Металлообработка № 6 (54)/2009

Обработка материалов резанием

Михайлов С. В., Олейник А. П. Разработка новых конструкций токарных пластин для обработки пластичных материалов на основе моделирования пространственного формирования стружки
Ключевые слова: режущие пластины, сложная передняя поверхность, токарная обработка, управление отводом стружки
Изложена новая концепция проектирования режущих пластин со сложной формой передней поверх­ности. Новизна идеи заключается в управлении сходом стружки путем интенсификации ее вращательного движения в трех взаимно перпендикулярных плоско­стях. На основе моделирования пространственного формирования стружки разработаны оригинальные кон­струкции пластин, показаны их преимущества по сравнению с аналогами.

Наумов А. Г., Пагин М. П., Курапов К. В., Ткачук О. В. Влияние ювенильных поверхностей на процесс образования смазочных пленок при лезвийном резании металлов
Ключевые слова: закон действия масс, резание металлов, склерометрия, смазочно-охлаждающие технологические средства (СОТС), смазочные структуры, трибология, физико-химические процессы на границе контакта, ювенильные поверхности
В статье представлены результаты исследований по изучению влияния ювенильных металлических поверхностей на процессы образования смазочных разделительных пленок в зоне трибосопряжений при резании материалов. Показано, что энергии свежевскрытых металлических поверхностей вполне достаточно для инициирования физико-химических процессов деструкции СОТС и синтеза новых структур, улучшающих трибологическую обстановку контактной зоны. При этом установлено, что предварительная активация коронным разрядом воздуха, который использовался в качестве СОТС, существенным образом оказывает влияние на количество и вид образующихся вторичных структур. Также установлено, что величина энергии Гиббса или изобарно-изотермического потенциала не всегда является единственным критерием образования в контактной зоне того или иного соединения. При описании подобных процессов необходимо учитывать закон действия масс. Это особенно актуально в случае контактного взаимодействия материалов, имеющих в своем составе небольшие количества легирующих элементов.

Электрофизические и электрохимические методы обработки

Кузнецов В. Г., Лисенков А. А. Локальное и интегральное тепловое воздействие катодного пятна вакуумной дуги на движущийся ленточный проводник
Ключевые слова: вакуумная дуга, вакуумная камера, катодное пятно, откачка, очистка, поверхность, разряд, температура
Рассматривается решение задачи о теплообмене движущегося ленточного проводника при его нагреве катодным пятном вакуумно-дугового разряда. Предложена математическая модель процесса, разработана программа для компьютерного расчета, получены распределения полей температур в проводнике для конкретных случаев. Результаты расчета хорошо согласуются с экспериментальными данными. Предварительно вычислены основные параметры катодного пятна и оценено его локальное тепловое воздействие на поверхность материала. Результаты расчетов использованы при создании вакуумной установки для очистки поверхности ленточного металлопроката от поверхностных загрязнений.

Обработка металлов давлением

Попов А. М., Данилин Г. А. Влияние условий штамповки на величину разностенности при вытяжке с утонением через две матрицы
Ключевые слова: вытяжка, межматричная сила, модель, разностенность, степень деформации, утонение, эксперимент
В статье рассмотрен процесс одновременной вытяжки с утонением через две матрицы. Установлены условия возникновения и действие в межматричном пространстве силы, способной регулировать качество изготавливаемых деталей. Проведено экспериментальное исследование влияния соотношения степеней деформации и других технологических факторов на разностенность деталей для материалов латунь Л70 и сталь 18ЮА. Установлены диапазоны по относительной степени деформации на верхней матрице, в которых последующая разностенность принимает минимальное значение, в зависимости от исходного состояния материала и исходной разностенности. Результаты исследования являются основами для разработки рекомендаций по оптимизации условий вытяжки металлических изделий в технологических процессах их изготовления.

Кузнецов П. А., Нгуен Т. Т., Демчук Ф. А. Методика выбора рационального технологического варианта эластостатического прессования композиционных слоистых втулок из порошковых материалов
Ключевые слова: биметаллический материал, композиционные слоистые втулки, подшипник скольжения, полиуретан, порошковая металлургия, спекание, технологический вариант эластостатическое прессование
В статье рассмотрена возможность применения нового метода эластостатического прессования порошковых материалов для изготовления слоистых композиционных втулок. Представлена методика выбора рационального технологического варианта прессования слоистых втулок из порошковых материалов с разными характеристиками уплотнения и температурами спекания. Показаны результаты эластостатического прессования биметаллических втулок из порошков бронзы и железа.

