Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 1 2019 18 ТЕХНОЛОГИЯ Таким образом, метод ЭИО можно применять в целях повышения содержания углерода в по- верхностном слое медных пластин коллектора. Для учета ТП ремонта ЭМПТ предлагается, наряду с операциями сборки и разборки, реализо- вать следующий порядок выполнения операций. 1. Обточить коллектор на специализирован- ном токарном станке. 2. Осуществить продорожку коллекторных пластин. 3. ЭИО с формированием углеродистого по- верхностного слоя на катоде, которым служит коллекторная пластина. 4. Отделочные операции. В процессе ЭИО к катоду подводится уголь- ный анод, на последний от генератора импульс подается напряжение 1500…3000 В. Часто- та сигналов составляет 100 Гц. Подводя анод к пластине, мы можем наблюдать прямой по- лярный эффект [18]: короткий искровой разряд вблизи пластины, продолжительность которого 10 –6 …10 –3 с, а также съем и перенос на пласти- ну некоторого объема графита. Таким образом, микрочастицы угольного электрода внедряются в поверхность обрабатываемой пластины, в ре- зультате чего уменьшится коэффициент трения между пластинами и щетками. Кроме того, мате- риал электрода практически не разрушается под действием разрядов, поэтому его можно эффек- тивно использовать, многократно повторяя раз- ряд при перемещении анода вдоль пластины. ЭИО медных коллекторных пластин позво- лит сформировать на обработанной поверхности композиционный слой с улучшенными физико- химическими и механическими свойствами. Оценка и сравнение полученных после ЭИО свойств поверхностного слоя пластины была осуществлена в результате эксперимента с мед- ным образцом марки М2 на установке с позици- онированием электродов относительно поверх- ности коллектора электрической машины [9, 18]. Результаты и их обсуждение После выполнения ЭИО медного образца установлено, что значение шероховатости обра- ботанной поверхности достигает показателя R a 0,3 мкм при регламентированной ТП ремонта 1,6 мкм. Таким образом, внедрение дополнитель- ной операции ЭИО в ТП и сокращение базовых отделочных операций (исключение шлифования и снижение времени на полирование) позволит со- кратить технологический процесс ремонта ТЭД и улучшить качество поверхности коллектора ЭМПТ (шероховатость поверхности не более 1,6 мкм). Анализ полученных данных новой компози- ционной структуры показал, что глубина вне- дрения углерода в медный образец коллектор- ной пластины ТЭД ТЛ-2К1 составила порядка 3…4 мкм. Данные измерения производились на микроскопе JCM-5700 для микроструктурного анализа металлов и сплавов. Определение содержания углерода в медном об- разце после выполнения ЭИО производилось с по- мощью атомно-эмиссионного спектрального анали- за. Результаты исследований показали, что массовая доля углерода в образце увеличилась на 0,1 %. Поскольку в области обработки выделяется значительная тепловая энергия, обработанная поверхность приобретает новую структуру, ко- торую можно считать (в соответствии с экспери- ментальными данными) композиционной. Эта структура образована несколькими расположен- ными одна под другой зонами (слоями): 1) верх- ней; 2) диффузионной; 3) зоной, подвергшейся термическому воздействию (см. рисунок). Структура контактной области коллектор- ной пластины ТЭД, подвергшейся ЭИО. Зоны: 1 – верхняя; 2 – диффузионная; 3 – термиче- ского влияния; 4 – не подвергшееся изменениям вещество The structure of contact element of the trac- tion motor collector plate subjected to elec- trical discharge machining: 1 – top layer; 2 – diffusion zone; 3 – zone of ther- mal influence; 4 – base metal