Вдосконалення технології виготовлення матеріалів триботехнічного призначення із відходів машинобудівного виробництва

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЛУЦЬКИЙ національНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 621.762.2: 669.018.24: 620.178

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Вдосконалення технології виготовлення матеріалів триботехнічного призначення із відходів машинобудівного виробництва

Спеціальність 05.02.01 - матеріалознавство

Гальчук Тетяна Никифорівна

Луцьк - 2011

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Луцькому національному технічному університеті на кафедрі комп'ютерного проектування верстатів та технологій машинобудування.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Рудь Віктор Дмитрович, Луцький національний технічний університет, м. Луцьк, завідувач кафедри комп'ютерного проектування верстатів та технологій машинобудування

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, старший науковий співробітник Штерн Михайло Борисович, Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України, м. Київ,

завідувач відділом мікромеханіки, реології та обробки тиском порошкових та композиційних матеріалів;

кандидат технічних наук , доцент Дробот Ольга Савівна, Хмельницький національний університет, м. Хмельницький, доцент кафедри зносостійкості та надійності машин.

Захист відбудеться „30” березня 2011р. о 11⁰⁰ год на засіданні спеціалізованої вченої ради К 32.075.02 при Луцькому національному технічному університеті за адресою: 43018, м. Луцьк, вул. Львівська, 75.

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Луцького національного технічного університету за адресою: 43018, м. Луцьк, вул. Львівська, 75.

Автореферат розіслано „ 26 ” лютого 2011р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради К 32.075.02 кандидат технічних наук, доцент Гусачук Д.А.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. На даний час, в умовах ринкової економіки, в машинобудуванні поставлені високі вимоги до виробництва деталей: зниження працемісткості виготовлення і витрат матеріалів, підвищення їх експлуатаційних властивостей. Сучасний етап технологічного розвитку в сфері механообробки характеризується низьким коефіцієнтом використання матеріалу, що не перевищує в середньому 30%. При цьому коефіцієнт використання металовідходів в середньому становить 20%. Тому раціональним є повернення їх у виробництво, зокрема методом порошкової металургії. Аналіз стану вторинних ресурсів - відходів виробництв металооброки - показує, що тільки 20% з них утворюються у вигляді шматкових відходів. Основну масу металовідходів складає стружка - потенційне джерело сировини для виробництва металопорошків. На заводах порошкової металургії використовують технології утилізації стружки і прокатної окалини металургійних підприємств, які після розплаву розпиляються в порошок із заданими фізико-хімічними і технологічними властивостями. Порошок після пресування і спікання перетворюється в готові деталі.

Водночас на підприємствах машинобудівної галузі в результаті механічної обробки шарикопідшипникових сталей утворюється значна кількість металічних відходів - шліфувальних шламів. На даний момент шламові відходи не утилізуються, хоча мають високу однорідність за хімічним складом та властивостями. Десятки тисяч тонн цих відходів вивозиться на захоронення, що призводить до забруднення ґрунту та гідросфери. Вирішення задачі утилізації дозволяє повернути у виробництво сировину, з високим вмістом легуючих елементів, для порошкової металургії та вирішити проблему накопичення шламових відходів з точки зору екології.

У зв'язку з цим актуальним є вирішення питання використання диспергованих металовідходів для виробництва порошків безпосередньо в місцях їх утворення шляхом організації дільниць отримання металічних порошків і виготовлення на їх основі порошкових виробів.

Технологічний процес отримання порошку легованої сталі ШХ15 із шліфувальних шламових відходів, розроблений в Луцькому національному технічному університеті, тривалий час був незатребуваний виробництвом. Це пов'язано із нестабільністю хімічного складу порошку сталі, отриманого із різних партій шліфошламу. Також такий порошок має неметалічні домішки, несферичну форму металічних часток, високу твердість порошку, незадовільні технологічні властивості. Тому виникла необхідність пошуку найбільш прийнятних режимів переробки шламових відходів. Крім того, на даний час необхідно розширити області використання порошків, виходячи із рівня властивостей спечених виробів.

Вибір деталей для виготовлення методом порошкової металургії здійснюють із врахуванням сучасних тенденцій розвитку порошкової металургії - зведення до мінімуму кінцевої механічної обробки. Безвідходна консолідація порошкових шихт у вироби за допомогою операцій пресування та спікання реалізує одночасно ресурсозберігаючий та екологічний потенціал порошкової металургії.

Порошки сталі ШХ15, отримані зі шліфошламів, можуть використовуватися для виготовлення деталей конструкційного, антифрикційного і фрикційного призначення, деталей для електротехнічної промисловості, які в даний час виготовляються із порошків заліза та графіту. Найбільш доцільним, з цієї точки зору, може бути виготовлення деталей простої форми для масового виробництва, наприклад, таких як втулки ковзання, підшипники ковзання, контакти струмоприймачів тощо.

Саме тому цікавим та перспективним з наукової та практичної точки зору є рішення певних проблем ресурсозбереження, підвищення продуктивності, поліпшення екології за рахунок утилізації шліфувальних шламів металообробки, виготовлення та використання виробів з металічної складової у вигляді порошку легованої сталі.

Зв'язок роботи з науковими роботами, програмами, планами, темами. Робота є закінченим дослідженням, яке виконувалось у Луцькому національному технічному університеті в рамках державних науково-дослідних робіт за темами: „Дослідження та впровадження у виробництво технології переробки відходів підшипникового виробництва” (держ. реєстр. № 2356-97), „Вдосконалення технології та обладнання для виготовлення фільтруючих матеріалів з промислових відходів” (держ. реєстр. №0105U000806) та „Розробка теоретичних основ консолідації в сучасному матеріалознавстві” (держ. реєстр. № 0103U000279), а також господарських науково-дослідних робіт за темами: „Дослідження технологічних режимів отримання порошків із шліфувальних шламів” (№ 5008), „Дослідження та впровадження у виробництво технології переробки відходів підшипникового виробництва” (№ 6112).

Автор дисертації брав безпосередню участь у виконанні вказаних тем як виконавець.

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є розв'язання науково-виробничої задачі раціонального використання відходів машинобудівного виробництва шляхом оптимізації складу і створення матеріалів для виготовлення виробів триботехнічного призначення.

Для досягнення мети необхідно було вирішити такі наукові і практичні завдання:

1. Розробити технологічну схему отримання порошкового матеріалу із підшипникового шламу та дослідити його фізико-технологічні властивості.

