Разработка композиционных материалов электродов-инструментов с улучшенными эксплуатационными характеристиками для обработки металлических сплавов

Актуальность темы. Современный этап развития материаловедения характеризуется
появлением новых материалов с уникальными свойствами, для которых в свою очередь
требуются новые технологии обработки, обеспечивающие высокое качество обработанных
поверхностей и производительность. Одним из перспективных видов обработки является
электроэрозионная (ЭЭО), основными преимуществами которой перед механической
обработкой являются возможность обработки электропроводных и даже неэлектропроводных
материалов вне зависимости от их твердости, возможность сложного формообразования и
высокая точность обработки любых, даже сверхтвердых материалов. Парк станков для ЭЭО в
Европе и США ежегодно прирастает на 10-15 %, однако развитие ЭЭО на данном этапе
сдерживается высокой стоимостью, обусловленной в том числе затратами на инструмент
(эрозионный износ электродов-инструментов может быть в 10-100 раз выше, чем объем снятого
металла с детали, что значительно снижает эффективность или делает даже нецелесообразным
применение метода ЭЭО). Поэтому разработка новых технологических процессов создания
эрозионностойких материалов, обладающих низкой стоимостью и высокой износостойкостью,
представляет собой весьма важную задачу и имеет большое экономическое значение. В
настоящее время основными материалами, используемыми для ЭЭО, остаются медь и графит,
несмотря на ряд разработанных композиционных материалов с улучшенными
эксплуатационными свойствами. Медно-графитовые электроды, получаемые методами как
инфильтрации, так и твердофазного спекания порошковых материалов, используются
достаточно редко, хотя обладают рядом преимуществ как перед графитовыми (повышенная
износостойкость и прочность при механической обработке и эксплуатации), так и перед
медными (более высокие плотности тока и точность обработки). Изготовление медно-
графитовых материалов считается технологически непростой задачей, так как медь не
взаимодействует с графитом, а структура и функциональные свойства других углеродных
структур не достаточно исследованы. Для повышения эффективности ЭЭО существует
необходимость в повышении стойкости электродов за счет создания композиционных
материалов с капиллярной структурой из жаропрочных и электропроводных частиц тугоплавкой
фазы, распределенных в электропроводной матрице. Перспективной добавкой может быть
карбосилицид титана, обладающий слоистой структурой и слабо зависящими от температуры
электро- и теплопроводностью.
Степень разработанности темы. Анализ литературных источников показал, что в
изученной литературе содержатся достаточно полные сведения о влиянии состава электрода и
режимов обработки на эксплуатационные свойства электрода (Фотеев Н.К., Елисеев Ю.С.,
Саушкин Б.П., Смоленцев В.П., Серебреницкий П.П., Сарилов М. Ю. и др.). В настоящее
время отечественными и зарубежными учеными разработан ряд износостойких
композиционных материалов электротехнического назначения, но изучение структуры и
свойств для повышения эрозионной стойкости материала электрода-инструмента не
систематичны и не достаточны. Перспективные тугоплавкие добавки, такие как углеродные
нанотрубки и карбосилицид титана для изготовления электродов-инструментов не
рассмотрены.