Том 26 № 1 2024 1 СОДЕРЖАНИЕ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ СОУЧРЕДИТЕЛИ ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет» ООО НПКФ «Машсервисприбор» ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР Батаев Анатолий Андреевич – профессор, доктор технических наук, ректор НГТУ ЗАМЕСТИТЕЛИ ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА Иванцивский Владимир Владимирович – доцент, доктор технических наук Скиба Вадим Юрьевич – доцент, кандидат технических наук Ложкина Елена Алексеевна – редактор перевода текста на английский язык, кандидат технических наук Перепечатка материалов из журнала «Обработка металлов» возможна при обязательном письменном согласовании с редакцией журнала; ссылка на журнал при перепечатке обязательна. За содержание рекламных материалов ответственность несет рекламодатель. 16+ РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ Председатель совета Пустовой Николай Васильевич – доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ, член Национального комитета по теоретической и прикладной механике, президент НГТУ, г. Новосибирск (Российская Федерация) Члены совета Федеративная Республика Бразилия: Альберто Морейра Хорхе, профессор, доктор технических наук, Федеральный университет, г. Сан Карлос Федеративная Республика Германия: Монико Грайф, профессор, доктор технических наук, Высшая школа Рейн-Майн, Университет прикладных наук, г. Рюссельсхайм, Томас Хассел, доктор технических наук, Ганноверский университет Вильгельма Лейбница, г. Гарбсен, Флориан Нюрнбергер, доктор технических наук, Ганноверский университет Вильгельма Лейбница, г. Гарбсен Испания: Чувилин А.Л., кандидат физико-математических наук, профессор, научный руководитель группы электронной микроскопии «CIC nanoGUNE», г. Сан-Себастьян Республика Беларусь: Пантелеенко Ф.И., доктор технических наук, профессор, член-корреспондент НАН Беларуси, Заслуженный деятель науки Республики Беларусь, Белорусский национальный технический университет, г. Минск Украина: Ковалевский С.В., доктор технических наук, профессор, проректор по научно-педагогической работе Донбасской государственной машиностроительной академии, г. Краматорск Российская Федерация: Атапин В.Г., доктор техн. наук, профессор, НГТУ, г. Новосибирск, Балков В.П., зам. ген. директора АО «ВНИИинструмент», канд. техн. наук, г. Москва, Батаев В.А., доктор техн. наук, профессор, НГТУ, г. Новосибирск, Буров В.Г., доктор техн. наук, профессор, НГТУ, г. Новосибирск, Коротков А.Н., доктор техн. наук, профессор, академик РАЕ, КузГТУ, г. Кемерово, Лобанов Д.В., доктор техн. наук, доцент, ЧГУ, г. Чебоксары, Макаров А.В., доктор техн. наук, член-корреспондент РАН, ИФМ УрО РАН, г. Екатеринбург, Овчаренко А.Г., доктор техн. наук, профессор, БТИ АлтГТУ, г. Бийск, Сараев Ю.Н., доктор техн. наук, профессор, ИФТПС СО РАН, г. Якутск, Янюшкин А.С., доктор техн. наук, профессор, ЧГУ, г. Чебоксары Журнал входит в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук». Полный текст журнала «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» теперь можно найти в базах данных компании EBSCO Publishing на платформе EBSCOhost. EBSCO Publishing является ведущим мировым агрегатором научных и популярных изданий, а также электронных и аудиокниг. ИЗДАЕТСЯ С 1999 г. Периодичность – 4 номера в год ИЗДАТЕЛЬ ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет» Журнал включен в Реферативный журнал и Базы данных ВИНИТИ. Сведения о журнале ежегодно публикуются в международной справочной системе по периодическим и продолжающимся изданиям «Ulrich’s Periodicals Directory» Журнал награжден в 2005 г. Большой Золотой Медалью Сибирской Ярмарки за освещение новых технологий, инструмента, оборудования для обработки металлов Журнал зарегистрирован 01.03.2021 г. Федеральной службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия. Свидетельство о регистрации ПИ № ФС77-80400 Индекс: 70590 по каталогу OOO «УП УРАЛ-ПРЕСС» Адрес редакции и издателя: 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, Новосибирский государственный технический университет (НГТУ), корп. 5. Тел. +7 (383) 346-17-75 Сайт журнала http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov E-mail: metal_working@mail.ru; metal_working@corp.nstu.ru Цена свободная Журнал «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» индексируется в крупнейших в мире реферативнобиблиографическихи наукометрических базах данных Web of Science и Scopus.