2. Провести теоретичні дослідження існуючих математичних моделей подрібнення матеріалів та оптимізувати технологію подрібнення порошків сталі ШХ15.

3. Провести комплекс теоретичних та експериментальних досліджень вібраційного подрібнення порошків сталі ШХ15 та визначити закономірності ущільнення порошкових матеріалів під дією вібрацій.

4. Дослідити вплив технологічних параметрів і складу початкової шихти на структуру, міцність та триботехнічні характеристики спечених матеріалів, отриманих із переробленого шламу сталі ШХ15, а також композитів із порошків даної сталі з добавками міді і графіту.

5. Розробити композиційний матеріал триботехнічного призначення на основі порошку сталі ШХ15, отриманого із відходів шліфошламів.

Об'єкт дослідження - процес отримання порошків сталі ШХ15 із шліфошламів з оптимальними технологічними властивостями для виготовлення з них деталей триботехнічного призначення.

Предмет дослідження - закономірності подрібнення порошків сталі ШХ15 та триботехнічні властивості композиційних матеріалів на їх основі.

Методологія і методика досліджень. Робота виконана з використанням шліфувальних шламів та металічної фракції, виділеної з них, рівнянь кінетики подрібнення, композиційних порошкових матеріалів на основі порошку сталі ШХ15. Під час виконання роботи використовувались сучасні методи, прилади та обладнання. Результати досліджень опрацьовані методами математичної статистики.

Наукова новизна одержаних результатів. Наукову новизну дисертаційної роботи становлять такі результати:

· розроблена технологічна схема одержання матеріалу у вигляді стального порошку із шліфошламів з покращеними властивостями завдяки додатковим операціям обкочування та подрібнення. Отриманий порошок містить 94,5 - 97,3% заліза і мінімальну кількість домішок. Хімічний склад і технологічні властивості одержаних порошків дозволяють використовувати їх для виготовлення деталей методом порошкової металургії (патент України на винахід № 63558 А);

· доведено, що більш достовірно процес подрібнення порошків описується двопараметричними кінетичними рівняннями В. Товарова, Ж. Гундерманна, К. Разумова;

· вперше на основі кінетичного рівняння К.А. Разумова розроблені рекомендації щодо прогнозування гранулометричного складу порошків сталі ШХ15 та заліза ПЖР-3М, шляхом встановлення оптимальних режимів обкочування-подрібнення;

· вперше проведені систематичні дослідження міцності та триботехнічних властивостей спечених матеріалів на основі порошку сталі ШХ15, отриманого із шліфошламів з добавками міді та графіту.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблено технологічну схему фінішної обробки підшипникового шламу, що дозволяє, як показали дослідження, отримати високоякісний металевий порошок із необхідними фізико-технологічними властивостями, що має частинки порошку регулярної форми і розмірів.

Встановлено, що порошок відновлений в ендогазі та вакуумі, не поступається за своїми параметрами аналогічним порошкам, відновленим у середовищі водню. Запропоновано відновлення порошку сталі ШХ15 отриманого із шліфошламів проводити в ендогазі, що не потребує додаткових витрат та зменшує собівартість продукції.

На основі проведених досліджень рекомендовані такі технологічні параметри отримання композиційного матеріалу сталь ШХ15 - графіт - мідь: тиск пресування 400-800 МПа і температура спікання - 1200 ⁰С. На базі отриманого порошку сталі ШХ15 розроблено антифрикційний матеріал для втулки ковзання. Промисловим випробуванням на ВАТ ЛуАЗ (м. Луцьк), ВАТ ЛПЗ (ПАТ «SKF-Україна», м. Луцьк) та ВАТ „Ковельсільмаш” (м. Ковель) підтверджено, що міцність та надійність втулок ковзання відповідає діючим стандартам, ресурс працездатності збільшується у 2-2,5 рази. Річний економічний ефект від впровадження технології виготовлення втулок ковзання становить 973 000 грн. Частка автора становить 15% (145 950 грн / рік).

Особистий внесок здобувача. Постановка завдань і вибір методичних підходів до проведення досліджень зроблені науковим керівником за безпосередньої участі дисертанта. В дисертацію включено лише наукові результати, які отримані дисертантом особисто. В опублікованих разом із співавторами наукових працях внесок дисертанта полягає в наступному:

· розробка технології переробки шліфувального шламу сталі ШХ15 та визначення властивостей порошку, отриманого з нього [2,5,9,11,15];

· визначення механічних та триботехнічних характеристик виробів на основі порошку сталі ШХ15, отриманого із шліфошламів [6,13,14];

· аналіз та експериментальна перевірка математичних одно- і двопараметричних моделей подрібнення матеріалів для опису процесу подрібнення металевих порошків сталі ШХ15, які отримані після утилізації відходів підшипникового виробництва [7,12].

Обґрунтованість та достовірність отриманих в дисертації результатів та зроблених висновків забезпечені використанням сучасних методик дослідження, статистичною обробкою експериментальних даних та їх інтерпретацією, яка узгоджується з основними положеннями трибоматеріалознавства.

Апробація результатів дисертації. Основні результати, представлені в дисертації, доповідались та обговорювались на науково-технічній конференції „Ресурсо- и энергосберегающие технологии в машиностроении” (м. Одеса, 1995 р.), міжнародному семінарі „Реологічні моделі та процеси деформування пористих і композиційних матеріалів” (м. Луцьк, 1999 р.), V міжнародній науковій конференції „Математичні проблеми механіки неоднорідних структур” (м. Львів, 2000 р.), міжнародній конференції „Электрические контакты и электроды (ЭК-2007)” (АР Крим, Кацивелі, 2007 р.), IV міжнародній науково-технічній конференції „Современные проблемы машиностроения” (Росія, м. Томськ, 2007 р.), ІІІ,V, VІ міжнародних конференціях „Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследования, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации изделий ” (АР Крим, Кацивелі 2004 р., Жуковка 2008 р., Понізовка 2010р.), VIII Всеукраїнській молодіжній науково-технічній конференції „Машинобудування країни очима молодих: прогресивні ідеї - наука - виробництво” (м. Луцьк, 2008 р.), Х міжнародній науково-технічній конференції „Прогресивна техніка та технологія - 2009” (м. Севастополь, 2009 р.), ІІ міжнародній науково-технічній конференції „Теоретичні і експериментальні дослідження в технологіях сучасного матеріалознавства та машинобудування” (м. Луцьк - Світязь, 2009 р.).

