Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 4

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 20 No. 4 2018 97 MATERIAL SCIENCE Введение Алюминиевый сплав В95 относится к систе- ме Al-Zn-Mg-Cu и благодаря высоким механиче- ским свойствам широко применяется в промыш- ленности. Его используют в вагоностроении, авиации, транспортном машиностроении и дру- гих отраслях. Преимущественным методом его размерной механической обработки является фрезерование. Сплав В95 относится к термически упроч- няемым, его высокая прочность обеспечивается упрочняющими частицами вторичной фазы. В то же время известно, что возможно комплекс- ное упрочнение двухфазного материала за счет измельчения размеров зерна и перераспределе- ния частиц вторичной фазы [1–2]. Самыми эф- фективными способами измельчения структуры во всем объеме материала в состоянии твердого раствора являются методы интенсивной пласти- ческой деформации (ИПД) [3] такие, как ковка, равноканальное угловое прессование (РКУП), прессование с рифлением, накопительная про- катка и др. Эти методы могут быть применены и к сплаву В95 с целью улучшения его физико- механических свойств. Изменение структурного состояния матери- ала и его механических свойств может суще- ственно сказаться на характеристиках его обра- батываемости при формообразовании резанием (точении, фрезеровании, строгании и т. д.) [4]. В работе [5] приведены результаты исследова- ния обрабатываемости резанием чистого титана в крупнокристаллическом (КК) и ультрамелко- зернистом (УМЗ) состоянии. Авторы указывают на изменение морфологии стружки и повышение качества обработки титана в УМЗ-состоянии, в то время как силовые зависимости и механизм износа режущего инструмента существенно не изменились. В работе [6] исследована обрабаты- ваемость сплава ВТ1-0 и показано, что за счет перевода материала в УМЗ-состояние происхо- дит повышение износостойкости инструмента и снижение шероховатости обработанной по- верхности. В работе [7] приводятся результаты обрабатываемости технически чистой меди в УМЗ-состоянии и указывается, что после меха- нической обработки наблюдается рост разме- ров зерна и снижение плотности дислокаций в приповерхностном слое материала. В работах [8–9] приведены результаты точения и фрезеро- вания малоуглеродистых сталей в КК- и УМЗ- состоянии. Авторы указывают на следующие особенности обрабатываемости этих материа- лов. Во-первых, повышение скорости резания может привести к структурным изменениям в УМЗ-материале. Во-вторых, качество обрабо- танной поверхности при точении и фрезеровании повышается в случае обработки УМЗ-материала по сравнению с КК. В-третьих, микротвердость приповерхностного слоя УМЗ-материала по- сле механической обработки существенно не изменяется, тогда как микротвердость припо- верхностного слоя КК-материала значительно возрастает. В работе [10] приведены результаты исследования процесса сверления магниевого сплава AZ91 (аналог МЛ5) в УМЗ-состоянии и показано незначительное увеличение силы реза- ния по сравнению с обработкой КК-материала. В то же время авторы наблюдали лучшее удаление материала в процессе сверления из отверстия, что положительно сказывается на качестве об- работки. В работе [11] приведены результаты исследований качества обработки поверхности сплава АМг2 с УМЗ-структурой и показано сни- жение шероховатости поверхности в 2…7 раз, по сравнению с обработкой материала с КК- структурой. В работе [12] приведены результаты обрабатываемости сплава 6061 (аналог АД33) в УМЗ-состоянии при точении. Показано сниже- ние силы резания и повышение качества обра- ботки поверхности УМЗ-материала, по сравне- нию с обработкой образцов с КК-структурой. Указанные выше металлы и сплавы относят- ся к деформационно-упрочняемым. В свою оче- редь, сплав В95 является термически упрочняе- мым. Следовательно, остается неизвестным, как формирование УМЗ-структуры методами ИПД повлияет на его обрабатываемость резанием. В связи с этим целью настоящей работы явля- ется исследование влияния структурных измене- ний в сплаве В95 на качество его механической обработки при фрезеровании. Методика исследований Исследовалось влияния равноканального углового прессования (РКУП) на структуру, ме- ханические свойства и качество поверхности после обработки резанием (при фрезеровании)