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 1 2024 2 СОДЕРЖАНИЕ СОДЕРЖАНИЕ ТЕХНОЛОГИЯ Куц В.В., Олешицкий А.В., Гречухин А.Н., Григоров И.Ю. Исследование изменения геометрических параметров образцов, наплавленных методом GMAW при воздействии на электрическую дугу продольного магнитного поля....................................................................................................................................................................................... 6 Сапрыкина Н.А., Чебодаева В.В., Сапрыкин А.А., Шаркеев Ю.П., Ибрагимов Е.А., Гусева Т.С. Оптимизация режимов селективного лазерного плавления порошковой композиции системы AlSiMg................................ 22 Губин Д.С., Кисель А.Г. Особенности расчета температуры резания при высокоскоростном фрезеровании алюминиевых сплавов без применения СОЖ................................................................................................................... 38 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Борисов М.А., Лобанов Д.В., Зворыгин А.С., Скиба В.Ю. Адаптация системы ЧПУ станка к условиям комбинированной обработки.................................................................................................................................................... 55 Носенко В.А., Багайсков Ю.С., Мироседи А.Е., Горбунов А.С. Эластичные хоны для полирования профилей зубьев термообработанных цилиндрических колес специального назначения.............................................................. 66 Подгорный Ю.И., Скиба В.Ю., Мартынова Т.Г., Лобанов Д.В., Мартюшев Н.В., Папко С.С., Рожнов Е.Е., Юлусов И.С. Синтез механизма привода ремиз............................................................................................................. 80 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Рагазин А.А., Арышенский В.Ю., Коновалов С.В., Арышенский Е.В., Бахтегареев И.Д. Изучение влияния содержания гафния и эрбия на формирование микроструктуры при литье алюминиевого сплава 1590 в медный кокиль............................................................................................................................................................................ 99 Зорин И.А., Арышенский Е.В., Дриц А.М., Коновалов С.В. Изучение эволюции микроструктуры и механических свойств в алюминиевом сплаве 1570 с добавкой 0,5 % гафния......................................................................... 113 Карлина Ю.И., Кононенко Р.В., Иванцивский В.В., Попов М.А., Дерюгин Ф.Ф., Бянкин В.Е. Взаимосвязь микроструктуры с ударной вязкостью металлов сварного шва трубных высокопрочных низколегированных сталей (обзор исследований).............................................................................................................................................. 129 Патил Н.Г., Сараф А.Р., Кулкарни А.П. Полуэмпирическое моделирование температуры резания и шероховатости поверхности при точении конструкционных материалов твердосплавным инструментом с покрытием TiAlN.......................................................................................................................................................................... 155 Савант Д., Булах Р., Джатти В., Чинчаникар С., Мишра А., Сефене Э.М. Исследование электроэрозионной обработки криогенно обработанных бериллиево-медных сплавов (BeCu)................................................................... 175 Карлина А.И., Кондратьев В.В., Сысоев И.А., Колосов А.Д., Константинова М.В., Гусева Е.А. Исследование влияния комбинированного модификатора из отходов кремниевого производства на свойства серых чугунов................................................................................................................................................................................. 194 МАТЕРИАЛЫ РЕДАКЦИИ 212 МАТЕРИАЛЫ СОУЧЕРЕДИТЕЛЕЙ 223 Корректор Е.Е. Татарникова Художник-дизайнер А.В. Ладыжская Компьютерная верстка Н.В. Гаврилова Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции Издание соответствует коду 95 2000 ОК 005-93 (ОКП) Подписано в печать 06.03.2024. Выход в свет 15.03.2024. Формат 60×84 1/8. Бумага офсетная. Усл. печ.л. 28,0. Уч.-изд. л. 52,08. Изд. № 15. Заказ 84. Тираж 300 экз. Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