Публікації. За темою дисертації автором та за його участі опубліковано 22 наукові праці. Список із 15 основних праць наведено в авторефераті з них 8 статей у фахових виданнях, 6 тез у матеріалах міжнародних науково-технічних конференцій та семінарів, отримано патент України на винахід.

Структура та об'єм дисертації. Дисертація складається зі вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. Матеріал, викладений на 133 сторінках машинописного тексту, містить 59 рисунків, 23 таблиці, список використаних джерел зі 115 найменувань, додаток. Загальний обсяг дисертації - 156 сторінок.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність вибраної теми дослідження, мети і завдань, викладено наукову новизну і практичну цінність отриманих результатів.

У першому розділі дано характеристику тертю, зношуваності, розглянуто фактори, що впливають на зносостійкість матеріалів. Проведений огляд наукової літератури показав, що підвищити основні експлуатаційні властивості спечених композиційних матеріалів триботехнічного призначення можливо замінивши залізну основу на сталеву, у вигляді порошків легованих сталей, отриманих із відходів металообробки. Коротко розглянуті загальні закономірності впливу величини частинок порошку на властивості пористої заготовки.

В результаті проведеного аналізу технологічних процесів отримання металевого порошку із шліфувальних шламів показано, що вони не набули широкого практичного застосування у зв'язку з низькими технологічними властивостями отриманих порошків сталі ШХ15. Однак вони можуть бути основою для розробки нових ресурсозберігаючих технологій, що дозволяє вирішувати задачу пошуку дешевих та доступних видів сировини. На основі проведеного огляду літературних даних і відповідно до поставленої мети сформульовано основні завдання роботи.

У другому розділі описані методики та обладнання для проведення експерименту.

В якості початкового матеріалу використовували шліфувальний шлам сталі ШХ15 ГОСТ 801-78, що містить значну кількість оксидів заліза та хрому, продуктів абразивного зносу шліфувальних кругів, а також різних масел, штучних рідин, води, що входять до складу МОР (мастильно-охолоджувальної рідини). Для дослідження використовували два види шламу: шлам після обробки сталі в стані поставки - С (становить 70% об'єму всієї обробки шліфуванням) та шлам після шліфування загартованих деталей (становить 30% об'єму всієї обробки шліфуванням) - З, також суміш цих шламів C+З у співвідношенні 70%:30%.

Відпал проводили у модернізованій пічці конструкції Інституту газу НАН України в атмосфері продуктів розкладання МОР шліфувальних шламів, температура в робочій зоні - 400 - 850 ⁰С.

Сепарацію проводили за допомогою магнітного сепаратора ЭСШ-500. Розмел проводили у лабораторному кульовому млині спеціальної конструкції із внутрішнім діаметром 170мм. В якості розмольних тіл використовувались сталеві кулі 23мм та 32мм. Масове співвідношення порошку і кульок 1:0,75. Коефіцієнт заповнення барабана - 0,5.

Форму частинок порошку визначали за ГОСТ 18318-73. Характер розвиненості поверхонь часток, розподіл структурних складових в об'ємі матеріалу досліджували на модульному комплексі Dimic 1000.

Гранулометричний склад порошку досліджували методом ситового аналізу згідно ГОСТ 18318-94. Технологічні властивості порошку сталі ШХ15 - насипну густину, текучість, пікнометричну густину, ущільнення порошку визначали за стандартними методиками. Щільність утрушування визначали на гідравлічному вібростолі: частота вібрацій - 22,3 Гц, час ущільнення - 15 с. Пресування зразків здійснювали за схемою одновісного пресування. Регулювання пористості зразків здійснювали при постійній масі (m=15 г) за рахунок змінного тиску 200-800 МПа.

Композиції на основі порошку сталі ШХ15 готували із використанням порошків міді ПМС-1 ГОСТ 4960 - 75 та графіту ГС 4 ГОСТ / ТУ - 8295. Суміш початкових порошків перемішували у вібромлині протягом 1,5-2 годин і пресували на гідравлічному пресі при тиску 200-800 МПа. Зразки спікали у вакуумі: температура спікання 1100-1250 ⁰С, час спікання 2 години з моменту встановлення заданої температури.

Механічні характеристики визначалися стандартними методами: мікротвердість - на мікротвердомірі ПМТ-3 при навантаженні 1Н, твердість за Віккерсом - на твердомірі ПТ-7Р-1ПС при навантаженні 50 Н; випробування на стиск на розривній машині ИР 5047-50, швидкість навантаження 17 мкм/с. Границя міцності визначалася за кривими деформування в координатах у-е. За критерій руйнування прийнято появу перших тріщин на бокових поверхнях зразка. Для вивчення триботехнічних характеристик матеріалів використовували лабораторну дослідницьку машину моделі СМЦ-2. Дослідження проводили за схемою з відкритим кінематичним контуром, коли один із взірців нерухомий, в режимах граничного тертя і без змащення за схемою контакту вал-вкладиш.

У третьому розділі розроблено технологічну схему отримання якісного порошку сталі ШХ15 із підшипникового шламу. У процесі дослідження властивостей порошків після термічної обробки та магнітної сепарації було встановлено, що вони мають незадовільні хімічні, фізичні та технологічні властивості. Перш за все це пов'язано з формою часток порошку. Проведеним хімічним аналізом встановлено, що порошок містить 94,5-97,3% заліза і мінімальну кількість домішок (оксидів, абразиву, компонентів МОР). Вміст вуглецю та сірки в цих порошках значно вищий, ніж у сталі ШХ15, особливо для порошку - С, що пов'язане із наявністю забруднень у порошку та залишків МОР.

Аналіз впливу терміну зберігання шламу на ділянці показує, що гранулометричний склад порошків, а отже, форма і розміри частинок металевої фракції змінюються залежно від часу зберігання. Кількість частинок, для порошків - З, великої фракції (1,6-1,0 мм) зменшується в середньому на 20-25% і для дрібних фракцій (0,05-0,0 мм) на 30-40%. Інша закономірність спостерігається для порошків - С. Кількість частинок великої фракції (1,6-1,0 мм) зменшується на 80-85%. В той же час кількість частинок дрібної фракції (0,05-0,0 мм) збільшується на 35-40%. Дослідження процесу утворення частинок порошку під час шліфування свідчить, що під час зберігання шламу на ділянці відстою в першу чергу окислюються субмікронерівності та виступи від шорсткості на поверхні частинок порошку.

