Металлообработка № 3 (87)/2015

Обработка материалов резанием

Ханов А. М., Муратов К. Р., Гашев Е. А. Абразивная доводка торцовых уплотнений

Представлен растровый метод абразивной обработки прецизионных плоских поверхностей деталей, описан плоскодоводочный станок с растровой кинематикой движения инструмента. Сформулированы общие конструкторско-технологические рекомендации, которые необходимо соблюдать при разработке приспособлений для доводки на станках с растровой кинематикой инструмента. Для деталей из хрупкого композиционного материала на основе графита спроектировано и изготовлено универсальное многоместное приспособление, компенсирующие разновысотность обрабатываемых деталей, обеспечивающие самоустанавливаемость их на поверхности инструмента и равномерное размещение детали по поверхности притира. Проведены экспериментальное опробование процесса обработки на станке с растровой кинематикой рабочего движения инструмента и комплексные исследования прецизионной обработки высокоточных деталей, изготовленных из композиционных материалов на основе силицированного графита ГАКК 55/40. Требования к рабочим плоскостям деталей: Ra не более 0,1 мкм, отклонение от плоскостности не более 0,6 мкм.

Ключевые слова: растровый метод обработки, точность геометрической формы, шероховатость поверхности, силицированный графит, «Растр-220».

Крюков А. А. Технология упрочнения длинномерных цилиндрических изделий совместным растяжением и реверсивным кручением

Исследована технология упрочнения длинномерных цилиндрических изделий, заключающаяся в создании в приповерхностной области изделия благоприятных сжимающих остаточных напряжений путем последовательного упругопластического деформирования сначала растяжением, а затем, при фиксации полученной при растяжении продольной деформации, кручением. Взамен традиционным режимам упрочнения, включающим однократное кручение изделия, находящегося в состоянии растяжения, разработаны новые режимы, заключающиеся в реверсивном кручении изделия, находящегося в состоянии растяжения. Новые технологические режимы обеспечивают оптимальное распределение остаточных осевых напряжений по поперечному сечению изделия при минимальных значениях остаточных касательных напряжений. При таком распределении остаточных напряжений повышается усталостная прочность изделия. Проведенные коррозионно-усталостные испытания показали высокую эффективность технологии упрочнения совместным растяжением и реверсивным кручением.

Ключевые слова: совместное растяжение и кручение, знакопеременное кручение, остаточные напряжения, упругопластическое деформирование, коррозионно-усталостные испытания, предел выносливости, циклическая долговечность, технология упрочнения.

Шафранов А. В. , Кобитянский А. Е. , Смышляева Т. В. Математическая модель динамики шпиндельного узла для процесса плоского шлифования

В работе представлена математическая модель динамики шпиндельного узла для процесса плоского шлифования. Показано, что математическое моделирование динамических процессов шпиндельных узлов, позволяющее выявить и численно оценить наиболее важные факторы, влияющие на точности обработки деталей. В процессе моделирования выявлены особенности функционирования шпиндельных узлов станка модели 3В642. Проведен анализ влияния конструктивно-технологических параметров на спектральные и вибрационные характеристики элементов шпиндельных узлов.

Ключевые слова: шпиндельные узлы, математическая модель, динамика, составная модель.

Электрофизические и электрохимические методы обработки

Ханов А. М. , Абляз Т. Р. Регрессионный анализ проволочно-вырезной электроэрозионной обработки пакетированных заготовок

Проведен регрессионный анализ проволочно-вырезной электроэрозионной обработки (ПВЭЭО) пакетированных заготовок и описано получение моделей, позволяющих прогнозировать показатели качества обработанной поверхности в зависимости от режимов обработки. На основе анализа получены эмпирические модели, устанавливающие взаимосвязь между условиями ПВЭЭО и показателями качества обработанной поверхности.

Ключевые слова: электроэрозионная обработка, электрод-инструмент, точность, шероховатость, погрешность.

Килина П. Н., Дроздов А. А., Сиротенко Л. Д. Формирование образцов с ячеистой структурой методом селективного лазерного спекания металлических порошков

Целью работы является изучение влияния различных интенсивностей лазерного излучения на процесс селективного лазерного спекания, а также получение образцов с ячеистой структурой из различных металлических порошков (стального, титанового и вольфрамового). Показана возможность создания ячеистых материалов со сложной пространственной структурой методом селективного лазерного спекания. С помощью программного комплекса Delcam PowerShape были сформированы 3D модели образцов, имеющих ячеистую структуру. Частицы порошка спекались на стальной и титановой подложках при различных параметрах лазерного излучения. Получены стальные, титановые и вольфрамовые образцы с ячеистой структурой.

Ключевые слова: высокопористые ячеистые материалы, селективное лазерное спекание, порошок, лазер, качество.