Vol. 26 No. 1 2024 3 EDITORIAL COUNCIL EDITORIAL BOARD EDITOR-IN-CHIEF: Anatoliy A. Bataev, D.Sc. (Engineering), Professor, Rector, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation DEPUTIES EDITOR-IN-CHIEF: Vladimir V. Ivancivsky, D.Sc. (Engineering), Associate Professor, Department of Industrial Machinery Design, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation Vadim Y. Skeeba, Ph.D. (Engineering), Associate Professor, Department of Industrial Machinery Design, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation Editor of the English translation: Elena A. Lozhkina, Ph.D. (Engineering), Department of Material Science in Mechanical Engineering, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation The journal is issued since 1999 Publication frequency – 4 numbers a year Data on the journal are published in «Ulrich's Periodical Directory» Journal “Obrabotka Metallov” (“Metal Working and Material Science”) has been Indexed in Clarivate Analytics Services. Novosibirsk State Technical University, Prospekt K. Marksa, 20, Novosibirsk, 630073, Russia Tel.: +7 (383) 346-17-75 http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov E-mail: metal_working@mail.ru; metal_working@corp.nstu.ru Journal “Obrabotka Metallov – Metal Working and Material Science” is indexed in the world's largest abstracting bibliographic and scientometric databases Web of Science and Scopus. Journal “Obrabotka Metallov” (“Metal Working & Material Science”) has entered into an electronic licensing relationship with EBSCO Publishing, the world's leading aggregator of full text journals, magazines and eBooks. The full text of JOURNAL can be found in the EBSCOhost™ databases.
OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 1 2024 4 EDITORIAL COUNCIL EDITORIAL COUNCIL CHAIRMAN: Nikolai V. Pustovoy, D.Sc. (Engineering), Professor, President, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation MEMBERS: The Federative Republic of Brazil: Alberto Moreira Jorge Junior, Dr.-Ing., Full Professor; Federal University of São Carlos, São Carlos The Federal Republic of Germany: Moniko Greif, Dr.-Ing., Professor, Hochschule RheinMain University of Applied Sciences, Russelsheim Florian Nürnberger, Dr.-Ing., Chief Engineer and Head of the Department “Technology of Materials”, Leibniz Universität Hannover, Garbsen; Thomas Hassel, Dr.-Ing., Head of Underwater Technology Center Hanover, Leibniz Universität Hannover, Garbsen The Spain: Andrey L. Chuvilin, Ph.D. (Physics and Mathematics), Ikerbasque Research Professor, Head of Electron Microscopy Laboratory “CIC nanoGUNE”, San Sebastian The Republic of Belarus: Fyodor I. Panteleenko, D.Sc. (Engineering), Professor, First Vice-Rector, Corresponding Member of National Academy of Sciences of Belarus, Belarusian National Technical University, Minsk The Ukraine: Sergiy V. Kovalevskyy, D.Sc. (Engineering), Professor, Vice Rector for Research and Academic Aff airs, Donbass State Engineering Academy, Kramatorsk The Russian Federation: Vladimir G. Atapin, D.Sc. (Engineering), Professor, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk; Victor P. Balkov, Deputy general director, Research and Development Tooling Institute “VNIIINSTRUMENT”, Moscow; Vladimir A. Bataev, D.Sc. (Engineering), Professor, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk; Vladimir G. Burov, D.Sc. (Engineering), Professor, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk; Aleksandr N. Korotkov, D.Sc. (Engineering), Professor, Kuzbass State Technical University, Kemerovo; Dmitry V. Lobanov, D.Sc. (Engineering), Associate Professor, I.N. Ulianov Chuvash State University, Cheboksary; Aleksey V. Makarov, D.Sc. (Engineering), Corresponding Member of RAS, Head of division, Head of laboratory (Laboratory of Mechanical Properties) M.N. Miheev Institute of Metal Physics, Russian Academy of Sciences (Ural Branch), Yekaterinburg; Aleksandr G. Ovcharenko, D.Sc. (Engineering), Professor, Biysk Technological Institute, Biysk; Yuriy N. Saraev, D.Sc. (Engineering), Professor, V.P. Larionov Institute of the Physical-Technical Problems of the North of the Siberian Branch of the RAS, Yakutsk; Alexander S. Yanyushkin, D.Sc. (Engineering), Professor, I.N. Ulianov Chuvash State University, Cheboksary