Отриманий порошок є дисперсною системою, яка складається з частинок різної величини. Біля 70% частинок порошку мають осколкову форму та деформовані в різних напрямках, з сильно розгалуженою поверхнею. Приблизно 25-30% частинок порошку мають тонку голкоподібну форму, деформовану в різних напрямках. Подекуди спостерігаються також пластинчасті частинки порошку.

Для порошків після магнітної сепарації: насипна густина - 1,54 г/см³, текучість є практично нульовою, кут дійсного нахилу - 40⁰, що пояснюється, перш за все, формою та розмірами частинок порошку, оскільки їх питома поверхня дуже велика, а шорсткість ускладнює їх взаємне переміщення.

Для зміни форми частинок порошку запропоновано проведення додаткової обробки порошку - подрібнення-обкочування, під час якого одночасно відбувається наклепування частинок порошку. Для його зняття застосовували відновлювальний відпал у захисному середовищі водню та ендогазу.

Форма частинок порошку стає більш овальна, не має гострих кутів і тонких нитковидних ділянок.

Форма частинок порошку після відновлювального відпалювання змінюється незначною мірою. Зміна форми часток на цьому етапі технологічного процесу обумовлена вигорянням залишків МОР, газів та оксидів, які містяться в закритих порах первинних часток і які „відкрилися” в результаті їх подрібнення.

За результатами аналізу гранулометричного складу, переважна кількість частинок порошку містяться в діапазоні фракцій -0,2...+0,05. Це забезпечується режимом, який, з одного боку, виправляє форму часток і, з другого - їх подрібнює. Досягається він частотою обертання млина (0,75...0,8)=77,1хв^-1, де .

Подрібнення часток порошку здійснюється за двома механізмами.

Перший - крихке руйнування, якому сприяє наявність залишків абразивних матеріалів у вигляді включень на поверхні частинок, що виступають як концентратори напруг. Реалізація цього механізму забезпечується ударною дією куль.

Другий - пов'язаний з пластичними деформаціями частинок порошку і зумовлений стираючою дією сталевих куль.

За рахунок зміни форми частинок порошку покращуються його технологічні властивості: насипна густина 2,1-2,3 г/см³, пікнометрична густина збільшується (з 6,12г/см ³ до 6,86 г/см³), текучість порошку визначена через кут дійсного нахилу - 30⁰. В результаті дослідження встановлено, що після відновлення гранулометричний склад та насипна густина порошку практично не змінюються. Відновлені порошки за хімічним складом в основному наближені до складу підшипникової сталі.

З метою прогнозування за оптимізацією технології подрібнення проведено перевірку зміни подрібнення залишку порошку від його кількості в млині.

Доведено, що найбільш точно процес подрібнення порошку сталі ШХ15, отриманого із шліфошламів, з частинками, деформованими в різних напрямах, із сильно розгалуженою поверхнею, математично описує рівняння кінетики проф. К.А. Разумова. Дане рівняння ґрунтується на припущенні про пряму пропорційність залежності між продуктивністю млина і кількістю крупного класу: , де R - кількість великого не подрібненого класу в матеріалі подрібнення, що рівне залишку на ситі до моменту часу t, % або долі од.; t - час подрібнення; k - постійний параметр, що залежить від умов подрібнення та властивостей матеріалу, який подрібнюється; m - відносна подрібнюваність залишку, тобто відношення подрібнюваності залишку в любий момент часу до подрібнюваності в початковий момент.

Параметр характеризує властивості подрібнювального матеріалу (міцність і подрібнюваність) і сам процес, його значення для даного матеріалу і класу є сталим. Параметр характеризує швидкість подрібнення в початковий момент, визначає нахил кінетичної кривої до осі абсцис на початку процесу і, як наслідок цього, вигляд кривої впродовж інших періодів подрібнення. Параметр k прямим чином залежить від розмірів млина, способу подрібнення, набору і величини куль і т.п.

Правомірність використання рівняння кінетики проф. К.А. Разумова перевірялося для різних класів порошків сталі ШХ15. Було доведено, що вони адекватно описують процес подрібнення, як для окремих класів так і для порошків без попередньої класифікації.

Відхилення між розрахунковими та експериментальними даними є мінімальними, в середньому до 1%. Встановлено, що результати подрібнення не залежать від розмірів розмельних тіл за умови подрібнення з однаковим їх масовим числом, при однакових режимах та часі подрібнення. Таким чином подрібнення порошку здійснюється за рахунок частинок великих розмірів (фракція1,6-1,0) і меншою мірою частинок середніх розмірів. Це призводить до більш однорідного складу шихти за розмірами і формою. Практично 90% частинок перебувають в діапазоні -0,063 + 0,05 мм, оскільки форма частинок стає наближеною до регулярної.

Для інтенсифікації процесу подрібнення на обертальний рух млина накладали вібрації. Для цього було виготовлено спеціальний пристрій в якому реалізовано процес подрібнення порошку за умови поєднання обертального руху млина, із розмольними тілами, з вібрацією. Під час вібраційного обкатування-подрібнення проходить інтенсивне перемішування порошку із розмольними тілами, порошок більш рівномірно перерозподіляється між кульками та ймовірність руйнування частинок порошку зростає. В результаті розподіл порошку за фракціями є більш рівномірний. Накладання вібрації пришвидшує процес подрібнення в 1,5-2 рази за рахунок стираючої та ударної сили розмелюючих тіл.

У четвертому розділі вивчали структуру і фізико-механічні властивості композиційних матеріалів на основі порошку сталі ШХ15, а також вплив на них технологічних параметрів: тиску пресування, температури спікання, середовища спікання та інші, введення до складу композиту додаткових структурних складових та їх вплив на властивості основи порошкового композиту.

Встановлено, що в результаті особливої геометричної форми частинок порошку та їх підвищеної твердості, матеріали із порошку сталі ШХ15 мають високу пористість, що призводить до збільшення усадки при спіканні. Із зростанням температури спікання усадка збільшується, а пористість матеріалу незначно зменшується (табл. 1). Саме висока пористість та низькі механічні властивості спеченої сталі ШХ15 зумовлюють її інтенсивне зношування під час тертя. Введення 1% міді не впливає суттєво на зміну густини пресовки, а 3% міді покращує процес ущільнення порошку і підвищує густину пресовки (табл.2).

