Технические науки/ 8. Обработка материалов в машиностроении

Д.т.н. Куликов М.Ю.

К.т.н. Иноземцев В.Е.

Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ), Россия

Управление качеством поверхности при обработке пластичных материалов резанием

Обеспечение технологических параметров деталей в технологии машиностроения является одной из важнейших задач, гарантирующих в совокупности высокий уровень качества производимой продукции и необходимый ресурс сохранения работопригодности. Одна из проблем обеспечения необходимого качества деталей обусловлена нестабильностью процессов резания вследствие износа режущего инструмента и особенностями резания различных металлов и их сплавов, обладающих соответствующими физико-механическими и химическими свойствами. Особенно необходимо достижение качества при высокоточной и чистовой лезвийной обработке металлокерамики и силуминов. Известно, что механическая обработка пористой металлокерамики сопровождается очень существенными изменениями параметров качества поверхностного слоя деталей из них, которые в свою очередь оказывают большое влияние на эксплуатационные свойства [1]. Специфическим параметром качества поверхности деталей из металлокерамики является не только шероховатость, но и наличие поверхностной пористости, плотность которой контролируется после получения заготовок методами порошковой металлургии (до механической обработки).

В связи с исследованием процесса формирования поверхности металлокерамических деталей были проведены дополнительные исследования механической обработки бронзографита [2]. Чистовая обработка осуществлялась резцами из таких инструментальных материалов, как: быстрорежущая сталь Р6М5К5, твёрдый сплав Т5К10, керамика ОМТ 20 и ВО 75, синтетический алмаз, твёрдый сплав Т14К6 с покрытием нитрида титана TiN. Установлено, что минимальная шероховатость достигается при испоользовании твёрдосплавного инструмента с покрытием TiN на скорости до 150 м/мин (Ra 0,4), при этом практически обеспечивается сохранение пористости .

Использование эффективных СОТС способствует улучшению условий механической обработки металлокерамики за счёт уменьшения интенсивности контактного взаимодействия между инструментом и обрабатываемой деталью. Также эффективно использование инструмента с минимальным радиусом вершины.

Установлено эффективное действие анодно-механической обработки. Точение металлокерамики с 25 % водным раствором сульфата меди, твёрдосплавным инструментом с износостойким покрытием TiN позволяет получить шероховатость Ra 0,9 и пористость около 24 % (при скорости резания 141 м/мин и токе 2,4 А).

Механическая обработка материалов на основе алюминия сопровождается задирами на поверхности, выходящей из-под резца, а также налипанием удаляемого материала на режущую кромку инструмента, что приводит к снижению эффективности процесса резания, повышенному тепловыделению и износу инструмента. Для достижения высокого качества поверхности при резании силуминов рекомендуется использовать специальные режущие пластины с алмазоподобным углеродным покрытием и другими износостойкими покрытиями. При этом режущий инструмент должен обладать большим передним углом, малым радиусом округления режущей кромки ρ и малым радиусом вершины инструмента r. В целях снижения шероховатости возможно добавление в СОТС химических реактивов, снижающих прочность удаляемого слоя материала. Анодно-механическая обработка силумина с применением 30% водного раствора NaCl с добавлением 2% NaNO3, снижающего влияние электроэрозии, при скорости резания 250 м/мин позволяет получить шероховатость Ra 0,52 - 0,6, напряжение 24 В, подача 0,05 мм/об, глубина резания 0,5 мм [3].

Данная технология обработки таких пластичных материалов, как металлокерамика и силумины способствует достижению необходимых параметров качества деталей, что позволяет отвечать предъявляемым техническим требованиям.

Литература:

1. Артамонов А. Я., Кононенко В. И., Большеченко А. Т., Механическая обработка пористых металлокерамических материалов, УкрНИИНТИ, К., 1968. С. 28.

2. Иноземцев В.Е. Факторы, влияющие на технологические возможности металлокерамических спечённых материалов, в процессе лезвийной чистовой обработки. Научно – технический журнал «Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии» Государственного университета – учебно-научно-производственного комплекса (ФГБОУ ВПО «Госуниверситет – УНПК»). № 4/2 (288) 2011. Орёл 2011. С. 61 – 66.

3. Куликов М.Ю., Иноземцев В.Е., Нечаев Д.А., Мо Наинг У. Влияние электрической активации на качество поверхности при чистовой обработке пластичных материалов. Научно-производственный журнал «Металлообработка» № 4(76). Политехника. Санкт-Петербург 2013. С. 40-43.