chebЧебышевский сборникChebyshevskii Sbornik2226-8383Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University10.22405/2226-8383-2022-23-5-161-171cheb-1415Research ArticleИстория математики и приложенийСomputer scienceРазмерный анализ порошков, полученных электроэрозионным диспергированием вольфрамо-титано-кобальтового твердого сплава в керосинеDimensional analysis of powders obtained by electroerosive dispersion of tungsten-titanium-cobalt hard alloy in keroseneАгеевЕвгений ВикторовичAgeevEvgeny Viktorovich

доктор технических наук, профессор

doctor of technical sciences, professor

ageev_ev@mail.ruПодановВадим ОлеговичPodanovVadim Olegovich

аспирант

postgraduate student

vadim.podanov@yandex.ruАгееваАнна ЕвгеньевнаAgeevaAnna Evgenievna

студент

student

ageevaanna2004@yandex.ruКутеповСергей НиколаевичKutepovSergey

кандидат педагогических наук, доцент

candidate of pedagogical sciences, associate professor

kutepovsn@yandex.ruКузовлеваОльга ВладимировнаKuzovlevaOlga Vladimirovna

кандидат технических наук, доцент

candidate of technical sciences, associate professor

kusovleva@yandex.ruЮго-Западный государственный университетРоссияSouthwest State UniversityRussian FederationТульский государственный педагогический университет им. Л. Н. ТолстогоРоссияTula State Lev Tolstoy Pedagogical UniversityRussian FederationФГБОУ ВО Российский государственный университет правосудияРоссияRussian State University of JusticeRussian Federation202217012023235161171Copyright © Агеев Е.В., Поданов В.О., Агеева А.Е., Кутепов С.Н., Кузовлева О.В., 20232023Агеев Е.В., Поданов В.О., Агеева А.Е., Кутепов С.Н., Кузовлева О.В.Ageev E.V., Podanov V.O., Ageeva A.E., Kutepov S., Kuzovleva O.V.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/1415

В настоящее время одной из основных проблем широкого применения в машиностроении вольфрамо-титано-кобальтового твердого сплава является высокая стоимость легирующих компонентов, входящих в его состав, вольфрама и титана. Помимо того, данный сплав обладает достаточно высокой температурой плавления, что затрудняет его переработку для вторичного использования. Одним из перспективных методов их переработкив порошки сферической формы является электроэрозионное диспергирование. К настоящему времени в современной научно-технической литературе отсутствуют полноценные сведения об использовании диспергированных электроэрозией частиц вольфрамо-титано-кобальтового твердого сплава марки Т5К10 в качестве шихты для производства твердых сплавов и режущего инструменты из них. Для этих целей требуется проведение комплексных теоретических и экспериментальных исследований.Целью настоящей работы являлось проведение размерного анализа частиц твердосплавного порошка, полученного электроэрозионным диспергированием вольфрамо- титано-кобальтового твердого сплава в керосине.Электроэрозионное диспергирование отходов вольфрамо-титано-кобальтового твердого сплава марки Т5К10 осуществляли на экспериментальной установке (Патент РФ №2449859). В результате воздействия кратковременных электрических разрядов образовы-вались твердосплавные частицы различной формы и размера. Размерные характеристики частиц порошка, полученного вольфрамо-титано-кобальтового твердого сплава, исследовали на лазерном анализаторе размеров частиц «Analysette 22 NanoTec».

На основании проведенных экспериментальных исследований, установлено, что в порошке, полученном электроэрозионным диспергированием вольфрамо-титано-кобальтового твердого сплава марки Т5К10 в керосине, содержится: 10% частиц с размером до 5,592 мкм; 20% частиц с размером до 9,871 мкм; 30% частиц с размером до 13,483 мкм; 40% частиц с размером до 19,451 мкм; 50% частиц с размером до 24,996 мкм; 60% частиц сразмером до 29,194 мкм 70% частиц с размером до 33,868 мкм; 80% частиц с размером до 42,686 мкм; 90% частиц с размером до 56,121мкм; 99% частиц с размером до 64,469 мкм включительно. При этом частицы твердосплавного порошка, полученного электроэрозионным диспергированием вольфрамо-титано-кобальтового сплава Т5К10, имеют размеры от 0,5 до 100 мкм со средним объемным диаметром 27,092 мкм.