Таблиця 1 Фізико-механічні характеристики спеченого матеріалу із шламового порошку сталі ШХ15

Температура спікання, 0С	Усадка У=1-Vп.с./Vп.п	Пористість після спікання, %	Густина після спікання, г/см3	НV
1150	0,023	35	5,20	320
1200	0,025	31	5,45	608
1250	0,054	28	5,85	826

Таблиця 2 Густина спресованих зразків

Склад	ШХ15	ШХ15+1 % Сu	ШХ15+3%Сu
Густина, г/см3	5,98	6,00	6,18
Пористість, %	32	28	20

Вплив тиску пресування і температури спікання на густину, мікроструктуру і механічні властивості спечених композитів досліджувався на початковій шихті: 94% порошок сталі ШХ15 - 2% графіту - 4% міді.

В результаті дослідження було встановлено, що введення графіту і міді в стальний порошок знижує пористість пресовки, збільшує твердість спечених зразків і усадку в процесі спікання, змінює фазовий склад і, в результаті, покращує механічні властивості. Температура спікання вказаного композиту несуттєво впливає на його механічні властивості.

Визначення допустимої границі нормального тиску під час тертя ковзання для спеченої сталі ШХ15 без змащування показало, що коефіцієнт тертя повільно зменшується із збільшенням нормального навантаження, у зв'язку із зменшенням модуля зсуву поверхневих шарів в результаті фрикційного нагрівання.

Величина зношування при збільшенні тиску зростає синхронно із зменшенням коефіцієнта тертя. Температура спікання при цьому не має суттєвого впливу на величину зношування.

Для композиту сталь ШХ15 - мідь - графіт коефіцієнт тертя послідовно зменшується із збільшенням номінального тиску під час тертя аналогічно спеченій сталі ШХ15. Однак він є менший від коефіцієнта тертя спеченої сталі ШХ15 при однакових тисках, внаслідок наявності графіту і цементиту в структурі композиту. Саме наявність цих структурних складових і зменшення пористості, яка регулюється тиском пресування, підвищують зносостійкість композиту в порівнянні із зносостійкістю сталі ШХ15.

Встановлено, що коефіцієнт тертя майже не залежить від тиску пресування, а інтенсивність зношування послідовно зменшується. Більш висока температура спікання дещо збільшує зносостійкість і практично не впливає на коефіцієнт тертя.

На основі результатів дослідження в цілях виявлення оптимального складу композитів на основі порошку сталі ШХ15 та його впливу на триботехнічні характеристики використаний метод математичного планування активного експерименту із врахуванням таких факторів: х₁ - вміст порошку сталі ШХ15 в шихті, % (мас.); х₂ - вміст міді в шихті, % (мас.).; х₃ - вміст графіту в шихті, % (мас.); х₄ - величина тиску, МПа. В якості параметрів оптимізації вибрано Y₁ - коефіцієнт тертя та Y₂ - зношування, мкм/км.

Отримано рівняння регресій, що з високим ступенем адекватності описують залежність параметрів оптимізації від значень факторів, що варіюються:

Y₁=0,2925 + 0,0175Х₁ - 0,0325Х₂ - 0,0125Х₃ - 0,0325Х₄ - 0,0375Х₂₃.

Y₂=1268,75+406,25Х₁ + 218,75Х₄ -256,25 Х₁₂-331,25Х₁₃+306,25Х_23.

Оптимізовано склад композиційного порошкового матеріалу із порошку сталі ШХ15 з добавками міді та графіту: основа - порошок сталі ШХ15, отриманий із шліфошламів, вміст графіту 1-3% та міді 3-8% із задовільними триботехнічними характеристиками, що не поступаються традиційним матеріалам.

П'ятий розділ присвячений розробці технології отримання композиційних матеріалів триботехнічного призначення на основі раціонального поєднання структурних складових композиту.

Дослідження показали, що для композитів на основі порошку сталі ШХ15 з вмістом 3-8% міді та 1% графіту при малих степенях деформації (?3%) напруження лінійно залежить від деформації і досягає величини ? 600 МПа. Найбільшу границю міцності при стисканні ?3000 МПа має композиційний матеріал із вмістом порошку ШХ15 - 94%, міді - 5%, графіту - 1%.

Для композиційного матеріалу із вмістом вуглецю - 2% та вмістом порошку ШХ15 - 93%, міді - 5% при деформації 8% напруження складає 1200-1400 МПа. Це дає можливість прогнозувати більш високі експлуатаційні властивості виробів, виготовлених із матеріалу такого складу.

Подальше збільшення вмісту графіту до 3% в композиції не покращує досягнутих характеристик - межа пружності різко зменшилася і степінь допустимої деформації знизилася.

Встановлено, що таке зниження властивостей міцності викликане: утворенням великих пор, які сформувалися внаслідок рідкої фази евтектичного складу при спіканні; наявністю розшарування внаслідок великої кількості вільного графіту, частинки якого знижують міцність металічного каркаса, подібно порам.

Структура спечених матеріалів, що містять 1-3% графіту і 3-8% міді, є композицією із феритно-перлітною матрицею, структурно-вільним графітом і включеннями міді.

Структура зразків із вмістом 1% графіту складається із зерен фериту і перліту, частинок міді та графіту. Твердість після спікання складала НV ? 1800-2200МПа. Підвищення вмісту графіту до 2% насичує матеріал вуглецем, і структура матриці стає перлітною. Надлишок вуглецю утворює карбідну фазу, що розміщується у вигляді сітки по межі перлітних зерен. Твердість після спікання складала НV? 2100-2300 МПа. У разі збільшення вмісту графіту в початковій шихті до 3% структура матриці залишається перлітною, проте збільшується кількість карбідної фази порівняно із шихтою з 2% вуглецю. По межі зерен видно карбідну сітку і ділянки, на яких карбіди коагулюються у великі скупчення. Твердість після спікання складала НV? 2600 МПа.

Зміна вмісту міді суттєво не впливає на структуру спечених зразків. Розподіл пор, графіту, наявність цементитної сітки та характер зміни структури матеріалів із вмістом 3-8% міді аналогічні. Експериментально встановлено, що більш високу зносостійкість і найменший коефіцієнт тертя, який в середньому становить 0,09, мають композити із вмістом графіту 3%.