Новые материалы и технологии производства

Скотникова М. А., Чижик Т. А., Лисянский А. С., Симин О. Н., Цыбулина И. Н., Ланина А. А. Исследование рабочих лопаток турбин большой мощности с учетом структурно-фазовых превращений в металле штамповок из титанового сплава ВТ6
Ключевые слова: ковка, лопатки паровых турбин, микроренгеноспектральный анализ, оптическая и электронная микроскопия, титановые сплавы, штамповка
С увеличением мощности паровых турбин появляется необходимость увеличения длины рабочих лопаток цилиндра низкого давления, поэтому возрастают требования, предъявляемые к материалу лопаток. С помощью оптической и электронной микроскопии, микрорентгеноспектрального анализа измерения микротвердости показано преимущество создания бимодальной структуры для штампованных заготовок рабочих лопаток паровых турбин из сплава ВТ6, обладающего комплексом высоких механических и эксплуатационных свойств.

Ерофеев В. К., Воробьева Г. А. Исследование влияния аэротермоакустической обработки на структуру инструментальных быстрорежущих сталей и сплавов
Ключевые слова: аэротермоакустическая обработка, быстрорежущие стали, методы исследования сплавов, механические свойства, структура металлов, твердые сплавы, термическая обработка, эксплуатационные свойства
Приведены результаты исследования структур, подвергнутых стандартной термической обработке и дополнительной аэротермоакустической обработке (АТАО); выявлены различия их структурных параметров. Прослежена связь между изменением структуры механических и эксплуатационных свойств инструментальных материалов. Показаны преимущества технологии АТАО, обеспечивающей повышение износостойкости инструмента в 1,5–4,0 раза за счет измельчения карбидов и уменьшения размера зерен.

Рудской А. И., Золотов А. М., Паршиков Р. А., Смирнов Е. С. Анализ особенностей деформирования заготовок методами интенсивной пластической деформации
Ключевые слова: интенсивная пластическая деформация, коэффициент жесткости напряженного состояния, равномерность величины накопленной деформации, субмикрокристаллические материалы, наноструктурированные материалы
В настоящей работе приводятся результаты численного моделирования таких процессов интенсивной пластической деформации, как равноканальное угловое прессование, Т-образное прессование и крестообразное прессование. В качестве сравнительных характеристик процессов использовались два критерия: равномерность величины накопленной деформации в объеме заготовки и коэффициент жесткости напряженного состояния.

Новое в металлургии

Медко В. С., Стасюк С. З., Терентьев В. П. Контроль структуры металла химико-физическими методами при анализе технического состояния технологического оборудования
Ключевые слова: безопасная эксплуатация, металлографические исследования, техническое состояние, химический анализ, экспертное обследование, механизмы разрушения, механические свойства
Рассмотрены случаи отказа технологического оборудования и определена одна из основных причин его возникновения — недостаточный входной контроль качества металлургической продукции. Исследования качества металла, включающие в себя микроструктурный и металлографический анализ, изучение механических характеристик и оценку характера разрушения, показали, что такие дефекты структуры, как грубые неметаллические и шлаковые включения, которыми загрязнен низкокачественный металл, поры и несплошности (расслоения), а также механические характеристики, не соответствующие требованиям стандартов, являются причиной преждевременного выхода оборудования из строя. Отказы и аварийные остановки необходимо предупреждать путем проведения предварительных процедур проверки продукции поставщика, это может служить гарантией дальнейшей безопасной эксплуатацией потенциально опасных объектов.

Станки и оборудование

Щетинин В. С. Влияние тепловых явлений в высокоскоростных шпиндельных узлах с газомагнитными опорами на их эксплуатационные характеристики
Ключевые слова: газомагнитная опора, газостатические подшипники, шпиндельные подшипники, шпиндельные узлы
Рассмотрено влияние на эксплуатационные показатели работы шпиндельного узла с газомагнитными опорами изменение радиального зазора в опоре от тепловых деформаций шпинделя, вызванных тепловыделением от индукционных токов. Возникновение токов обусловлено применением в газостатической опоре магнитного подвеса для повышения полезной нагрузки на конце вала шпиндельного узла.

