Кандидат технических наук, доцент кафедры естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля.
Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair of Science named after V.M. Finkel.
Novokuznetsk
Доктор технических наук, профессор кафедры металлургии черных металлов.
Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair of Ferrous Metallurgy.
Предложена модель электроэрозионного разрушения композиционных электровзрывных покрытий систем W – Cu, Mo – Cu, W – C – Cu, Mo – C – Cu, Ti – B – Cu и TiB2 – Cu в условиях искровой эрозии, происходящей при размыкании электрических контактов. Модель рассматривает испарение электродов под действием теплового потока, который возникает вследствие искрообразования при размыкании электрических контактов. При построении этой модели сопротивление электрических контактов во время испытаний находилось в интервале 40 – 50 мкОм. Модель строится в рамках задачи нагрева полупространства поверхностным нормальным импульсным источником тепла, равномерно распределенным по площади определенного радиуса и с определенной длительностью воздействия. Распределение энергии импульса во времени аппроксимировали прямоугольным импульсом. Решали уравнение теплопроводности в цилиндрической системе координат для плоского мгновенного источника тепла с учетом конечного времени импульса. По температуре поверхности определяли давление паров металла. В расчетах принимали напряжение на контактах 380 В, силу тока 3 А, время искрового разряда 150 мкс, радиус пятна контакта искрового разряда с поверхностью 152 мкм. В результате расчета определены температура поверхности электродов из чистого материала, температура поверхности электродов из композиционных покрытий, глубина слоя испарения электродов из чистых материалов, потеря массы композиционного покрытия после единичного импульса разряда, относительное изменение объемной электро-эрозионной стойкости электродов из чистых материалов, относительное изменение массовой электроэрозионной стойкости электродов из чистых материалов, относительное изменение объемной электроэрозионной стойкости электровзрывных композиционных покрытий, относительное изменение массовой электроэрозионной стойкости электровзрывных композиционных покрытий. Произведен расчет парциального состава элементов, входящих в композиционное покрытие. Полученные результаты хорошо совпадают с экспериментальными, особенно в тройных системах W – C – Cu, Mo – C – Cu и Ti – B – Cu. При сравнении с литературными данными наблюдается достаточно хорошая корреляция. Для двойных систем W – Cu, Mo – Cu причины отклонения состоят в приближениях модели.
In this paper, the authors propose a model of electroerosion destruction of composite electroexplosive coatings of W – Cu, Mo – Cu, W – Cu – Cu, Mo – Cu – Cu, Ti – B – Cu, and TiB2 – Cu systems underspark erosion that occurs when electrical contacts are opened. The model is associated with the evaporation of electrodes under the influence of heat flow, which arises from sparking when electrical contacts are opened. In constructing this model, the resistance of electrical contacts during the tests was in the range from 40 to 50 μΩ. The model was constructed in the framework of the problem of heating a half-space by a surface normal pulsed heat source uniformly distributed over an area of a certain radius and with certain duration of action. Distribution of the pulse energy in time was approximated by a rectangular pulse. The heat equation was solved in a cylindrical coordinate system for a plane instantaneous source with allowance for a finite time of the pulse. The vapor pressure of the metal was determined from the surface temperature. The calculations were carried out at a voltage of 380 V, a current of 3 A, a spark discharge time of 150 μs and a radius of the contact spot of a spark discharge with a surface of 152 μm. As a result, there were determined: the surface temperature of electrodes from pure metal, the surface temperature of electrodes from composite coatings, the depth of the evaporation layer of electrodes from pure materials, the loss of mass of the composite coating after a single discharge pulse, the relative change in the volumetric electroerosion resistance of electrodes from pure materials, durability of electrodes from pure materials, relative change in volumetric erosion resistance of electroexplosive composite coatings and the relative change in mass spark resistance of electroexplosive composite coatings. The partial composition of the elements included in the composite coating was calculated. The obtained results are in good agreement with the experimental results, especially in the W – C – Cu, Mo – C – Cu and Ti – B – Cu ternary systems. Comparison with data from the literature has a fairly good degree of correlation. Deviations for the binary W – Cu, Mo – Cu systems have causes in the model approximations.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.