Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 3

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 20 No. 3 2018 59 TECHNOLOGY или дробление кристаллов, ионная бомбарди- ровка подложки ионами инертного газа и т.д. [1–5]. Второе направление описывает приемы сохранения чистой поверхности, например при- менение глубокого вакуума [6]. Последнее на- правление посвящено работам по изучению вза- имодействия с окружающей средой [7, 8]. Повышение интереса к низкоразмерным си- стемам (с размером морфологических элемен- тов порядка ста нанометров) является одной из характерных черт современного этапа развития науки и техники. Это связано с тем, что матери- алы, такие как металлы, керамики, композиты, получаемые с использованием этих систем, об- ладают новыми, зачастую уникальными свой- ствами. Благодаря уникальности своих свойств они находят широкое применение в различных отраслях промышленности – в электронике, медицине, фармакологии, машиностроении, химической и нефтяной промышленности, кос- мической и авиационной технике и др. [9–13]. В нашей стране такие системы получили назва- ние ультрадисперсных материалов, к которым относятся и ультрадисперсные порошки (УДП). Накопленный опыт обращения с ювениль- ными поверхностями и УДП показывает, что на сегодняшний день есть три основные проблемы. 1. Разработка способов получения чистых (ювенильных) поверхностей и УДП. 2. Сохранение свойств ювенильной поверх- ности и порошка в процессе его хранения. 3. Сохранение ювенильных свойств поверх- ности и свойств малоразмерных частиц в объем- но структурированном материале. Существует три группы способов получения чистых поверхностей: физические, физико-хи- мические и химические способы (частично они были упомянуты выше). Эти способы могут при- меняться как самостоятельно, так и в комплексе. В научно-технической литературе большинство авторов для получения ювенильных поверхно- стей отдают предпочтение механическим мето- дам, относящимся к группе физических. Способов получения УДП на сегодняшний день значительно больше. В них используются такие процессы, как фазовые превращения, хи- мическое взаимодействие, рекристаллизация, высокие механические нагрузки, биологический синтез и т. д. Каждый из способов обладает сво- ими достоинствами и недостатками. Общим их недостатком является то, что каждый метод ори- ентирован на выполнение конкретных требова- ний к порошку по химическому составу, количе- ству примесей, размерам и формам частиц для выполнения требований к конечному продукту. Способ высокоскоростной обработки, реали- зованный в мельнице тонкого помола, которая была разработана на кафедре «Металлорежущие станки и инструменты» ОмГТУ, позволяет полу- чать ювенильные поверхности и УДП из одно- и многокомпонентных материалов [14–15]. Для понимания сути способа высокоскорост- ной обработки заготовок с целью получения ювенильной поверхности или ультрадисперсно- го порошка на рис. 1 представлена схема данно- го процесса с использованием мелющего диска (МД). В общем случае направления осей МД и заготовки могут не совпадать. Направления вра- щения заготовки и МД противоположны. Для поддержания постоянного контакта необходимо осуществление продольной подачи МД или за- готовки s . В зоне контакта реализуется сила ре- зания F , которая дает составляющие F x , F y и F z . Скорость вращения МД превышает 100 м/с. С увеличением окружной скорости МД средняя толщина срезаемого слоя будет уменьшаться (см., например, [16]). В зону обработки заготов- ки подается жидкий азот с целью защиты обра- батываемой поверхности от окисления и охруп- чивания материала. Обработка деталей на скоростях вращения МД, превышающих 100 м/с, требует специаль- ных подходов к проектированию конструкции МД. Она должна обеспечивать его прочность при вращении. Авторами статьи была разрабо- тана специальная конструкция сборного МД, способная выдерживать нагрузки при скорости вращения 300 м/с, которая показана на рис. 2. Данная конструкция защищена патентом 030364 РФ [17]. Корпус 1 МД для высокоскоростной обра- ботки имеет внешний диаметр D и толщину Н . С торцевой стороны выполнены 16 отверстий диаметром d , симметричных относительно оси шлифовального круга и расположенных по диа- метру d 1 . В эти отверстия установлены шлифо- вальные сегменты, состоящие из шлифовальной головки 2 , установленной в стакане 3 на клее- вой основе 4 , выступающие относительно тор- ца корпуса 1 на величину h 1 . При этом стакан 3