technologies and coatings, No.4(112), pp. 21-23.Хорьякова Н. М., Агеев Е. В., Агеева Е. В. Электроэрозионные медные порошки для гальванических покрытий // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2014. – №4(112). – С.18–20.Ageev E.V., Ageeva E.V., Karpenko V.Yu., Osminina A.S. 2014, «Obtaining hard alloy billets from powders obtained by electroerosive dispersion of tungsten-containing waste», Hardening technologies and coatings, No.4(112), pp. 24-27.Агеева Е. В., Агеев Е. В., Воробьев Е. А., Осьминина А.С. Получение износостойких покрытий с использованием электродов из твердосплавных электроэрозионных порошков и их исследование // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2014. – №4(112). – С. 21–23.Ageeva E.V., Ageev E.V., Horyakova N.M. 2014, «Production of blanks from copper powders obtained by electroerosive dispersion of waste electrical copper and study of their properties», Science-Intensive technologies in mechanical engineering, No.10(40), pp. 10-13.Агеев Е. В., Агеева Е. В., Карпенко В. Ю., Осьминина А.С. Получение заготовок твердого сплава из порошков, полученных электроэрозионным диспергированием вольфрамсодержащих отходов // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2014. – №4(112). –С. 24–27.Ageeva E.V., Ageev E.V., Karpenko V.Yu. 2015, «Dimensional analysis of powder particles obtained from tungsten-containing waste by electroerosive dispersion in water», Bulletin ofАгеева Е. В., Агеев Е. В., Хорьякова Н. М. Изготовление заготовок из медных порошков, полученных электроэрозионным диспергированием отходов электротехнической меди и изучение их свойств // Наукоемкие технологии в машиностроении. – 2014. – №10(40). – С. 10–13.mechanical engineering, No.3, pp. 45-46.Агеева Е. В., Агеев Е.В., Карпенко В.Ю. Размерный анализ частиц порошка, полученного из вольфрамсодержащих отходов электроэрозионным диспергированием в воде // Вестник машиностроения. – 2015. – №3. – С. 45–46.Ageeva E.V., Ageev E.V., Vorobiev E.A. 2015, «Analysis of the shape and morphology of powder particles obtained from tungsten-containing waste by electroerosive dispersion in kerosene», Bulletin of mechanical engineering, No.7, pp. 72-73.Агеева Е. В., Агеев Е. В., Воробьев Е. А. Анализ формы и морфологии частиц порошка, полученного из вольфрамсодержащих отходов электроэрозионным диспергированием в керосине // Вестник машиностроения. – 2015. – №7. – С. 72–73.Ageeva E.V., Latypov R.A., Ageev E.V., Altukhov A.Yu., Karpenko V.Yu. 2015, «Assessment of wear resistance of electric spark coatings obtained using high-speed steel electroerosive powders», News of higher educational institutions. Powder metallurgy and functional coatings, No.1, pp. 71-76.Агеева Е. В., Латыпов Р. А., Агеев Е. В., Алтухов А. Ю., Карпенко В.Ю. Оценка износостойкости электроискровых покрытий, полученных с использованием электроэрозионныхAgeeva E.V., Latypov R.A., Ageev E.V., Altukhov A.Yu., Karpenko V.Yu. 2015, «Characteristics of electric spark coatings obtained by electrodes from high-speed steel electroerosiveпорошков быстрорежущей стали // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. – 2015. – №1. – С. 71–76.powders», News of higher educational institutions. Powder metallurgy and functional coatings, No.2, pp. 62-65.Агеева Е. В., Латыпов Р. А., Агеев Е. В., Алтухов А. Ю., Карпенко В.Ю. Характеристики электроискровых покрытий, полученных электродами из электроэрозионных порошковAgeeva E.V., Ageev E.V., Latypov R.A. 2015, «Evaluation of wear resistance of electric spark coatings obtained using high-speed steel electroerosive powders», News of higher educationalбыстрорежущей стали // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. – 2015. – №2. – С. 62–65.institutions. Powder metallurgy and functional coatings, No.3, p. 45.Агеева Е. В., Агеев Е. В., Латыпов Р. А. Оценка износостойкости электроискровых покрытий, полученных с использованием электроэрозионных порошков быстрорежущей стали// Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональныеAgeeva E.V., Horakova N.M. Pikalov, S.V., Ageev E.V. 2015, «Composition, structure and properties of copper spark erosion powder obtained in an environment of kerosene», News ofпокрытияhigher educational institutions. Powder metallurgy and functional coatings, No.4, pp. 4-8.Агеева Е. В., Хорьякова Н. М., Пикалов С. В., Агеев Е. В. Состав, структура и свойства медного электроэрозионного порошка, полученного в среде керосина // Известия высшихHolm R. 1961, Electrical contacts. Moscow, Foreign literature Publishing house. 464 p.учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. – 2015. – №4.учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. – 2015. – №4.– С. 4–8.– С. 4–8.Хольм Р. Электрические контакты. – М.: Изд-во иностранной литературы, 1961. – 464 с.Хольм Р. Электрические контакты. – М.: Изд-во иностранной литературы, 1961. – 464 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.