Отримані експлуатаційні характеристики пов'язані з твердістю спечених зразків (табл. 3). Таким чином триботехнічні характеристики спечених порошкових матеріалів в умовах середніх навантажень в більшій мірі залежать від твердості композиції. Саме цим вони подібні до литих однорідних сплавів.

Таблиця 3 Результати досліджень спечених композитів ШХ15-Сu-С на тертя

Вміст Сu в початкові шихті, %	Вміст С в початкові шихті, %	Твердість за Віккерсом, МПа	Коефіцієнт тертя	Об'ємне зношування, мкм3/м
5	1	1900	0,25	2Ч105
5	2	2150	0,15	0,43Ч105
3	2	2100	0,13	0,28Ч105
8	3	2300	0,09	0,12Ч105

Запропоновано технологічну схему отримання виробів триботехнічного призначення: тиск пресування 400-800 МПа, температура спікання 1200⁰С, вміст графіту - 2...3%, міді - 4...5%, порошок сталі ШХ15, отриманий із шламових відходів підшипникового виробництва - 94...92%.

Основні результати роботи і висновки

У дисертаційній роботі проведено дослідження структури та механічних властивостей композиційних матеріалів на основі порошку сталі ШХ15, отриманого переробкою шліфувальних шламових відходів підшипникового виробництва. Розглянуто вплив технологічних параметрів процесу на стадіях отримання порошку сталі, пресування і спікання на механічні і триботехнічні властивості спечених матеріалів. Обґрунтовано вибір атмосфери відновлювального відпалу порошку, спікання можливо проводити в будь-якому захисному середовищі. Дослідження механічних властивостей композитів з добавками міді і графіту дозволили встановити оптимальні параметри пресування, спікання і склад компонентів шихти, які забезпечують найкраще поєднання властивостей міцності та триботехнічних характеристик даних матеріалів. Прикладом успішної реалізації результатів дослідження є спечені матеріали, що мають високі триботехнічні характеристики. Наявність графіту в таких матеріалах забезпечує ефективну змащувальну дію. Регульована пористість дозволяє успішно використовувати рідке змащення, яке заповнює пори і, в міру зношування металу, витискається на поверхню спряження. Крім цього, у деталях високонавантажених вузлів тертя, що виготовлені із спечених матеріалів, зменшується коефіцієнт тертя, зростає твердість композиту, яка позитивно впливає на навантажувальну здатність.

1. Розроблено технологічну схему переробки підшипникового шламу для отримання високоякісного металевого порошку з частинками регулярної форми та розмірів. Порошки сталі ШХ15, отримані за розробленою схемою, мають у 1,5 рази вищі технологічні властивості порівняно з аналогічними порошками, отриманими за традиційною технологією.

2. В результаті аналізу величин, що характеризують хімічний склад, фізичні і технологічні властивості сталевого порошку, отриманого із шліфошламів відновленням у атмосфері ендогазу, встановлено, що вони не поступаються за своїми параметрами аналогічним порошкам, відновленим у середовищі водню. Доцільність відновлення порошків в атмосфері ендогазу зумовлена також наявністю та великим досвідом експлуатації на підшипникових заводах установок виробництва ендогазу для створення безокисної атмосфери в печах термічної обробки деталей підшипників. У зв'язку з цим вибір ендогазу в якості відновлювальної атмосфери міг би суттєвим чином вплинути на прискорення організації дільниці для виробництва металевого порошку із шліфувальних шламів в умовах ПАТ „SKF -Україна”.

3. Доведено, що найбільш точно процес подрібнення порошку сталі ШХ15, отриманого із шліфувального шламу, математично описує рівняння кінетики проф. К. Разумова. Оскільки порошок ШХ15 має частинки, деформовані в різних напрямах, із сильно розгалуженою поверхнею. В результаті експериментальних досліджень встановлено, що основна маса порошку зосереджена в -0.200…+0.630 фракціях і результати подрібнення не залежать від розмірів розмельних тіл за умови подрібнення з однаковим їх масовим числом, при однакових режимах та часі подрібнення. Водночас результати дослідження свідчать, що значний вплив на точність розрахунків здійснює початкова форма подрібнювального матеріалу.

4. Експериментально перевірено, що найоптимальнішим для металічного порошку сталі ШХ15 є подрібнення у млині із зміщеною віссю обертання у разі накладання вібрації, що пришвидшує процес подрібнення в 1,5-2 рази за рахунок стираючої та ударної сили розмелених тіл.

5. Оптимізовано методом математичного планування активного експерименту та експериментально визначено склад порошкового композиційного матеріалу антифрикційного призначення на основі порошку сталі ШХ15 з домішками міді та графіту. Встановлено, що структура спечених матеріалів із 1-3% графіту і 3-8% міді є композицією із феритно-перлітною матрицею, структурно-вільним графітом і включеннями міді. Зміна вмісту міді не впливає на структуру спечених зразків, збільшує границю міцності у разі стискання на 15%, збільшує твердість у 1,2 рази і зменшує коефіцієнт тертя 2,5 рази спечених порошкових матеріалів в умовах середніх навантажень.

6. На основі проведених досліджень рекомендовані такі технологічні параметри отримання композиційного матеріалу сталь ШХ15 - графіт - мідь: тиск пресування 400-800 МПа, температура спікання - 1200 ⁰С, вміст графіту 2-3%, вміст міді 3-5%.

7. Промисловим випробуванням на ВАТ ЛуАЗ (м. Луцьк), ВАТ ЛПЗ (ПАТ «SKF-Україна», м. Луцьк) та ВАТ „Ковельсільмаш” (м. Ковель) підтверджено, що міцність та надійність втулок ковзання, виготовлених із розробленого антифрикційного матеріалу, відповідає діючим стандартам, ресурс працездатності збільшується у 2-2,5 рази. Річний економічний ефект від впровадження технології виготовлення втулок ковзання становить 973 000 грн.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Гальчук Т.Н. Отримання порошків з відходів шліфувального шламу і покращення їх характеристик / Т.Н. Гальчук // Наукові нотатки: Міжвузівський збірник (за напрямом „Інженерна механіка”). - 1996. - Випуск 3. - С. 31-36.