Пименов Д. Ю. Экспериментальное определение податливостей элементов технологической системы фрезерного станка ГФ2171С5
Ключевые слова: податливость, технологическая система, фрезерный станок, эксперимент
В данной статье приведена методика экспериментального определения податливостей элементов технологической системы фрезерного станка ГФ2171С5. В паспортах на фрезерные станки не указываются угловые податливости шпиндельного узла, поэтому в данной работе приведена методика определения податливо­стей вдоль координатных осей станка и угловых податливостей подсистем технологической системы.

Abstract

Mikhaylov S. V., Oleynik A. P. Development of indexable cutting inserts for machining operations of ductile materials in terms of 3D chip curl modeling
Key words: cutting plates, complex front surface, turning processing, chip diversion control
A new concept of design of cutting inserts with complex rake face is proposed. The concept is based on chip control by intensification of chip lateral-curl about three mutually perpendicular axes in a three-dimensional Cartesian coordinate system. In terms of the concept the family of indexable inserts was developed and theirs main advantages were shown.

Naumov A. G., Pagin M. P., Kurapov K. V., Tkachuk O. V. Juvenile surface influence on lubricanting film formation process during dlade metal cutting
Key words: mass action law, metal cutting, sclerometry, cutting process fluids (CPF), lubricating structures, tribology, physical & chemical processes at the contact boundaries, juvenile surfaces
This article states the results of the analysis of juvenile metal surface influence on the separating lubricating film formation processes in the tribocontacting zone during metal cutting. The article shows that the new- exposed metal surface energy is quite sufficient to initiate physicochemical processes of the cutting fluid destruction and synthesis of new structures improving tribological performance of the contact zone. It was found that the preliminary activation by corona air discharge, used as the cutting fluid, exercises a significant influence on the quantity and the kind of the formed secondary structures. Besides, it was established that the value of Gibbs energy or Gibbs thermodynamic potential is not the only criterion for formation of one or another compound in the contact zone. When describing such process it is necessary to take into account the mass-action law. This is especially true in regard to the contact interaction of the materials containing small quantity of alloying components.

Kuznetsov V. G., Lisenkov A. A. Local and integra­ted thermal influence of the cathodic spot of the vacuum arc on the moving tape conductor
Key words: vacuum arc, vacuum chamber, cathode spot, pumping out, cleaning, surface, discharge, temperature
The decision of a problem on heat exchange of a moving tape conductor at its heating by a cathodic spot of the vacuum-arc discharge is considered. The mathematical model of process is offered, the program for computer calculation is developed, distributions of fields of temperatures in a conductor for concrete cases are received. Results of calculation well are co-ordinated with experimental data. Key parametres of a cathodic spor are preliminary calculated and its local thermal influence on a material surface is estimated. Results of calculations are used at creation of vacuum installation for clearing of a surface of tape metal rolling from surface pollutions.

Popov А. М., Danilin G. A. The influence of conditions of punching on the size of different thickness at an extract with thinning through two dies
Key words: drawing, inter-matrix force, model, different wall thickness, strain degree, thinning, experiment
In article process of a simultaneous extract with thickness through two dies is considered. Conditions of occurrence and action in intermatrix space of the force, capable to regulate quality of made details are established. The experimental research of influence of a parity of degrees of deformation and other technology factors on thinning details for materials brass Л70 and a steel 18ЮА is spent. Ranges on relative degree of deformation on the top dies in which the subsequent thinning accepts the minimum value, depending on an initial condition of a material and initial thinning are established. Results of research are bases for working out of recommendations about optimisation of conditions of an extract of metal products in technological processes of their manufacturing.

Kuznetsov P. A., Nguyen T. T., Demchuk F. A. Me­t­hods of selecting rational technology solution of elastostatic pressing composite layered sleeves of powder materials
Key words: bimetal material, composed stratified sleeves, friction bearing, polyurethane, powdered metallurgy, sintering, technological option, elastic static pressing
The article discusses the possibility of applying a new method for elastostatic pressing of powder materials for the manufacture of layered composite sleeves. We present methods of selecting rational technology solution of elastostatic pressing composite layered sleeves of powder materials with different compaction characteristics and sintering temperatures. The results of elastosta­tic pression of bimetal sleeves of bronze and iron powders are shown.

