ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. Развитие современных технологий обработки конструкционных материалов значительно повысило требования не только к оборудованию, оснастке и инструменту для реализации процессов, но и к качеству обработанных поверхностей. Особо остро эта проблема прослеживается при создании изделий индивидуального сложного профиля, зачастую изготавливаемых по единичным технологиям, что ведет к необходимости снижения себестоимости при сохранении эффективности изготовления. Наиболее часто детали такого типа применяются в судостроении, авиастроении, машиностроении, медицине. Для механической (ручной) обработки металлического каркаса при зубопротезировании используются ротационные инструменты, в том числе зуботехнические бормашины. Они оснащаются цанговыми патронами, в которые устанавливаются твердосплавные фрезы, шлифовальные корундовые головки на керамической связке и алмазные головки на металлической связке. Алмазные головки на металлической связке применяются только для обработки изделий, которые не покрываются затем керамикой. Для обработки металлических каркасов под покрытие керамикой их применять не рекомендуется, так как алмазные головки на металлической связке оставляют царапины, в которых в процессе обжига керамики могут скапливаться и застаиваться газы, приводящие к дефектам керамического покрытия. Кроме того, во время обработки происходит «засаливание» инструмента. Приходится прерывать процесс обработки и чистить алмазные головки в пескоструйном аппарате. Цель работы. В работе решается задача, связанная с обеспечением возможности использования высокоэффективных алмазных головок на металлической связке для механической (ручной) финишной обработки металлических каркасов под дальнейшее покрытие керамикой путем применения и комбинирования известных способов электрохимического шлифования и электрохимического полирования изделий (гибридных технологий финишной обработки). Результаты и обсуждение. Исследования проводились путем механической (ручной) обработки образцов из стали 12Х18Н10Т. На собранном нами лабораторном стенде проводились сравнительные испытания трех способов обработки металлических заготовок: традиционное шлифование образцов стоматологической алмазной головкой, электрохимическое шлифование образцов стоматологической алмазной головкой и электрохимическое шлифование образцов стоматологической алмазной головкой с последующим электрохимическим полированием образцов круглым электродом, изготовленным из проволоки ДКРНМ 2,5 Л63, ГОСТ 1066–2015. Изображения поверхности обработанных разным способом образцов и химический состав поверхности образца были получены на настольном сканирующем электронном микроскопе Hitachi TM4000Plus. Измерение величины шероховатости обработанной поверхности проводилось на профилометре модели 130. Применение способа электрохимического шлифования алмазной головкой на металлической связке с последующим электрохимическим полированием круглым электродом позволяет устранить царапины от обработки алмазной головкой и создать необходимую топографию поверхности для обеспечения механической связи между металлическим каркасом и керамикой. Анализ результатов сравнительных исследований позволяет нам сделать вывод, что лучшим, с точки зрения качества, эффективности обработки и условий обеспечения топографии поверхности, пригодной для обеспечения устойчивой механической связи между металлическим каркасом и керамикой, является гибридная технология обработки на одном технологическом оборудовании с использованием электрохимического шлифования алмазной головкой на металлической связке с последующим электрохимическим полированием круглым электродом.

1. Троян И.С. Техника изготовления несъемных металлокерамических конструкций зубных протезов: учебное пособие / Волгоградский медицинский колледж. – Волгоград, 2013. – 24 с.

2. Химическая технология. Керамические и стеклокристаллические материалы для медицины: учебное пособие для магистратуры / В.И. Верещагин, Т.А. Хабас, Е.А. Кулинич, В.П. Игнатов. – М.: Юрайт, 2019. – 147 с. – (Университеты России). – ISBN 978-5-534-10880-4.

3. Гордон М.Б., Янюшкин А.С. Высокоэффективная электрохимическая обработка твердых сплавов в режиме самозатачивания алмазного круга и одновременного травления поверхности изделий // Вестник машиностроения. – 1984. – № 3. – С. 12–14.

4. Contact processes in grinding / A. Yanyushkin, D. Lobanov, P. Arkhipov, V. Ivancivsky // Applied Mechanics and Materials. – 2015. – Vol. 788. – P. 17–21. – doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.788.17.

5. Янюшкин А.С., Лобанов Д.В., Архипов П.В. Потеря режущей способности алмазных кругов на металлической связке при шлифовании композиционных материалов // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева. – 2013. – № 1 (47). – С. 178–183.

6. Носенко В.А., Носенко С.В. Плоское глубинное шлифование пазов в заготовках из титанового сплава с непрерывной правкой шлифовального круга // Вестник машиностроения. – 2013. – № 4. – С. 74–79.

7. Nosenko V.A., Mitrofanov A.P., Butov G.M. Impregnation of abrasive tools with foaming agents // Russian Engineering Research. – 2011. – Vol. 31, iss. 11. – P. 1160–1163. – doi: 10.3103/S1068798X11110189.

8. Popov V.Yu., Arkhipov P.V., Rychkov D.A. Adhesive wear mechanism under combined electric diamond grinding // MATEC Web of Conferences. – 2017. – Vol. 129. – P. 01002. – doi: 10.1051/matecconf/201712901002.