Vol. 26 No. 1 2024 5 CONTENTS OBRABOTKAMETALLOV TECHNOLOGY Kuts V.V., Oleshitsky A.V., Grechukhin A.N., Grigorov I.Y. Investigation of changes in geometrical parameters of GMAW surfaced specimens under the infl uence of longitudinal magnetic fi eld on electric arc....................................... 6 Saprykina N.А., Chebodaeva V.V., Saprykin A.А., Sharkeev Y.P., Ibragimov E.А., Guseva T.S. Optimization of selective laser melting modes of powder composition of the AlSiMg system................................................................. 22 Gubin D.S., Kisel’ A.G. Features of calculating the cutting temperature during high-speed milling of aluminum alloys without the use of cutting fl uid............................................................................................................................................. 38 EQUIPMENT. INSTRUMENTS Borisov M.A., Lobanov D.V., Zvorygin A.S., Skeeba V.Y. Adaptation of the CNC system of the machine to the conditions of combined processing...................................................................................................................................... 55 Nosenko V.A., Bagaiskov Y.S., Mirocedi A.E., GorbunovA.S. Elastic hones for polishing tooth profi les of heat-treated spur wheels for special applications..................................................................................................................................... 66 Podgornyj Y.I., Skeeba V.Y., Martynova T.G., Lobanov D.V., Martyushev N.V., Papko S.S., Rozhnov E.E., Yulusov I.S. Synthesis of the heddle drive mechanism....................................................................................................... 80 MATERIAL SCIENCE Ragazin A.A., Aryshenskii V.Y., Konovalov S.V., Aryshenskii E.V., Bakhtegareev I.D. Study of the eff ect of hafnium and erbium content on the formation of microstructure in aluminium alloy 1590 cast into a copper chill mold............................................................................................................................................................................ 99 Zorin I.A., Aryshenskii E.V., Drits A.M., Konovalov S.V. Study of evolution of microstructure and mechanical properties in aluminum alloy 1570 with the addition of 0.5 % hafnium........................................................................... 113 Karlina Y.I., Kononenko R.V., Ivantsivsky V.V., Popov M.A., Deryugin F.F., Byankin V.E. Relationship between microstructure and impact toughness of weld metals in pipe high-strength low-alloy steels (research review)..................... 129 Patil N.G., Saraf A.R., Kulkarni A.P Semi empirical modeling of cutting temperature and surface roughness in turning of engineering materials with TiAlN coated carbide tool................................................................................. 155 Sawant D., Bulakh R., Jatti V., Chinchanikar S., Mishra A., Sefene E.M. Investigation on the electrical discharge machining of cryogenic treated beryllium copper (BeCu) alloys........................................................................................ 175 Karlina A.I., Kondratiev V.V., Sysoev I.A., Kolosov A.D., Konstantinova M.V., Guseva E.A. Study of the eff ect of a combined modifi er from silicon production waste on the properties of gray cast iron................................................. 194 EDITORIALMATERIALS 212 FOUNDERS MATERIALS 223 CONTENTS
