ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. В статье изложены результаты исследований технологических режимов высокоскоростной обработки заготовок с целью получения ювенильных поверхностей и ультрадисперсных порошков. Методы исследования. В качестве технологических факторов взяты наличие/отсутствие жидкого азота в зоне обработки, скорость вращения мелющего диска, продольная подача, характеристики абразивного инструмента и физико-механические характеристики обрабатываемых материалов. В качестве функций отклика при рассмотрении влияния технологических факторов приняты: наличие посторонних примесей на обработанной поверхности, размер частиц порошка и износ абразивного инструмента. Все исследования проводились на следующих материалах: сплав твердый спеченный ВК-8, сталь инструментальная Р-18, латунь Л63, алюминиевый сплав Д16, ферромагнетик М2500НМС1 и неодимовый магнит N45M. При проведении исследований использовался растровый электронный микроскоп Jeol JSM–5700. Для получения соотношения, связывающего размер частиц порошка с технологическими факторами, использовался метод планирования двухфакторного эксперимента. Результаты и обсуждение. Наличие жидкого азота в зоне обработки позволяет сохранить чистоту поверхности, предотвращать ее окисление и появление на ней продуктов износа абразивного инструмента. При этом обработка вязких материалов становится возможной только при использовании жидкого азота. Осуществление диспергирования заготовки при скоростях вращения мелющего диска свыше 100 м/с приводит к резкому уменьшению размеров частиц получаемого порошка. Оптимальным с точки зрения размеров частиц порошка и величины износа абразивного инструмента является использование при обработке заготовок подачи менее 1 мм/мин. Предел прочности материалов при растяжении является единственным из рассмотренных физико-механических характеристик материалов параметром, влияющим на размер частиц.

1. Molitor P., Barron V., Young T. Surface treatment of titanium for adhesive bonding to polymer composites: a review // International Journal of Adhesion and Adhesives. – 2001. – Vol. 21, iss. 2. – P. 129–136. – doi: 10.1016/S0143-7496(00)00044-0.

2. Handbook of adhesives and surface preparation: technology, applications and manufacturing / ed. by S. Ebnesajjad. – 1^st ed. – Amsterdam: William Andrew/Elsevier, 2011. – 450 p. – ISBN 978-1-4377-4461-3. – doi: 10.1016/C2010-0-65918-9.

3. Roberts R.W. Generation of clean surfaces in high vacuum // British Journal of Applied Physics. – 1963. – Vol. 14, N 9. – P. 537–543. – doi: 10.1088/0508-3443/14/9/301.

4. Jona F. Preparation and properties of clean surfaces of aluminum // Journal of Physics and Chemistry of Solids. – 1967. – Vol. 28, iss. 11. – P. 2155–2158: 2159–2160. – doi: 10.1016/0022-3697(67)90239-9.

5. A practical excimer laser-based cleaning tool for removal of surface contaminants / H.K. Park, C.P. Grigoropoulos, W.P. Leung, A.C. Tam // IEEE Transactions on Components, Packaging, and Manufacturing Technology: Part A. – 1994. – Vol. 17, iss. 4. – P. 631–643. – doi: 10.1109/95.335050.

6. Preparation of atomically clean surfaces of selected elements: a review / R.G. Musket, W. McLean, C.A. Colmenares, D.M. Makowiecki, W.J. Siekhaus // Applications of Surface Science. – 1982. – Vol. 10, iss. 2. – P. 143–207. – doi: 10.1016/0378-5963(82)90142-8.

7. X-ray photoelectron studies of the reaction of clean metals (Mg, Al, Cr, Mn) with oxygen and water vapour / J.C. Fuggle, L.M. Watson, D.J. Fabian, S. Affrossman // Surface Science. – 1975. – Vol. 49, iss. 1. – P. 61–76. – doi: 10.1016/0039-6028(75)90328-3.

8. Muktepavela F., Maniks J. Mechanical properties and accommodation processes on metallic interfaces // Nanostructured Materials. – 1998. – Vol. 10, iss. 3. – P. 479–484. – doi: 10.1016/S0965-9773(98)00090-7.

9. Muktepavelaa F., Manikaa I., Mironovsb V. Structure and mechanical properties of Al–B composite powder // Materials & Design. – 1997. – Vol. 18, iss. 4–6. – P. 257–259. – doi: 10.1016/S0261-3069(97)90061-3.

