Features of ultrasound application in plasma-mechanical processing of parts made of hard-to-process materials

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 3 2022 53 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Особенности применения ультразвука при плазменно-механической обработке деталей из труднообрабатываемых материалов Вагиф Аббасов a , Расим Баширов b, * Азербайджанский технический университет, пр. Гусейн Джавида, 25, г. Баку, AZ 1073, Азербайджан a https://orcid.org/0000-0002-4633-6728, abbasov49@aztu.edu.az, b https://orcid.org/0000-0001-6907-2502, rasim_agma@aztu.edu.az Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2022 Том 24 № 3 с. 53–65 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.3-53-65 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.793.71 История статьи: Поступила: 06 апреля 2022 Рецензирование: 19 апреля 2022 Принята к печати: 27 июня 2022 Доступно онлайн: 15 сентября 2022 Ключевые слова: Труднообрабатываемые материалы Плазматронодержатель Коэффициент обрабатываемости Ультразвуковой резец Устройства для ультразвукового точения Плазменно-механическая обработка Плазменно-ультразвуковая обработка Износ резца Колебательная деформация стружки АННОТАЦИЯ Введение. Конструкционные материалы, в том числе материалы из жаропрочных и труднообрабатываемых сталей, широко применяются в различных отраслях машиностроения. Для повышения эффективности изготовления деталей термического оборудования из жаропрочных и труднообрабатываемых сталей применяется технологический метод резания с предварительным плазменным подогревом заготовки. Существует также технологический метод резания металлов, в том числе труднообрабатываемых ультразвуковым точением. Исходя из этого для повышения эффективности плазменной механической обработки труднообрабатываемых материалов необходимо исследовать технологические возможности применения ультразвукового точения при плазменной механической обработке. Цель работы: исследовать износ режущих инструментов при применении ультразвука в условиях плазменно-механической обработки деталей из труднообрабатываемых материалов. В работе исследованы: особенности процесса плазменно-механической обработки в условиях ультразвукового резания и определены величины износа твердосплавных резцов ВК8, Т5К10 и Т15К6 при обработке сталей марок 20Х13Н18 и 20Х25Н20С2Л, а также определены износ указанных резцов в условиях обычного точения этих же материалов для сопоставления результатов износа резцов в различных условиях обработки. Методом исследования является определение линейного износа твердосплавных резцов по задней поверхности при обычной, плазменно-механической и плазменно-механической обработке с применением ультразвукового резания. Линейный износ резцов был измерен инструментальным микроскопом и визуально обследован лупой с десятикратным увеличением. Результаты и обсуждение. В статье приводятся результаты экспериментальных исследований по определению износа режущих инструментов при обработке жаропрочных сталей марки 20Х13Н18 и 20Х25Н20С2Л твердосплавными резцами марки ВК8, Т5К10 и Т15К6. Проводились исследования по определению износа твердосплавных резцов как при обычном механическом резании, плазменно-механическим резании, а также плазменно-механическом резании с применением ультразвука. Эксперименты проводились при точении указанных материалов на модернизированном токарном станке мод.1А64. К токарному станку подключен выпрямитель с управляемым дросселем и плазмотрон мод. АПР-403, на суппорте станка размещен плазмодержатель. В качестве источника питания сжатой электрической дуги служит полупроводниковый выпрямитель. Электронная дуга горит между катодом (плазмотроном) и анодом (заготовкой) в точке плазмообразующего газа, сжатый воздух проходит через канал сопла плазмотрона. При проведении экспериментов положение плазмотрона регулировалось по отношению оси вращения детали. При проведении опытов по изучению износа резцов в условиях ультразвукового плазменно-механического резания ультразвук подавался на режущую кромку с помощью устройства, разработанного авторами. При обработке жаропрочных сталей в обычных условиях точения режимы обработки были следующими: скорость резания V = 10 м/мин, глубина резания t = 3…4 мм, продольная подача Sпр = 0,31 мм/об. Установлено, что при обработке сталей марки 20Х13Н18 при таких условиях задняя поверхность твердосплавного резца Т5К10 изнашивается до величины 1 мм в течение 10 мин, а твердосплавного резца ВК8 – в течение 15 мин. При плазменной механической обработке в 2 раза увеличены скорость резания и величина подачи, при этом Т5К10 изнашивается до 1 мм в течение 20 мин, ВК8 – 25 мин. Плазменномеханическая обработка с применением ультразвука показала, что твердосплавный резец Т5К10 за 50 мин резания изнашивается на величину 0,50 мм, а ВК8 – 0,35 мм. Такие же результаты получены при обработке жаропрочной стали 20Х25Н20С2Л. Таким образом, исследование износа твердосплавных резцов при обработке жаропрочных сталей показали, что использование ультразвукового резания при плазменно-механической обработке сталей может значительно снизить величину износа инструмента. Представленные результаты подтверждают перспективность применения ультразвукового плазменно-механического резания жаропрочных сталей лезвийными инструментами. Для цитирования: Аббасов В.А., Баширов Р.Дж. Особенности применения ультразвука при плазменно-механической обработке деталей из труднообрабатываемых материалов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2022. – Т. 24, № 3. – С. 53–65. – DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.3-53-65. ______ *Адрес для переписки Баширов Расим Джавад оглы, д.т.н., профессор Азербайджанский технический университет, пр. Гусейн Джавида, 25, AZ 1073, г. Баку, Азербайджан Тел.: +994 (50) 212 22 73, e-mail: rasim_agma@aztu.edu.az

RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1