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 1 2024 175 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Исследование электроэрозионной обработки криогенно обработанных бериллиево-медных сплавов (BeCu) Дхрув Савант 1, a, Руджута Булах 1, b, Виджайкумар Джатти 1, c, *, Сатиш Чинчаникар 2, d, Акшанш Мишра 3, e, Эйоб Месселе Сефене 4, 5, f 1 Технологический институт симбиоза, Пуне – 412115, штат Махараштра, Индия 2 Институт информационных технологий Вишвакармы, Кондва (Бадрек), Пуне – 411039, Махараштра, Индия 3 Школа промышленной и информационной инженерии, Миланский политехнический университет, ул. Леонарда, 22, г. Милан, 20127, Италия 4 Национальный Тайваньский университет науки и технологий, 43 Килунг Роуд, г. Тайбэй, 106335, Тайвань 5 Технологический институт Бахир Дар, г. Бахир Дар, штат Амхара, Эфиопия a https://orcid.org/0009-0009-9543-690X, dhruv.sawant.btech2022@sitpune.edu.in; b https://orcid.org/0009-0000-4594-3385, rujuta.bulakh.btech2022@sitpune.edu.in; c https://orcid.org/0000-0001-7949-2551, vijaykumar.jatti@sitpune.edu.in; d https://orcid.org/0000-0002-4175-3098, satish.chinchanikar@viit.ac.in; e https://orcid.org/0000-0003-4939-359X, akshansh.mishra@mail.polimi.it; f https://orcid.org/0000-0003-4660-6262, eyobsmart27@gmail.com Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2024 Том 26 № 1 с. 175–193 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.1-175-193 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.9.048.4 История статьи: Поступила: 18 ноября 2023 Рецензирование: 08 января 2024 Принята к печати: 22 января 2024 Доступно онлайн: 15 марта 2024 Ключевые слова: Бериллиевая медь Криогенная обработка Скорость съема материала Толщина белого слоя Образование поверхностных трещин АННОТАЦИЯ Введение. В современном производственном мире отрасли промышленности должны внедрять технологические достижения для прецизионной обработки труднообрабатываемых металлов, особенно для бериллиево-медных сплавов (BeCu). Электроэрозионная обработка сплавов доказала свою жизнеспособность. Цель работы. Обзор литературы показал, что исследование электроэрозионной обработки BeCu-сплавов все еще находится в зачаточном состоянии. Кроме того, криогенная обработка заготовок и электродов при электроэрозионной обработке не привлекла особого внимания исследователей. Более того, в исследованиях очень мало внимания уделено влиянию магнитной индукции на целостность поверхности и производительность во время электроэрозионной обработки. Методы исследования. В данной статье описывается использование электролитической меди с различными значениями тока в межэлектродном зазоре, периодами импульса и величиной магнитной индукции при электроэрозионной обработке BeCu-сплавов. В статье рассматривается, как криогенная обработка заготовки и инструмента, время импульса, ток в межэлектродном зазоре и величина магнитной индукции влияют на скорость съема материала, толщину белого слоя и образование поверхностных трещин. Результаты и обсуждение. Комбинация криогенно обработанной детали из BeCu-сплава и необработанного медного электрода имела самую высокую скорость съема материала среди всех комбинаций деталей и инструментов, использованных в этом исследовании. Время импульса и величина магнитной индукции мало влияли на скорость съема материала, тогда как наибольший эффект имел ток в межэлектродном зазоре. Максимально достигнутая скорость съема материала составила 11,807 мм3/мин. При высокой скорости съема материала наблюдаемая толщина белого слоя на горизонтальной поверхности колебалась в диапазоне 12,92–14,24 мкм. Таким же образом были определены максимальное и минимальное значения для вертикальной поверхности, равные 15,58 и 11,67 мкм соответственно. По данным сканирующей электронной микроскопии толщина слоя составляла менее 20 мкм, а в образцах с низкой, средней и высокой скоростью съема материала наблюдались едва заметные поверхностные трещины. Очевидно, что из-за криогенной обработки заготовки и внешнего магнитного поля наблюдалось незначительное растрескивание поверхности и образование белого слоя. Для цитирования: Исследование электроэрозионной обработки криогенно обработанных бериллиево-медных сплавов (BeCu) / Д. Савант, Р. Булах, В. Джатти, С. Чинчаникар, А. Мишра, Э.М. Сефене // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2024. – Т. 26, № 1. – С. 175–193. – DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.1-175-193. ______ *Адрес для переписки Джатти Виджайкумар, к.т.н., профессор Технологический институт симбиоза, Пуне – 412115, штат Махараштра, Индия Тел.: 91-2028116300, e-mail: vijaykumar.jatti@sitpune.edu.in
