Металлообработка № 2 (50)/2009

Обработка материалов резанием

Бутенко В. И., Дуров Д. С., Гусакова Л. В. Совершенствование способов подачи, раздачи и очистки СОТС при шлифовании деталей
Ключевые слова: шлифовальный круг, станок, среда, угол подачи, стойкость, микротвердость, поверхностный слой, остаточные напряжения, квадрант, зона обработки, система
Предложены и описаны новые способы подачи, раздачи и очистки СОТС при шлифовании деталей, а также разработана методика определения оптимального угла подачи струи СОТС в зону обработки при круглом и плоском шлифовании поверхностей в зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого материала. Дана оценка предлагаемым способам подачи, раздачи и очистки СОТС по их влиянию на эксплуатационные параметры качества поверхностного слоя деталей.

Исаков Д. В. Методика построения информационной базы для проектирования шлифовальных операций
Ключевые слова: операция шлифования, шлифовальный круг, измерительный стенд, режим шлифования, нормативы режимов резания
Изложена методика построения информационной базы для проектирования экономически эффективных шлифовальных операций, основанная на получении данных расчетным и экспериментальным способами. Сформирован комплекс показателей, необходимых для решения задачи оптимизации шлифовальной операции. Создан стенд на базе шлифовального станка с ЧПУ и ЭВМ, позволяющий получать и обрабатывать информацию о параметрах процесса шлифования. Разработан алгоритм определения оптимальных режимов шлифования.

Куликов М. Ю., Бахарев В. П., Яковчик Е. В., Нечаев Д. А. Термомеханический анализ механизмов финишной обработки керамических материалов
Ключевые слова: керамика, алмазная обработка, усилие, теплота, температура, разрушение, дислокации, поверхностная энергия, диспергирование
Рассматриваются пути повышения эффективности механической обработки керамики, вскрываются закономерности ее диспергирования на операциях финишной обработки, показано решающее влияние условий предварительного шлифования на окончательные показатели качества получаемых поверхностей.

Электрофизические и электрохимические методы обработки

Саушкин Б. П. Обзор состояния и перспектив развития электроэрозионных технологий и оборудования
Ключевые слова: электрическая эрозия, электроэрозионная обработка, инновации, новые электроэрозионные технологии, электроэрозионное оборудование, развитие электроэрозионной обработки
Выполнен анализ достижений в области технологий и оборудования для электроэрозионной обработки материалов. Выявлены основные тенденции развития этого перспективного метода обработки.

Фролов В. Я., Смирнова Е. А., Юшин Б. А. Повышение эксплуатационных свойств плазменных покрытий методом индукционной термообработки
Ключевые слова: индукционный нагрев, высокочастотная обработка, обработка покрытий, повышение эксплуатационных свойств, плазменные покрытия, самофлюксующиеся покрытия, нагрев слоистых сред, математическое моделирование нагрева
Предложен метод повышения эксплуатационных свойств (износостойкость, твердость) самофлюсующихся покрытий путем высокочастотной индукционной обработки. Представлено аналитическое исследование эффектов, возникающих при индукционном нагреве заготовки с покрытием. Представлены результаты математического моделирования процесса индукционной термообработки, основанного на методе контрольного объема. Рассчитано температурное поле нагреваемой заготовки, а также распределения плотности электрического тока, напряженностей магнитного и электрического полей. Представлены микроструктуры покрытий деталей, обработанных индукционным методом, и результаты лабораторных исследований этих покрытий.

Новые материалы и технологии производства

Таганов И. Н., Калинин Б. Д. Влияние примеси фосфора на технологию булата
Ключевые слова: булат, фосфор, химический состав, рентгенофлуоресцентный анализ
Приводятся результаты анализа химического состава булатных клинков XVII века, проведенного с использованием сканирующего кристалл-дифракционного вакуумного рентгеновского спектрометра, которые показали, что содержание фосфора в булатах (0,06–0,15 %) в 5–10 раз превышает концентрацию этого элемента в современных углеродистых сталях, имея тенденцию возрастать на величину порядка 0,0075 % с увеличением концентрации углерода на каждые 0,1 %. Хрупкость булата с высоким содержанием фосфора определяла в Индии и Персии особую технологию ковки клинков из слитков в защитной пластичной оболочке, сформированной окислительным отжигом.

Хмелевская В. Б., Алексеев С. Б., Мяконьков М. Б. Разработка нанотехнологий для упрочнения деталей судовых механизмов
Ключевые слова: наноструктурированные покрытия, ультразвук, трение
Приведены данные процессов получения нанотехнологий и данные исследования получения наноструктурированных покрытий. Были проведены исследования триботехнических характеристик и структуры покрытий, испытания с использованием различных конструкций волноводов и их введения в различные области по­крытия. Исследованы структуры с помощью рентгено­структурного анализа. Приведены данные исследований триботехнических характеристик, проведенных на машине трения СМЦ-2.