Currently, one of the main problems of widespread use in mechanical engineering of tungstentitanium-cobalt hard alloy is the high cost of alloying components that make up its composition, tungsten and titanium. In addition, this alloy has a sufficiently high melting point, which makes it difficult to recycle it for secondary use. One of the promising methods of their processing into spherical powders is electroerosive dispersion. To date, there is no complete information in the modern scientific and technical literature on the use of particles dispersed by electroerosion of tungsten-titanium-cobalt hard alloy of the T5K10 brand as a charge for the production of hard alloys and cutting tools from them. For these purposes, comprehensive theoretical and experimental studies are required.The purpose of this work was to conduct a dimensional analysis of particles of carbide powder obtained by electroerosive dispersion of tungsten-titanium-cobalt hard alloy in kerosene.Electroerosive dispersion of tungsten-titanium-cobalt hard alloy waste of the T5K10 brand was carried out on an experimental installation (RF Patent No. 2449859). As a result of exposure to short-term electrical discharges, carbide particles of various shapes and sizes were formed. The dimensional characteristics of the powder particles obtained from the tungsten-titanium-cobalt hard alloy were studied using the Analysette 22 NanoTec laser particle size analyzer.Based on the conducted experimental studies, it was found that the powder obtained by electroerosive dispersion of tungsten-titanium-cobalt hard alloy T5K10 grade in kerosene contains: 10% of particles with a size up to 5,592 microns; 20% of particles with a size up to9,871 microns; 30% of particles with a size up to 13,483 microns; 40% of particles with a size up to 19,451 microns; 50% of particles with a size up to 24,996 microns; 60% of particles with a size up to 29,194 microns 70% of particles with a size up to 33,868microns; 80% of particles with a size up to 42.686 microns; 90% of particles with a size up to 56.121 microns; 99% of particles with a size up to 64.469 microns inclusive. At the same time, the particles of the carbidepowder obtained by electroerosive dispersion of the tungsten-titanium-cobalt alloy T5K10 have sizes from 0.5 to 100 microns with an average volumetric diameter of 27,092 microns.