2. Гальчук Т.Н. Властивості металевого порошку відновленого в атмосфері водню та ендогазу / Т.Н. Гальчук, Ю.Я. Ткачук // Наукові нотатки: Міжвузівський збірник (за напрямом „Інженерна механіка”).- 2000.- Випуск 6.- С. 49-55.

Особистий внесок здобувача - дослідження властивостей отриманих порошків, аналіз результатів.

3. Гальчук Т.Н. Технологічні процеси виготовлення деталей антифрикційного призначення методом порошкової металургії / Т.Н. Гальчук // Наукові нотатки: Міжвузівський збірник (за напрямом „Інженерна механіка”).- 2001. - Випуск 9. - С. 64-71.

4. Гальчук Т.Н. Огляд сучасних процесів отримання металевих порошків / Т.Н. Гальчук // Наукові нотатки: Міжвузівський збірник (за напрямом „Інженерна механіка”). - 2002. - Випуск 11. - С. 45-49.

5. Рудь В.Д. Использование отходов подшипникового производства в порошковой металлургии / В.Д. Рудь, Т.Н. Гальчук, О.Ю. Повстяной // Порошковая металлургия. - 2005. - №1/2. - С. 106 - 112.

Особистий внесок здобувача - розроблення технології покращення властивостей порошку сталі ШХ15 отриманого із шліфошламів.

6. Рудь В.Д. До експериментального визначення поверхні навантаження металевих порошків / В.Д. Рудь, О.В. Заболотний, Т.Н. Гальчук, О.Ю. Повстяной,

Л.М. Клепач // Наукові нотатки: Міжвузівський збірник (за напрямом „Інженерна механіка”). - 2005.- Випуск 17. - С. 304-309.

Особистий внесок здобувача - експериментальні дослідження фізико-механічних властивостей порошків сталі ШХ15.

7. Рудь В.Д. Дослідження процесів подрібнення металевих порошків / В.Д. Рудь, Т.Н. Гальчук // Наукові нотатки. Міжвузівський збірник (за напрямом „Інженерна механіка”). - Випуск 25. - Луцьк, 2009. - С. 306-310.

Особистий внесок здобувача - теоретико-експериментальні дослідження побудови математичної моделі подрібнення порошку сталі ШХ15 отриманого із шліфошламу.

8. Гальчук Т.Н. Исследование технологических режимов получения порошков из шлифовального шлама на всех этапах его утилизации / Т. Н. Гальчук, Н.И. Усыченко, В.Д. Рудь А.А. Горбатов, В.Н. Сенило // Реологические модели и процессы деформирования пористых и композиционных материалов: семинар, 7-14 сентября 1992 р.: тезисы докладов семинара. - ІХ, 1992. - С.25-29.

Особистий внесок здобувача - експериментальні дослідження по визначенню залежності властивостей порошків сталі ШХ15 від терміну зберігання шліфошламу.

9. Гальчук Т.Н. Технологія отримання деталей антифрикційного призначення / Т.Н. Гальчук // Ресурсо- и энергосберегающие технологии в машиностроении: наук.-тех. конф., 5-7 сент. 1995 г.: тезисы конф. - ІХ, 1995. - С.109.

10. Гальчук Т.Н. Технологія переробки порошкових відходів / Т.Н. Гальчук // Реологічні моделі та процеси деформування пористих і композиційних матеріалів: міжнар. семінар, 9-12 листопада 1999 р.: матеріали семінару. - ХІ, 1999. - С.11-12.

11. Гальчук Т.Н. Усовершенствование технологии утилизации шлифовальных шламов / Т.Н. Гальчук, В.Д. Рудь, О.О. Дуда // Современные проблемы машиностроения. Труды ІV Международной научно-технической конференции. - Томск: Издательство ТПУ, 2008. - С. 554-558.

Особистий внесок здобувача - теоретичні та експериментальні дослідження по оптимізації режимів додаткової обробки порошків сталі ШХ15 отриманих із шліфошламів.

12. Рудь В.Д. Оптимизация процессов измельчения порошков стали ШХ15 из отходов подшипникового производства / В.Д. Рудь, Т.Н. Гальчук // Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследования, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации изделий (МЕЕ-2008): V междунар. конф., 22-26 сент. 2008 г.: тезисы конф. - ІХ, 2008. - С. 407.

Особистий внесок здобувача - дослідження зміни гранулометричного складу порошків сталі ШХ15 для різних класів та фракцій.

13. Рудь В.Д. Триботехнические свойства материалов на основе порошков стали ШХ15 / В. Д. Рудь, Т. Н. Гальчук // Прогресивна техніка та технологія - 2009: Х міжнар. наук.- тех. конф., 22-25 червня 2009р.: тези конф. - ІV, 2009. - С. 37.

Особистий внесок здобувача - дослідження фізико-механічних та триботехнічних властивостей матеріалів на основі порошків сталі ШХ15.

14. Рудь В.Д. Влияние введения добавок меди на свойства спеченной стали ШХ15 / В.Д. Рудь, Т.Н. Гальчук // Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследования, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации изделий (МЕЕ-2010): VI междунар. конф., 20-24 сент. 2010 г.: тезисы конф. - ІХ, 2010. - С. 380.

Особистий внесок здобувача - дослідження залежності густини спеченої сталі ШХ15 від введення добавок міді.

15. Пат. 63558 А. Україна, МПК 7 В22 F 3 / 04. Спосіб отримання металевого порошку з шламових відходів підшипникового виробництва / Рудь В.Д., Гальчук Т.Н., Повстяной О.Ю.; заявник та патентовласник Луцький державний технічний університет - № 2003054065; заявл. 06.05.03; опубл. 15. 01. 04, Бюл. № 1.

Особистий внесок здобувача - запропоновано поопераційне отримання шламового спеку з одночасним дослідженням його властивостей.

Анотація

Гальчук Т.Н. Вдосконалення технології виготовлення матеріалів триботехнічного призначення із відходів машинобудівного виробництва. - Рукопис.

Дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.01 - матеріалознавство. - Луцький національний технічний університет, м. Луцьк, 2011.

Показано перспективність повернення у виробництво порошків диспергованих металовідходів безпосередньо в місцях їх утворення - підприємствах металообробки - з паралельним впровадженням технології виготовлення спечених виробів на основі отриманих порошків.

