Эксплуатация и ремонт машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов 

Упрочняющая электроискровая обработка (ЭИО) основана на протекании импульсного разряда между электродом (анодом) и деталью (катодом).

Сущность электроискровая обработка  заключается в полярном переносе материала электрода на деталь (наращивание) при одновременном термическом воздействии тока и легировании поверхности детали элементами упрочняющего электрода и азота воздуха. Упрочненный слой отличается высокой твердостью, обусловленной образованием  карбидов,  нитридов,   карбонитридов  и  закалочных  структур.

На рис. 6.8 показана схема электроискровой установки. Электроискровое упрочнение и нанесение металла происходит в воздушной или газовой среде при тепловом и химическом действии электрического разряда между поверх­ностью изделия и упрочняющим электродом, которому сообщается колебатель­ное движение от вибратора. За очень короткое время электроискрового раз­ряда (10~⁵ — 10~⁸ с) через электроды проходит мощный (до 10⁶ А/мм²) импульс тока, накопленного в конденсаторах. Температура в межэлектродном зазоре повышается до 11 000° С. При такой температуре азот и легирующие элементы, содержащиеся в электроде, легируют поверхность детали, повышая ее физико-механические  свойства.

В качестве электродов применяют стержни из твердых сплавов Т15К6, Т30К4, Т60К6, феррохрома, ферромарганца, а также графита ЭГ2 и ЭГ4. Луч­шими материалами для упрочнения деталей, работающих при трении скольже­ния, считаются ферромарганец и твердый сплав Т15К6, а деталей, работающих лри трении качения, — феррохром и графит ЭГ2.

Для электроискровой обработки промышленность выпускает несколько моделей одно- и много­электродных установок: КЭИ-1, УПР-ЗМ, ИЕ-2М, ИАС-2М, ЭФИ-10, ЭФИ-25.

В зависимости от величины электрических параметров операции могут выполняться на мягких, средних и жестких режимах.

При жестких режимах (V = 120—200 В; I = 2,5—4,0 А; С = 100— 300 мкФ) можно наносить слой твердого сплава толщиной до 0,5 мм, при мяг­ких режимах {V = 25-50 В; I = 0,25-0,5 А; С = 10-20 мкФ) - слой тол­щиной до 0,2 мм. Для повышения чистоты поверхности (до V 6) рекомендуется вести упрочнение на мягких режимах с последующей обработкой электрографитовым электродом.

Износостойкость образцов из стали У-7, обработанных ЭИО и испытанных на трение качения, увеличилась в 3—6 раз. По данным Г. П. Иванова долго­вечность упрочненных деталей, работающих в абразивной   среде,   увеличивается   в 3— 4  pаза                                                            

Недостаток метода — невозможность поглучения    упрочненного    слоя значительной   толщины и снижение усталостной прочности

(рис. 6.9) на 10—20% по причине возник­новения растягивающих напряжений и уве­личения шероховатости  поверхности.

В нефтяной и газовой промышленности электроискровое упрочнение применяют для повышения стойкости металлорежущего ин­струмента, а также некоторых деталей нефтегазопромыслового оборудования (например, сухари автоматических электроключей, износостойкость которых возросла в   9—10   раз).

Широкое применение получила электроэррозионная обработка труднообраба­тываемых материалов, основанная на том же принципе, что и электроискровая обработка. В зтом случае обрабатыва­емая  деталь является анодом.