отходы вольфрамо-титано-кобальтового твердого сплаваэлектроэро- зионное диспергированиекеросинчастицы порошкаразмерные характеристики.tungsten-titanium-cobalt hard alloy wasteelectroerosive dispersionkerosenepowder particlesdimensional characteristics.Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-29-00123, https://rscf.ru/project/22-29-00123/The study was carried out at the expense of the grant of the Russian Science Foundation No. 22-29-00123, https://rscf.ru/project/22-29-00123/ReferencesАвдеенко Е.Н., Замулаева Е.И., Зайцев А.А., Коняшин И.Ю., Левашов Е.А. Структура иAvdeenko E.N., Zamulaeva E.I., Zaitsev A.A., Konyashin I.Yu., Levashov E.A. 2019, “Structureсвойства крупнозернистых твердых сплавов WC-Cо с особо однородной микроструктуройand properties of coarse-grained WC-Co hard alloys with a particularly homogeneous microstructure”,// Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2019. № 4. С. 70-78.Izvestiya vysshikh uchebnykh uchebnykh zavedeniy, Non-ferrous metallurgy. No. 4.Богодухов С.И., Козик Е.С., Свиденко Е.В. Исследование влияния температурных по-pp. 70-78.лей нагрева при непрерывной лазерной обработке на эксплуатационные свойства пластинBogodukhov S.I., Kozik E.S., Svidenko E.V. 2018, “Investigation of the influence of temperatureтвердого сплава Т15К6 // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургияfields of heating during continuous laser processing on the operational properties of T15K6и функциональные покрытия. 2018. № 2. С. 76-84.hard alloy plates”, Izvestiya vyshchikh uchebnykh uchebnykh zavedenii. Powder metallurgy andСамотугин С.С., Кудинова Е.В., Христенко О.А., Беляковский В.П., Шибистая Я.Н.Выборfunctional coatings. No. 2. pp. 76-84.оптимальных режимов плазменной обработки инструмента из твердых сплавов // Техно-Samotugin S.S., Kudinova E.V., Khristenko O.A., Belyakovsky V.P., Shibistaya Ya.N. 2018,логия машиностроения. 2018. № 7. С. 30-34.“The choice of optimal modes of plasma processing of tools made of hard alloys”, Technology ofДворник М.И., Михайленко Е.А. Использование недостатка углерода для создания нано-mechanical engineering. No. 7. pp. 30-34.структурного градиентного твердого сплава // Бюллетень научных сообщений. 2018. №Dvornik M.I., Mikhailenko E.A. 2018, “The use of carbon deficiency to create a nanostructuredС. 22-27.gradient hard alloy”, Bulletin of scientific communications. No. 23. pp. 22-27.Богодухов С.И., Козик Е.С., Свиденко Е.В., Игнатюк В.Д. Термическая обработка непе-Bogodukhov S.I., Kozik E.S., Svidenko E.V., Ignatyuk V.D. 2019, “Heat treatment of nonsharpenableретачиваемых пластин из твердого сплава Т15К6 непрерывным лазерным излучением //plates made of T15K6 hard alloy by continuous laser radiation”, HardeningУпрочняющие технологии и покрытия. 2019. Т. 15. № 1 (169). С. 26-30.technologies and coatings. Vol. 15. No. 1 (169). pp. 26-30.Быстров В.А. Эффективность упрочнения твердым сплавом сменных деталей металлур-Bystrov V.A. 2018, “Efficiency of hardening with a hard alloy of replaceable parts ofгических агрегатов // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2018.metallurgical aggregates”, Izvestia of higher educational institutions. Ferrous metallurgy. Vol.Т. 61. № 12. С. 939-947.No. 12. pp. 939-947.Latypov R.A., Latypova G.R., Ageev E.V., Altukhov A.Y., Ageeva E.V. Elemental compositionLatypov R.A., Latypova G.R., Ageev E.V., Altukhov A.Y., Ageeva E.V. 2017, “Elementalof the powder particles produced by electric discharge dispersion of the wastes of a VK8 hardcomposition of the powder particles produced by electric discharge dispersion of the wastes ofalloy // Russian metallurgy (Metally). 2017. Т. 2017. № 12. С. 1083-1085.a VK8 hard alloy”, Russian metallurgy (Metally). Vol. 2017. No. 12. pp. 1083-1085.Ageev E.V., Ugrimov A.S., Latypov R.A. Metallurgical features of the manufacture of hardalloyAgeev E.V., Ugrimov A.S., Latypov R.A. 2016, “Metallurgical features of the manufacture ofpowders by electroerosive dispersion of a T15K6 alloy in butanol // Russian metallurgyhard-alloy powders by electroerosive dispersion of a T15K6 alloy in butanol”, Russian metallurgy(Metally). 2016. Т. 2016. № 12. С. 1155-1157.(Metally). Vol. 2016. No. 12. pp. 1155-1157.Ageev E.V., Ageeva E.V., Latypov R.A. Investigation into the properties of electroerosiveAgeev E.V., Ageeva E.V., Latypov R.A. 2015, “Investigation into the properties of electroerosivepowders and hard alloy fabricated from them by isostatic pressing and sintering // Russianpowders and hard alloy fabricated from them by isostatic pressing and sintering”, RussianJournal of Non-Ferrous Metals. 2015. Т. 56. № 1. С. 52-62.Journal of Non-Ferrous Metals. T. 56. No. 1. pp. 52-62.Кочергин С.А., Моргунов Ю.А., Саушкин Д.