Розроблено технологічну схему для отримання металевого порошку. Обґрунтовано вибір атмосфери відновлювального відпалу порошку. Встановлено, що фізико-механічні та технологічні властивості порошків сталі ШХ15 залежать від твердості та форми частинок порошку. Аналіз одно- і двопараметричних математичних моделей подрібнення матеріалів показав, що найбільш точно процес подрібнення порошку сталі ШХ15, отриманого із шліфошламів, математично описує рівняння кінетики проф. К.А. Разумова. Експериментально перевірено, що найоптимальнішим для металічного порошку сталі ШХ15 є подрібнення у млині із зміщеною віссю обертання у разі накладання вібрації. В результаті пришвидшується процес подрібнення в 1,5-2 рази за рахунок стираючої та ударної сили розмельних тіл.

Проведено дослідження структури та механічних властивостей композиційних матеріалів на основі порошку сталі ШХ15, отриманого переробкою шліфувальних шламових відходів металообробного виробництва. Розглянуто вплив технологічних параметрів процесу на стадіях отримання порошку сталі, пресування і спікання на механічні, триботехнічні властивості спечених матеріалів. підшипниковий шлам триботехнічний

Експериментально встановлено, що спікання може проводитися в будь-якій захисній атмосфері.

Промисловим випробуванням підтверджено, що дотримання таких параметрів, як тиск пресування 400-800 МПа, температура спікання 1200⁰С, вміст графіту - 2...3%, міді - 3...5%, забезпечує оптимальні властивості міцності та триботехнічні характеристики композитів з основою порошку сталі ШХ15, отриманого із відходів підшипникового виробництва.

Ключові слова: шлам, металевий порошок, подрібнення, відпал, зношування, тертя, композит, триботехнічні характеристики.

Аннотация

Гальчук Т.Н. Усовершенствование технологии изготовления материалов триботехнического назначения с отходов машиностроительного производства. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.01 - материаловедение. - Луцкий национальный технический университет, г. Луцк, 2011.

Показана перспективность возврата в производство порошков диспергированных металлоотходов непосредственно в местах их образования - предприятиях металлообробки - с параллельным внедрением технологии изготовления спеченных изделий на основе полученных порошков.

Разработана новая технологическая схема финишной обработки подшипникового шлама для получения высококачественного металлического порошка с частицам регулярной формы и размеров. Порошки стали ШХ15, полученные по разработанной схеме, имеют в 1,5 раза выше технологические свойства в сравнении с аналогичными порошками, полученными по традиционной технологии. Обосновано выбор атмосферы восстановительного отжига порошка.

Установлено, что физико-механические и технологические свойства порошков стали ШХ15 зависят от твердости и формы частиц порошка. Форма частиц порошка определяет высокую пористость изделий и влияет на увеличение усадки спеченных изделий.

Анализ одно- и двухпараметрических математических моделей измельчения материалов показал, что наиболее точно процесс измельчения порошка стали ШХ15, полученного из шлифошламов, математически описывает уравнение кинетики проф. К.А. Разумова.

Экспериментально проверено, что оптимальным для металлического порошка стали ШХ15 является измельчение в мельнице со смещенною осью вращения при наложении вибраций. В результате чего ускоряется процесс измельчения в 1,5-2 раза за счет стирающей и ударной силы размольных тел.

Проведено исследование структуры и механических свойств композиционных материалов на основе порошка стали ШХ15, полученного переработкой шлифовальных шламовых отходов металлообрабатывающего производства. Рассмотрено влияние технологических параметров процесса на стадиях получения порошка стали, прессования и спекания на механические, триботехнические свойства спеченных материалов.

Экспериментально установлено, что спекание может проводиться в любой защитной атмосфере.

Исследования механических свойств композитов добавками меди и графита выявили оптимальные параметры прессования, спекания и состав компонентов шихты, которые обеспечивают наилучшее сочетание прочностных свойств и триботехнических характеристик данных материалов.

Установлено, что структура спеченных материалов из 1-3% графита и 3-8% меди является композицией из феритно-перлитной матрицей, структурно-свободным графитом и включениями меди. Изменение содержания меди не влияет на структуру спеченных образцов, увеличивает предел прочности при сжатии на 15%, твердость в 1,2 раза и уменьшает коэффициент трения в 2,5 раза спеченных порошковых материалов в условиях средних нагрузок.

Промышленными испытаниями подтверждено, что соблюдение таких параметров, как давление прессования 400-800 МПа, температура спекания 1200 ⁰С, содержание графита - 2...3%, меди - 3...5%, обеспечивает оптимальные, прочностные и триботехнические, свойства композитов на основе порошка стали ШХ15, полученного с отходов подшипникового производства.

На основе полученного порошка стали ШХ15 разработан антифрикционный материал для втулки скольжения. Промышленными испытаниями подтверждено, что прочность и надежность втулок скольжения отвечает действующим стандартам, а ресурс в эксплуатационных условиях увеличивается в 2 раза.

Годовой экономический эффект от внедрения технологии изготовления втулок скольжения из композиционного материала на основе порошка стали ШХ15 с добавками меди и графита составляет 973 000 грн.

Ключевые слова: шлам, металлический порошок, измельчение, отжиг, износ, трение, композит, триботехнические характеристики.

Annotation

Gal'chuk T.N. Perfection of technology for manufacture of materials with tribotechnical properties made of wastes of engineering production -Manuscript.

Dissertation for the degree of candidate of technical sciences, specialty 05.02.01 - Materials. - Lutsk State Technical University, Lutsk, 2011.

It was shown the prospects of return to the production of powders of dispersed metal wastes directly where they were created - metal processing enterprises - with the parallel implementation of technology of manufacturing of sintered products on the basis of these powders.

It was developed a new technological scheme of bearing sludge to produce a metallic powder. It was justified a choice of annealing atmosphere for powder recovery. It was established that the physico-mechanical and technological properties of powders of a steel ShH15 depend on the hardness and a shape of the powder particles. Analysis of one- and double- parametric mathematical models of grinding material showed that most accurately the process of grinding powder of a steel ShH15, which was obtained from grinding sludge, mathematically describes the kinetic equation of prof. K. Razumov. It was verified experimentally that the most optimal conditions for metal powder of a steel ShH15 is grinding in a mill with offset axis of rotation upon application of vibration. As a result, the process of grinding accelerates in 1,5-2 times due to erasing and a strike force of grinding bodies.

...