Морозов Е. А. Исследование покрытия из легированной стали, полученного лазерной наплавкой

Проведены исследования покрытия из легированной стали, полученного лазерной наплавкой. Материал наплавляемой стали — 4Х5МФ1С, материал подложки — сталь 10. Рассмотрено влияние технологических параметров лазерной наплавки на толщину и пористость получаемого покрытия. Средствами полнофакторного эксперимента установлена эмпирическая зависимость толщины и пористости полученного покрытия от мощности лазерного излучения, скорости сканирования и подачи порошкового материала. Полученные коэффициенты уравнения регрессии применимы только для исследованного материала, но влияние параметров лазерной наплавки на получаемое покрытие характерно и для других материалов.

Ключевые слова: лазер, наплавка, регрессионный анализ, пористость.

Оглезнева С. А., Порозова С. Е., Оглезнев Н. Д., Гилев В. Г., Торсунов М. Ф. Исследование взаимодействия в порошковых материалах системы «медь—углеродные фазы» для электродов-инструментов

Цель исследования — изучить формирование структуры углеродных фаз — коллоидного графита, терморасширенного графита и углеродных нанотрубок — при спекании с медью и установить зависимость относительного износа электрода-инструмента при электроэрозионной прошивке от его состава. Композиционные материалы на основе меди с различным содержанием углеродных фаз изготовлены методом порошковой металлургии. Методами рентгенофазового анализа и рамановской спектроскопии обнаружено образование интеркалированного медью графита и sp3-связей в графите, спеченном с медью, которые способствуют повышению электропроводности и улучшению капиллярных свойств материала. При прошивке инструментальной стали на черновых режимах установлено, что эрозионный износ электродов-инструментов системы «медь—коллоидный графит» в 8–15 раз меньше, чем у меди и системы «медь—вольфрам». Исследована износостойкость электродов системы «медь—графит».

Ключевые слова: электроэрозионная обработка, электрод-инструмент, композиционный материал, рамановская спектроскопия, интеркалирование, медь, графит, углеродные нанотрубки, эрозионная стойкость.

Новые материалы и технологии производства

Богомягков А. В., Пустовалов Д. О., Шаров К. В. Исследование течения расплава в ярусной и кольцевой литниковых системах с питателями различных площадей поперечных сечений

В статье рассмотрен метод исследования литниковых систем, состоящий из теоретического расчета, численного моделирования и экспериментального исследования на лабораторном стенде. Теоретический расчет основан на применении уравнения Бернулли и уравнения неразрывности потока. Произведено первоначальное моделирование процесса заливки на лабораторном стенде с помощью программного комплекса ProCast. Лабораторный стенд заливали модельной жидкостью. В качестве модельной жидкости выбрана вода. Получено соответствие экспериментальных и расчетных значений исследуемых величин.

Ключевые слова: стояк, коллектор, ярусная литниковая система, кольцевая литниковая система, скорость потока, моделирование, ProCast.

Караваев Д. М., Нестеров А. А., Матыгуллина Е. В., Смирнов Д. В., Исаев О. Ю. Перспективы снижения затрат на металлообработку шаровых кранов, работающих при температурах выше 200 °С

Представлен сравнительный анализ конструкций шаровых кранов с учетом предъявляемых к ним эксплуатационных требований. В качестве материала седловых уплотнений шаровых кранов предложен композиционный материал на основе терморасширенного графита и модифицированной силиконовой смолы, обладающий повышенной упругостью, низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью. Представлены результаты испытаний образцов из композиционного материала, формуемых методом одностороннего прессования. Применение шаровых кранов с седловыми уплотнениями, изготовленными из данного композита, позволит расширить интервал рабочих температур шаровых кранов по схеме «металл по полимеру» до 550 °С и существенно снизить себестоимость готовой продукции.

Ключевые слова: запорная арматура, шаровый кран, композиционный материал, терморасширенный графит, полимер, точность, механическая обработка.

Шумков А. А., Абляз Т. Р. Экспериментальное определение деформаций поверхностей литьевых мастер-моделей при послойном синтезе фотополимерного материала

Рассмотрена возможность определения деформации поверхности rp-прототипов, изготовленных послойным синтезом фотополимерного материала. В ходе работы смоделированы и получены образцы с монолитной и внутренней регулируемой ячеистой структурой. С помощью трехкоординатной измерительной машины определены осевые перемещения поверхности образцов в разных точках сечения. По данным измерений построены трехмерные графики, отображающие область направления деформации в образце с монолитной и ячеистой структурой. Установлено, что наличие в образце внутренней регулируемой ячеистой структуры определяет изменение направления деформации.

Ключевые слова: rp-прототип, послойный синтез, ячеистая структура, литье по выжигаемым моделям.

Струков Н. Н., Сметкин А. А. Разработка углерод-титановых композиционных материалов для медицинских имплантатов с использованием технологии наплавки

Получены экспериментальные образцы композиционного материала на основе титана и углекона с использованием технологии наплавки. Показано, что при наплавке титана на углекон формируется промежуточный слой, содержащий твердые растворы углерода в титане и карбиды титана различного типа. Дана оценка структурных параметров на основе электронно-микроскопических исследований. Полученный материал является перспективным в изготовлении медицинских имплантатов.

Ключевые слова: композиционный материал, титан, углекон, наплавка, структура.