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 1 2024 176 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Введение BeCu-сплавы (бериллиево-медные сплавы) – это очень надежные материалы с высокой усталостной прочностью, твердостью, износостойкостью и немагнитными характеристиками, которые используются в различных отраслях промышленности. Консистентный однородный жидкий раствор получается за счет сочетания бериллия и меди, что является отличительной чертой микроструктуры. Медь часто сохраняет свою гранецентрированную кубическую форму, а бериллий становится важной частью медных кристаллов. Когда атомы меди замещаются атомами бериллия, образуется твердый раствор замещения. BeCu-сплавы использовались для создания язычков прерывателей, диафрагм, регулирующих клапанов, компонентов распределительных устройств, а также всех разновидностей плоских и винтовых пружин. Высокая электропроводность и ударная вязкость также использовались в головках для экструзии пластика и специальной технологической оснастке. Однако при использовании традиционных методов механической обработки BeCu-сплавов возникает ряд проблем. Из-за высокой прочности BeCu-сплавов проблематично сохранить целостность поверхности готового изделия, а также в процессе обработки происходит повышенный износ инструмента. BeCu-сплавы обладают хорошими термическими и электротехническими свойствами, что делает электроэрозионную обработку безопасной и эффективной. Для резки твердых материалов практичным методом является электроэрозионная обработка (ЭЭО) [1–6]. Из-за сложности процесса были проведены многочисленные исследования электроэрозионной обработки для определения оптимальных параметров [7–10]. Основная цель данного исследования – разработать продуктивную систему, повышающую скорость съема материала (ССМ). Используя методы машинного обучения (МО), группа исследователей создала модели прогнозирования производительности ЭЭО, включая ССМ [11–13]. Разработка моделирования процессов ЭЭО подробно обсуждалась Мингом и др. (Ming et al.) [14]. Шастри и др. (Shastri et al.) [15] оценили влияние охлаждения, ультразвуковой обработки, обработки порошковыми смесями и криогенной обработки на такие показатели производительности, как ССМ, интенсивность износа инструмента (ИИИ), целостность поверхности и оплавленный слой. Бупати (Boopathi) [16] предложил всесторонний анализ литературы о различных диэлектрических жидкостях, ранее неизвестных и устойчивых инновациях, параметрах процесса, характеристиках обработки и стратегиях оптимизации, используемых при сухой или почти сухой электроэрозионной обработке. Целью объединения исследований по сухой и почти сухой электроэрозионной обработке была поддержка экологически чистых исследовательских проектов по электроэрозионной обработке. Влияние настроек электроэрозионной обработки выемок пространственно сложной формы на ССМ BeCuсплавов исследовалось Али и др. (Ali et al.) [17]. Влияние настроек электроэрозионной обработки на ССМ, износ инструмента, относительный износ электродов и шероховатость поверхности NiTi-сплавов было исследовано Данешмандом с соавторами (Daneshmand et al.) [18]. К числу таких параметров относятся напряжение, ток разряда, время включения и время выключения импульса. Испытания были разработаны с использованием ортогональной матрицы L18 по методологии Тагучи. Влияние тока, напряжения, вращения инструмента, порошка Al2O3, ССМ, ИИИ и шероховатости поверхности также исследовали Данешманд с соавторами (Daneshmand et al.) [19]. Результаты показывают, что ССМ можно увеличить, используя порошок Al2O3, вращая инструмент и повышая напряжение, силу тока и ширину импульса. Влияние электроэрозионной обработки на окружающую среду, здоровье и безопасность человека было исследовано Бароем с соавторами (Baroi et al.) [20]. Влияние криогенной обработки на рабочий материал Inconel 718 исследовали Каннан с соавторами (Kannan et al.) [21]. Охлаждающий эффект медных электродов во время электроэрозионной обработки выемок пространственно сложной формы в титановом сплаве (Ti-6Al-4V) был исследован Абдулкаримом и др. (Abdulkareem et al.) [22]. Изучено влияние охлаждения на шероховатость поверхности детали и износ электродов. Чтобы выяснить, как глубокая криогенная обработка влияет на обрабатываемость сплава Ti 6246, Гилл (Gill) и Сингх (Singh) [23] использовали инструмент из электролитической меди
OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 1 2024 177 MATERIAL SCIENCE для сверления глухих отверстий диаметром 10 мм. Кроме того, было проведено сравнение необработанного сплава Ti 6246 и сплава Ti 6246 после глубокой криогенной обработки с точки зрения шероховатости поверхности и зарезания отверстий. Охлаждение медного электрода при электроэрозионной обработке (ЭЭО) заготовки из быстрорежущей стали марки М2 исследовали Шривастава (Srivastava) и Панди (Pandey) [24]. Обрабатываемость оценивали по относительному износу электрода (ОИЭ) и шероховатости поверхности (ШП). В исследовании Йылдыза и др. (Yildiz et al.) [25] изучалось влияние криогенной обработки и обработки холодом на обрабатываемость заготовок из BeCu-сплава электроэрозионным способом. В этом исследовании BeCu-сплав обрабатывался при температуре около −150 °F (−100 °С) для обработки холодом и −300 °F (−185 °С) для криогенной обработки. Обрабатываемость электроэрозионным резанием титана была изучена Сингхом (Singh) и Сингхом (Singh) [26] как до, так и после криогенной обработки инструмента и заготовки. Выходные показатели исследования включали точность размеров, шероховатость поверхности, ИИИ и ССМ. Теплопроводность меди была значительно повышена за счет криогенной обработки в экспериментальном исследовании, проведенном Надигом и др. (Nadig et al.) [27]. Теплопроводность была лишь незначительно увеличена при отпуске по сравнению с криогенной обработкой. Результаты открывают путь для дальнейших исследований по оптимизации температуры и продолжительности криогенной обработки, а также других параметров отпуска. Во время электроэрозионной обработки быстрорежущей стали М2 Шривастава (Srivastava) и Панди (Pandey) [28] оценивали шероховатость поверхности (ШП), интенсивность износа металла (ИИИ) и относительный износ электрода (ОИЭ), используя медный электрод с криогенным охлаждением совместно с ультразвуком. Ток разряда, рабочий цикл, напряжение в межэлектродном зазоре и время включения были переменными, их можно было регулировать. В процессе электроэрозионной обработки сравнивали три типа электродов: обычные, криогенно охлажденные и криогенно охлажденные совместно с ультразвуком. Были измерены ССМ, ОИЭ и ШП. По словам Лицина (Liqing) и Инцзе (Yingjie) [29], повторное прикрепление частиц к обработанной поверхности вызвало серьезные трудности при сухой электроэрозионной обработке. В ходе их исследований были предложены два метода увеличения ССМ при сухой электроэрозионной обработке: первый предполагает использование криогенно охлажденных заготовок, а второй – использование сухой электроэрозионной обработки в сочетании с газообразным кислородом. Джафферсон (Jaff erson) и Харихаран (Hariharan) [30] определили электросопротивление, размер кристаллитов, микротвердость и провели микроскопические исследования, а также сравнили параметры обработки криогенно обработанных и необработанных микроэлектродов при микроэлектроэрозионной обработке (МЭЭО). Влияние криогенно обработанных электродовинструментов на процессы электроэрозионной обработки (EDM) изучали Матай с соавторами (Mathai et al.) [31]. Когда обработка выполняется с использованием электродов, подвергнутых криогенной обработке различной продолжительности, эффективность процесса оценивается путем изучения изменения критических характеристик отклика, таких как ССМ, ИИИ и шероховатость поверхности, в зависимости от тока и времени включения импульса. Сингх с соавторами (Singh et al.) в своем исследовании [32] стремились оценить эффективность медного электрода, изготовленного с помощью нового быстрого производственного процесса в электроэрозионной обработке стали D2. С другой стороны, Пракаш и др. (Prakash et al.) [33] сосредоточились на сравнении характеристик необработанных и криогенно обработанных электродов-инструментов в процессе микроэрозионной обработки магниевого сплава AZ31B. Электроды-инструменты подвергались криогенной обработке для улучшения их механических характеристик, таких как твердость и износостойкость, что в свою очередь улучшало качество обрабатываемых деталей. Группа исследователей оптимизировала параметры процесса с помощью многокритериального принятия решений (МКПР) при электроэрозионной обработке SiC-композитов AA6061-T6 (15 масс.% SiC) [34]. Были предприняты попытки с использованием контролируемого машинного обучения предсказать шероховатость