9. Виноградова Т.Г., Салов П.М., Салова Д.П. Качество обработанных отверстий при электрокорундовом и аэроборном шлифовании // Научно-технический вестник Поволжья. – 2011. – № 1. – С. 91–95.

10. Определение относительной абразивной способности кругов при безалмазной непрерывной правке / П.М. Салов, В.Н. Цай, С.С. Сайкин, Ю.И. Воронцов, Н.В. Мулюхин // Научно-технический вестник Поволжья. – 2016. – № 4. – С. 57–59.

11. Моделирование процесса стохастического взаимодействия инструмента и заготовки на операциях шлифования / С.М. Братан, В.Б. Богуцкий, Ю.К. Новоселов, С.И. Рощупкин // Наукоемкие технологии в машиностроении. – 2017. – № 5 (71). – С. 9–18.

12. Identification of removal parameters at combined grinding of conductive ceramic materials / S. Bratan, S. Roshchupkin, A. Kolesov, B. Bogutsky // MATEC Web of Conferences. – 2017. – Vol. 129. – P. 01079. – doi: 10.1051/matecconf/201712901079.

13. Nosenko S.V., Nosenko V.A., Bairamov A.A. Factors affecting the surface roughness in the deep grinding of titanium alloys // Russian Engineering Research. – 2015. – Vol. 35, iss. 7. – P. 549–553. – doi: 10.3103/S1068798X15070151.

14. Рахимянов Х.М., Журавлев А.И., Гаар Н.П. Установка для исследования электрохимических процессов в условиях лазерной активации процесса электрохимической размерной обработки // Научный вестник НГТУ. – 2010. – № 2 (39). – С. 135–144.

15. Попов В.Ю. Шероховатость поверхности быстрорежущего инструмента в зависимости от режимов электроалмазной обработки // Актуальные проблемы в машиностроении. – 2015. – № 2. – С. 21–26.

16. Борисов М.А., Мишин В.А., Дементьев Д.А. Разработка программируемого устройства для управления параметрами тока при электрохимической обработке // Материалы III-ей Всероссийской научно-практической конференции «Проектирование и перспективные технологии в машиностроении, металлургии и их кадровое обеспечение» / Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова. – Чебоксары, 2017. – С. 188–192.

17. Борисов М.А., Мишин В.А. Аспекты применения электрохимического шлифования зубопротезных металлических изделий // Новые технологии науки, техники, педагогики высшей школы: материалы Международной научно-практической конференции «Наука – Общество – Технологии – 2017» / Московский политехнический университет. – Москва, 2017. – С. 157–159.

18. Мирзоев Р.А., Давыдов А.Д. Анодные процессы электрохимической и химической обработки металлов: учебное пособие. – 2-е изд., стер. – СПб.: Лань, 2016. – 384 с. – ISBN 978-5-8114-2288-3.

19. Структура износостойких плазменных покрытий после высокоэнергетического воздействия ТВЧ / Ю.С. Чёсов, Е.А. Зверев, В.В. Иванцивский, В.Ю. Скиба, Н.В. Плотникова, Д.В. Лобанов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2014. – № 4 (65). – С. 11–18.

20. Hybrid processing: the impact of mechanical and surface thermal treatment integration onto the machine parts quality / V.Yu. Skeeba, V.V. Ivancivsky, A.V. Kutyshkin, K.A. Parts // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2016. – P. 012016. – Vol.126. – doi: 10.1088/1757-899X/126/1/012016.

21. Skeeba V., Pushnin V., Kornev D. Quality improvement of wear-resistant coatings in plasma spraying integrated with high-energy heating by high frequency currents // Applied Mechanics and Materials. – 2015. – Vol. 788. – P. 88–94. – doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.788.88.

22. Formation of high-carbon abrasion-resistant surface layers when high-energy heating by high-frequency currents / N.V. Plotnikova, V.Yu. Skeeba, N.V. Martyushev, R.A. Miller, N.S. Rubtsova // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2016. – P. 012022. – Vol. 156. – doi: 10.1088/1757-899X/156/1/012022.

23. Integrated quality ensuring technique of plasma wear resistant coatings / E.A. Zverev, V.Yu. Skeeba, P.Yu. Skeeba, N.V. Martyushev // Key Engineering Materials. – 2017. – Vol. 736. – P. 132–137. – doi: 10.4028/www.scientific.net/KEM.736.132.

24. Theoretical-probabilistic model of the rotary belt grinding process / S. Bratan, A. Kolesov, S. Roshchupkin, T. Stadnik // MATEC Web of Conferences. – 2017. – Vol. 129. – P. 01078. – doi: 10.1051/matecconf/201712901078.

25. Братан С.М., Сазонов С.Е., Колесов А.Г. Моделирование процессов доводки абразивными пастами // Наукоемкие технологии в машиностроении. – 2016. – № 1 (55). – С. 25–29.

26. Иванцивский В.В., Рахимянов Х.М. Технологическое обеспечение качества поверхностного слоя деталей машин при интеграции поверхностной термической и финишной механической обработки // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2005. – № 6. – С. 43–46.