10. Qureshi A.T. Silver nanoparticles as drug delivery systems: Dr. of philosophy diss. – Louisiana, 2013. – 173 p. – Identifier: etd-11052013-124819.

11. Karkare M. Nanotechnology: fundamentals and applications. – New Delhi: I.K. International Publishing House, 2008. – 252 p. – ISBN-10: 8189866990. – ISBN-13: 978-8189866990.

12. Koçak A., Karasu B. General evaluations of nanoparticles // El-Cezerî Journal of Science and Engineering. – 2018. – Vol. 5, N 1. – P. 191–236.

13. Nanoengineered colloidal inks for 3D bioprinting / C.W. Peak, J. Stein, K.A. Gold, A.K. Gaharwar // Langmuir. – 2018. – Vol. 34, iss. 3. – P. 917–925. – doi: 10.1021/acs.langmuir.7b02540.

14. Preparation of multi-component powder of any high solids process / Yu. Titov, D. Rechenko, I. Tsarenko, I. Petrov // Scientific-Technical Conference "Innovations in Engineering": Proceedings. – Burgas, 2015. – P. 27–29.

15. Unit engineering of solid materials complex powder production by high speed process / Yu. Titov, D. Rechenko, I. Tsarenko, I. Petrov // 2^nd Scientific Congress "Innovations in engineering": Proceedings. – Varna, 2016. – P. 41–42.

16. Филимонов Л.Н. Высокоскоростное шлифование. – Л.: Машиностроение, 1979. – 248 с.

17. Патент 146455 Российская Федерация, МПК B 22 F 9/04. Устройство для получения металлических порошков / А.Ю. Попов, Д.С. Реченко, Ю.В. Титов, К.К. Госина, Р.У. Каменов. – № 2014119229/02; заявл. 13.05.2014; опубл. 10.10.2014, Бюл. № 28. – 3 с.

18. Scanning electron microscopy and X-Ray microanalysis / J.I. Goldstein, D.E. Newburu, P. Echlin, D.C. Joy, C. Fiori, E. Lifshin. – 1^st ed. – New York; London: Springer US Publ., 1981. – 673 p. – ISBN 978-1-4613-3275-6. – eISBN 978-1-4613-3273-2. – doi: 10.1007/978-1-4613-3273-2.

19. Бакуль В.Н. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента. – М.: Машиностроение, 1975. – 296 с.

20. Справочник по алмазной обработке металлорежущего инструмента / В.Н. Бакуль, И.П. Захаренко, Я.А. Кункин, М.З. Мильштейн; под общ. ред. В.Н. Бакуль. – Киев: Технiка, 1971. – 208 с.

21. Борисенко Н.И., Чичиро Е.А. Износостойкий твердый сплав ВК8УДП для подшипников скольжения и режущего инструмента // Материалы Международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров». Секция 9 «Техническая физика». – М.: МГТУ «МАМИ», 2010. – С. 18–24.

22. ГОСТ 19265–73. Прутки и полосы из быстрорежущей стали. Технические условия. – Введ. 01.01.75. – М.: Изд-во стандартов. – 23 с.

23. Пачурин Г.В. Сопротивление усталости при разных температурах отожженной и упрочненной латуни Л63 // Международный журнал экспериментального образования. – 2014. – № 3, ч. 1. – С. 119–126.

24. Шаклеина А.В. Микроструктура и механические свойства алюминиевого сплава Д16 при нагружении в коррозионной среде: автореф. дис. … канд. техн. наук. – Тюмень, 2010. – 18 с.

25. Саврук Е.В., Смирнов С.В., Климов А.С. Модификация поверхности Mn-Zn-феррита пучком низкоэнергетических электронов // Доклады ТУСУР. – 2012. – № 2 (26), ч. 2. – С. 172–174.

26. Влияние термической обработки на магнитные свойства и структуру магнитов типа (Nd,Pr)-(Tb,Dy,Gd)-(Fe,Co,Al,Cu,Re)-B // О.А. Ариничева, А.С. Лилеев, А.А. Лукин, М. Райзнер, А.С. Старикова, Е.М. Семенова / Известия РАН. Серия физическая. – 2013. – Т. 77, № 10. – С. 1387–1390.

27. Васильев Е.В. Повышение производительности алмазного шлифования твердосплавных изделий и ресурса кругов выбором оптимальных схем и режимов шлифования и характеристики круга: дис. … канд. техн. наук. – Омск, 2005. – 169 с.