Т. Конечно-элементное моделирование про-Kochergin S.A., Morgunov Yu.A., Saushkin, D.T. “Finite element modeling of the process ofцесса искрового плазменного спекания режущих пластин // СТИН. 2015. № 10. С. 28-32.spark plasma sintering inserts”, STIN. No. 10. pp. 28-32.Смирнов А.В., Юшин Д.И., Кузнецов В.А. Моделирование искрового плазменного спека-Smirnov A.V., Yushin D.I., Kuznetsov V.A. 2016, “Modeling of spark plasma sintering: goals,ния: цели, задачи, проблемы и пути их решения // Молодой ученый. 2016. № 25 (129). С.objectives, problems and solutions”, Young scientist. No. 25 (129). pp. 66-72.-72.Zabelin D.A., Chaynikova A.S., Kachaev A.A., Osin I.V., Grashchenkov D.V. 2019, “Synthesis,Забелин Д.А., Чайникова А.С., Качаев А.А., Осин И.В., Гращенков Д.В.Синтез, структу-structure and properties of ceramics based on aluminum oxynitride (ALON) obtained by sparkра и свойства керамики на основе оксинитрида алюминия (AlON), полученной методомplasma sintering”, Proceedings of VIAM. No. 6 (78). pp. 13-19.искрового плазменного спекания // Труды ВИАМ. 2019. № 6 (78). С. 13-19.Pristinsky Yu.O., Peretyagin N.Yu., Kuznetsova E.V., Peretyagin P.Yu. 2019, “Comparison ofПристинский Ю.О., Перетягин Н.Ю., Кузнецова Е.В., Перетягин П.Ю. Сравнение меха-mechanical properties of vk6 hard alloys obtained by the traditional method and spark plasmaнических свойств твердых сплавов ВК6, полученных традиционным методом и искровымsintering”, Bulletin of Mechanical Engineering. No. 9. pp. 51-54.плазменным спеканием // Вестник машиностроения. 2019. № 9. С. 51-54.Ageev E.V., Latypov R.A., Ageeva E.V. 2014, “Investigation of the properties of electroerosiveАгеев Е.В., Латыпов Р.А., Агеева Е.В. Исследование свойств электроэрозионных порош-powders and hard alloy obtained from them by isostatic pressing and sintering”, News of higherков и твердого сплава, полученного из них изостатическим прессованием и спеканием //educational institutions. Non-ferrous metallurgy. No.6. pp. 51-55.Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. – 2014. – №6. – С. 51–55.Ageeva E.V., Horyakova N.M., Ageev E.V. 2014, “Morphology and elemental composition ofАгеева Е.В., Хорьякова Н.М., Агеев Е.В. Морфология и элементный состав медных элек-copper electroerosive powders suitable for sintering”, Bulletin of Mechanical Engineering. No.троэрозионных порошков, пригодных к спеканию // Вестник машиностроения. 2014. №10.pp. 66-68.С. 66–68.Ageeva E.V., Ageev E.V., Vorobyev E.A. 2014, “X-ray spectral microanalysis of powder obtainedАгеева Е.В., Агеев Е.В., Воробьев Е.А. Рентгеноспектральный микроанализ порошка, по-from high-speed steel waste by electroerosive dispersion in kerosene”, Vestnik mashinostroeniya.лученного из отходов быстрорежущей стали электроэрозионным диспергированием в ке-No.11. pp. 71-72.росине // 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., Хорьякова Н.М., Агеев Е.В. Исследование формы и морфологии электро-electroerosive copper powders obtained from waste”, Vestnik mashinostroeniya. No.8. pp. 73-75.эрозионных медных порошков, полученных из отходов // Вестник машиностроения. 2014.Ageeva E.V., Horyakova N.M., Ageev E.V. 2014, “Investigation of the size distribution of№8. С. 73–75.microparticles in powders obtained by electroerosive dispersion of copper waste”, VestnikАгеева Е.В., Хорьякова Н.М., Агеев Е.В. Исследование распределения микрочастиц поMashinostroeniya. No. 9. pp. 63-64.размерам в порошках, полученных электроэрозионным диспергированием медных отходовAgeev E.V., Ageeva E.V., Vorobiev E.A. 2014, “Particle size and phase composition of the// Вестник машиностроения. 2014. №9. С. 63–64.powder obtained from tungsten-containing wastes tool materials by electroerosion dispersionАгеев Е.В., Агеева Е.В., Воробьев Е.А. Гранулометрический и фазовый составы порошка,in kerosene”, Strengthening technologies and coatings. №4(112). pp. 11-14.полученного из вольфрамсодержащих отходов инструментальных материалов электроэро-Ageeva E.V. Ageev E.V., Vorob’ev E.A. 2015, “Analysis of the shape and morphology ofзионным диспергированием в керосине // Упрочняющие технологии и покрытия. 2014.the powder particles obtained from tungsten-containing wastes by electroerosion dispersion№4(112). С. 11–14.in kerosene”, Journal of mechanical engineering. No. 7. pp. 72-73.Агеева Е.В., Агеев Е.В., Воробьев Е.А. Анализ формы и морфологии частиц порошка,Агеева Е.В., Агеев Е.В., Воробьев Е.А. Анализ формы и морфологии частиц порошка,полученного из вольфрамсодержащих отходов электроэрозионным диспергированием вполученного из вольфрамсодержащих отходов электроэрозионным диспергированием вкеросине // Вестник машиностроения. 2015. №7. С. 72–73.керосине // Вестник машиностроения. 2015. №7. С. 72–73.

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