Skotnikova M. A., Chizhik T. A., Lisyanskij A. S., Simin O. N., Cybulina I. N., Lanina A. A. Investigation of working turbine blades of the high power capacity ta­king into account structurally-phase transformations into metal of punching from titanium alloy VT6
Key words: forging, steam turbine blades, micro X-Ray spectral analysis, optical and electronic microscopy, titanium alloys, stamping
With increase in capacity of steam turbines, there is a necessity of increase in length of working blades of the cylinder of low pressure, the requirements shown to a material of blades therefore increase. By means of optical and electronic microscopy, microroentgenospectral the analysis of measurement of microhardness, advantage of creation bimodal structures for stamped blank of working blades of steam turbines from alloy VT6, possessing a complex high mechanically and operational properties is shown.

Erofeev V. K., Vorobjeva G. A. Research of influence of aerothermoacoustic treatment on structure of tool high-speed steels and alloys
Key words: aerotheroacoustic treatment, fast-cutting steels, methods of alloy investigations, mechanical properties, metal structure, hard alloys, heat treatment, performance properties
The article represents the results of research of structures subjected to standard thermal treatment and additional aerothermoacoustic treatment (ATAT). It is discovered that structural parameters differ. The research reveals the connection between structural changes of tool materials and their mechanical and operational characteristics. It is shown that ATAT technologies have advantages. As a result of carbides crushing and grain size reduction the increase of tool wear-resistance becomes 1,5–4,0 times as much.

Rudskoy A. I., Zolotov A. M., Parshikov R. A., Smirnov Y. S. Analysis of billet deformation features during severe plastic deformation
Key words: intensive plastic deformation, coefficient of stress state rigidity, uniformity of accumulated strain value, submicrocrystalline materials, nano structured materials
In the present work the numerical modeling results for the following severe plastic deformation processes: equal channel angular pressing, T-shaped pressing and cruciform pressing are presented. Two criteria — regularity of strain intensity distribution and rigidity coefficient of stressed state — were used for comparative analysis.

Medko V. S., Stasiuk S. Z., Terent’ev V. P. Control of the metal structure in the analysis of the technical condition of process equipment
Key words: fail-safe performance, metallographic investigations, technical health status, chemical analysis, expert survey, fracture mechanisms, mechanical properties
The author considered the cases of failure of the equipment of oil-and-gas and petrochemical complexes and determined one of the main causes of their occurrence, which is insufficient input control over the quality of metallurgical products. Investigations of the metal quality, which included microstructural and metallographic analyses, studies on the mechanical characteristics, and evaluation of the failure mode revealed that the structure defects such as coarse non-metallic inclusions and slag shot, which contaminate low-quality metal, pores and discontinuities (delamination), as well as the mechanical characteristics inconsistent with the requirements of the standards, are responsible for premature failure of the equipment. Failures and emergency shutdowns have to be prevented by preliminary procedures of checking the supplier’s pro­ducts. This can be a guarantee of further safe operation of potentially dangerous objects.

Schetinin V. S. The influence of the thermal pheno­mena in high-speed spindle assemblies with gas-magnetic bearing on their exploitation characteristics
Key words: gas magnetic support, gas static bearings, spindle bearings, spindle assemblies
In clause influence of change of a radial backlash in gas-magnetic bearing the bearing high-speed spindle assemblies from thermal deformations of a shaft on operational parameters of work of a spindle is considered. Thermal heating occurs from induction currents magnetic bearing, arising in a spindle. Using in gas-static bearing magnetic bearing allows to increase bearing ability of a spindle essentially. At designing gas-magnetic spindle’s bearing thermal expansion of a shaft is necessary to consider support. There are characteristics of bearing ability on the end of spindle assemblies with gas-static bearing and gas-magnetic bearing in view of change of a radial backlash.

Pimenov D. Y. Experimental determination of compliances of units of technological system of milling machine-tool GF2171S5
Key words: ductility, process system, milling machine, experiment
The given paper contains the technique of experimental determination of compliances of units of technological system of milling machine-tool GF2171S5. Milling machine’s certificates do not specify angular compliances of head slides, therefore the given work contains the technique of determination of linear compliances along coordinate axes of machine-tools and angular compliances of subunits of technological system.