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 1 2024 178 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ поверхности электроэрозионной обработки глубоко криогенно обработанных NiTi-, NiCu- и BeCu-сплавов [35]. Обзор литературы показал, что исследование электроэрозионной обработки BeCu-сплавов все еще находится в зачаточном состоянии. Кроме того, криогенная обработка заготовок и электродов при электроэрозионной обработке не получила большого внимания исследователей. Более того, в исследованиях уделялось очень мало внимания влиянию магнитной индукции на целостность поверхности и производительность во время электроэрозионной обработки. Поэтому цель данного исследования – выяснить, как криогенная обработка заготовки и электрода, напряженность магнитного поля, ток в межэлектродном зазоре и время включения импульса влияют на удельный съем материала, толщину белого слоя и образование поверхностных трещин. Кроме того, в этом исследовании используются алгоритмы регрессии машинного обучения для оценки ССМ. Оставшуюся часть работы составляют разделы, посвященные материалам и методам, результатам и их обсуждению, а также выводам. Материалы и методы исследования В этом исследовании для испытаний использовался электроэрозионный копировальнопрошивочный станок Electronica Machine Tools Limited, модель C400×250. В качестве заготовки в данном исследовании взяли брусок размером 100×100×50 мм, который был затем разделен на блоки размером 30×20×20 мм для проведения экспериментов. В качестве материала электрода-инструмента в экспериментах использовали медь с высокой теплопроводностью. Инструмент имел квадратную форму размером 6×90 мм соответственно. С помощью индексирующей системы и фрезерного станка ему придали квадратную форму 3×25 мм. В ходе эксперимента прикладывалось внешнее магнитное поле с помощью неодимового магнита, окружающего зону резания. Перед экспериментом заготовку и электроды-инструменты подвергали криогенной подготовке. Чтобы выяснить, как криогенная обработка повлияла на материалы, были проведены испытания на электрическое сопротивление/проводимость. Вес заготовок и электродов-инструментов измерялся с помощью компьютеризированных весов с точностью 0,001 г как до, так и после обработки. Удельный съем материала рассчитывали по формуле ⎛ − ⎞ = ⎜ ⎟ ⎝ ρ ⎠ 1 2 ÓÑÌ Ì Ì Ò , (1) где М1 – масса заготовки перед механической обработкой, г; М2 – масса заготовки после механической обработки, г; ρ – плотность заготовки, г/см3; Т – длительность цикла, мин. Толщину белого слоя каждого образца исследовали при 850-кратном увеличении с помощью сканирующего электронного микроскопа. Далее обработанные поверхности образцов исследовали при 1000-кратном увеличении и измеряли поверхностные трещины на дне и стенках отверстий. С помощью электродов-инструментов из электролитической меди на необработанных деталях из BeCu-сплава были созданы квадратные отверстия глубиной 5 мм от поверхности. На рис. 1 представлена экспериментальная установка, состоящая из BeCu-заготовки, медного электрода-инструмента и магнитов. Были проведены эксперименты для оценки влияния криогенной обработки заготовки и электродовинструментов, а также тока в межэлектродном зазоре и магнитной индукции на удельный съем материала. Таким образом, эксперименты проводили в два этапа: поисковые и основные эксперименты по статистическому плану Бокса – Бенкена. Расчетные переменные, использованные для изучения влияния параметров процесса на эксплуатационные характеристики, приведены в табл. 1. С целью принятия решения о диапазоне и уровне тока в межэлектродном зазоре и величине магнитной индукции для получения оптимальных значений удельного съема материала проводили поисковые исследования. Ток в межэлектродном зазоре и величину магнитной индукции варьировали на пяти уровнях, на каждом уровне выполняли один проход. Рассматривали различные комбинации заготовки и инструмента: – BeCu необработанный и Cu необработанный; – BeCu необработанный и Cu криогенно обработанный; – BeCu криогенно обработанный и Cu необработанный;
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1