Муравьев В. И., Фролов А. В., Злыгостев А. М., Петров В. В., Мосечкина В. В., Саночкин К. А. Изотермическая закалка как инструмент наноформирования дефектной структуры стали Р18 для улучшения эксплуатационных характеристик режущего инструмента
Ключевые слова: изотермическая закалка, предпревращение, быстрорежущая сталь, наноструктурирование, мезоуровень, напряжение, дефектная структура, акустическая эмиссия, эксплуатационные свойства
Во время закалки быстрорежущих сталей в них возникают значительные внутренние напряжения. Распределение этих напряжений внутри материала описывается законом нормального распределения. В результате образуются области с повышенной плотностью дефектов. Во время эксплуатации изделий эти области играют роль концентраторов напряжений и приводят к преждевременному хрупкому разрушению, несмотря на «невыработанный» запас пластичности остальных объемов материала. Разработанная технология изотермической закалки позволяет выровнять дефектную структуру материала на макро-, микро- и даже наноуровнях. В результате удается увеличить пластичность и вязкость разрушения при сохранении и даже некотором увеличении прочности, твердости и красностойкости, что приводит к увеличению срока службы режущего инструмента до двух раз.

Абулхазипова Р. М., Назипов Л. Л., Тарабарин О. И. Исследование деталей нефтегазового оборудования, восстановленных плазменной наплавкой
Ключевые слова: реновация, плазменная наплавка, плазмотрон, износ, микротвердость, микроструктура
Крупной задачей нефтегазового комплекса в возникших условиях ограничения финансовых возможностей является обеспечение исправности и работоспособности нефтегазового оборудования методами восстановления формы поверхности с последующей механической обработкой. Приводится обзор современных технологий плазменной наплавки деталей нефтегазового оборудования, которые целесообразно восстанавливать данными методами. На примере эксплуатации крупных редукторов нефтедобывающего предприятия проанализированы причины отказов изза износа и поломок. В рамках совместной деятельности Альметьевского государственного нефтяного института и предприятия ООО «Татнефть-РНО-МехСервис» изучены особенности технологии плазменной наплавки, проведен анализ параметров износа наружной поверхности вала редуктора Ц2НШ450 (750). Апробирован метод вибродугового восстановления поверхности вращения вала и проведена плазменная наплавка детали плоской формы. Выполнен анализ микроструктуры образцов, который выявил дефекты наплавленного слоя изза различных причин, что указывает на необходимость дальнейшего продолжения исследований.

Симоненко З. Г. Современные эллипсометрические методы решения задач нанотехнологического исследования материалов
Ключевые слова: нанотехнология, эллипсометрия, отражение, пропускание, процесс массопереноса, информационно-измерительная система
Представлены современные эллипсометрические методы решения задач нанотехнологического исследования материалов. Описаны их преимущества. Рассмотрена область применения используемых в отражательной эллипсометрии лазерных одноволновых быстродейст­вующих эллипсометров. Показано существенное расширение функциональных возможностей эллипсометрических исследований с помощью спектральных эллипсометров при проведении измерений в оптическом диапазоне. Описаны впервые созданнные лазерные эллипсометры для исследования в эллипсометрии пропускания процесса массопереноса сплошных сред с границей раздела. Проведенный анализ в данной области свидетельствует о перспективных возможностях в области нанотехнологий.

Abstract

Butenko V. I., Dyrov D. S., Gusakova L. V. The development of LCEM conveying, distribution and cleaning methods by details grinding
Keywords: grinding wheel, machine, medium, feed-in angle, resistance, micro hardness, surface layer, residual stresses, quadrant, treatment zone, system
New methods conveying, distribution and refinement of LCEM by details grinding are offered and described, as well as the angle of LCEM jet conveying to the zone of processing during surface and cylindrical grinding depending on physical and mechanical properties of the processed material determination methods are developed. New methods of LCEM conveying, distribution and cleaning are estimated according to their influence on exploitation parameters as a surface details layer.

Isakov D. V. Technique of construction of information base for designing grinding operations
Key words: grinding operation, grinding wheel, metering test stand, grinding mode, cutting mode standards
The technique of construction of information base for designing economically effective grinding operations, based on data acquisition settlement and experimental is stated by ways. The complex of the parameters necessary for the decision of a problem of optimization of grinding operation is generated. The stand on the basis of the grinding machine tool with CNC is created and the COMPUTER, allowing to receive and process the information on parameters of process of grinding. The algorithm of definition of optimum modes of grinding is developed.

Kulikov M. Ju, Baharev V. P, Jakovchik E. V., Nechaev D. A. The thermomechanical analysis of mechanisms of finishing processing of ceramic materials
Key words: ceramics, diamond processing, force, heat, temperature, fracture, dislocation, surface energy, dispersion
In the work the ways of increasing the effectiveness in mechanical processing of ceramics are examined, laws governing its dispersion on the operations of finish machining are revealed, the decisive influence of the conditions of preliminary grinding on the final indices of quality of the obtained surfaces is shown.

Saushkin B. P. The review of a condition and prospects of development of electro discharge technologies and the equipment
Key words: electrical erosion, electric erosive processing, innovations, new electric erosive technologies, electric erosion equipment, development of electric erosive processing
Analysis of the last achievements in the field of technologies and equipment for electro discharge machining (EDM) of the different materials. The basic tends in the development of this progressive method are found.

Frolov V. Jа., Smirnova E. A., Jushin B. A. The running ability improvement of plasma coatings with the induction thermal treatment
Key words: eddy-current heating, high-frequency processing, treatment of coats, improvement of performance properties, plasma coats, self-fluxing coats, heating of stratified mediums, mathematical heat simulation
The way to improve the running ability (durability, hardness) of self-fluxing coatings with high-frequency induction heat treatment is submitted. The investigative research of effects taking place by the induction heat treatment of multilayer materials is described. The results of induction heat treatment process math modeling, based on control volume method, are presented. The temperature profile of heated billet, electric current density distribution, magnetic and electrical field strength distributions are resumed. The coating microstructure of details, treat by high-frequency induction method, are presented. The results of laboratory research of coatings after induction heat treatment are submitted.

Taganov I. N., Kalinin B. D. The phosphor contamination influence on the Genuine Damascus Steel technology
Key words: damask steel, phosphorus, chemical composition, X-ray fluorescent analysis
Chemical composition analysis of 17th century Genuine Damascus Steel blades made with scanning crystal-diffraction vacuum X-ray spectrometer revealed that all studied samples of blades have high phosphorus concentration (0,06–0,15 %) that is 5–10 times higher than in contemporary carbon steels. Phosphor concentration tends to grow around 0,0075 % with the growth of each 0,1 % of carbon content. To forge such short-brittle high-phosphorous metal, in Persia and India ingots were subjected to long annealing to form protective yielding iron envelope.

Khmelevskaya V. B., Alekseev S. B., Myakonkov M. B. The development of nanotechnology for hardening of details of ship mechanisms
Key words: nanostructured coats, ultrasound, friction
In article given the data of processes reception nanotechnology and the data of reception researches reception nanaostruktured cover. Have been carried studies of the tribotechnical characteristics and structure of coatings, tests with using various construction of waveguide and their introduction into various areas of the coating. The structure researches with X-ray analysis. Given the data tribotechnical the characteristics carried on the machine friction SMC-2.

Muravyev V. I., Frolov A. V., Zligostev A. M., Petrov V. V., Mosechkina V. V., Sanochkin K. A. Isothermal hardening as instrument of R-18 alloy defect structure nano-forming for cutting tools operating characteristic improvement
Key words: isothermal hardening, pre-conversion, fast-cutting steel, nano structuring, meso level, stress, defective structure, acoustic emission, performance properties
The large inner tensions are arisen during speed-cutting alloys hardening. Tension distribution is described of normal distribution law. The high defect density areas are formed as a result. This areas are tension accumulators and they result in untimely fragility destruction of cutting tools during tools operation. Destruction is occurred before «plastic reserve» of another material parts is drained. The developing isothermal hardening technology will make it possible to smooth the material defect structure at macro-, micro and nano-levels. It lead to increase the plasticity and destruction stickiness with safe and some increasing the strength, hardness and heat-hardness. It result in increase the cutting tools service period up to 2 times.

Abulkhazipova R. M ,Nazipov L. L., Tarabarin O. I. The investigations of the plasma hard surfacing process of the oil and gas equipment components
Key words: renovation, plasma deposiying, plasmatron, wear, micro hardness, microstructure
One of the major objectives under the current conditions of financial restrictions in oil and gas industry is serviceability and production equipment maintenance by means of surface restoring methods with further machining. The paper reviews current plasma gas welding methods of oil and gas equipment repair and its expediency. Operation performance of large reduction gears used in oil production business was thoroughly studies for the purpose of troubleshooting and causes of failure and wear.
As a result of the joint activity of the Almetyevsk State Oil Institute and the enterprise OOO «Tatneft-MechService» the technical characteristics of the plasma hard surfacing technology have been studied and the analysis of the gear shaft C2SN-450 (750) outer surface wear parameters has been carried out. Dip-transfer restoration method of the rotative surface of the shaft was tested and plasma hard-facing of the flat-shaped parts was carried out. Sample microstructures analysis was performed which detected imperfections and defects caused by different reasons and necessitated further investigations in this field.

Simonenko Z. G. Modern ellipsometric methods of the decision of problems nanotechnological research of materials
Key words: nano technology, ellipsometry, reflection, transmission, mass transfer process, information & measurement system
The given article is devoted to modern ellipsometric methods for decision of nanotechnological material’s research. The scope used in reflective ellipsometry laser one-wave high-speed ellipsometry devices is considered. Essential expansion of functionality ellipsometric researches by means of spectral ellipsometry devices is shown at carrying out of measurements in an optical range.
At the first time laser ellipsometry devices are described in ellipsometry of advance for transport’s mass process research of continuous environments with section border.
The carried out analysis in the given area testifies to perspective possibilities in nanotechnology.