ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. Развитие современного машиностроения вызывает необходимость создания материалов, обладающих комплексом таких свойств как прочность, коррозионная стойкость, теплопроводность, жаропрочность, износостойкость и др. При изготовлении новых видов изделий, обладающих сложным профилем, широкое применение находят биметаллические материалы. Для обработки таких изделий целесообразно применять электрофизические методы обработки, одним из которых является технология копировально-прошивной электроэрозионной обработки (КПЭЭО). В настоящее время метод КПЭЭО является одним из самых распространенных методов обработки современных материалов. Статья посвящена повышению эффективности КПЭЭО биметаллических материалов типа сталь-медь. Предметами исследования являются: неравномерность съёма материала обработанной поверхности, параметр шероховатости при КПЭЭО биметаллического материала типа сталь-медь при различных режимах электроэрозионной обработки. Целью работы является повышение эффективности и точности процесса КПЭЭО сложнопрофильных биметаллических изделий электродами-инструментами (ЭИ) с различными физико-механическими свойствами. Методы. Экспериментальные исследования проводились по методу классического эксперимента. Для проведения экспериментов использовали копировально-прошивной электроэрозионный станок Smart CNC. В качестве биметаллического обрабатываемого изделия использована стальная подложка с наплавленным покрытием. Материал основы – сталь 09Г2С, материал наплавки – медь М1. В качестве электродов-инструментов использовали: сталь 20; дюралюминий марки Д16; медь М2. Результаты и обсуждения. Разработана теоретическая модель, позволяющая рассчитать величину съёма биметаллического материала сталь-медь в зависимости от режимов КПЭЭО и материала ЭИ. Сходимость теоретической модели с результатами экспериментов составляет 15 %. Проведено экспериментальное исследование износа ЭИ при КПЭЭО биметаллического материала сталь-медь в зависимости от режимов обработки и материала ЭИ. Установлено, что при КПЭЭО медным ЭИ на режимах med и max износ ЭИ минимален и составляет 0,03…0,05 мм соответственно. Проведён расчет параметров шероховатости и анализ обработанной поверхности биметаллического материала сталь-медь КПЭЭО на разных режимах обработки ЭИ с различными электрофизическими свойствами.

1. Особенности применения композиционного материала «алюминий – нитрид бора» в авиационных двигателях / А.А. Живушкин, Е.А. Козлова, И.А. Чубуков, А.Ю. Марова // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. – 2009. – № 3 (19). – С. 235–239.

2. Голованенко С.А., Меандров Л.В. Производство биметаллов. – М.: Металлургия, 1966. – 132 c.

3. Матвеев А.С., Матвеев М.С. Особенности применения конструкционных материалов при изготовлении электродов вакуумных приборов // Конструкции из композиционных материалов. – 2010. – № 2. – С. 28–31.

4. Грицюк В.Г. Режимы и технология обработки биметаллов с наложением электрического поля: дис.... канд. техн. наук: 05.03.01. – Воронеж, 2005. – 201 с.

5. Плазменная наплавка меди на сталь на токе обратной полярности / С.Д. Неулыбин, Ю.Д. Шицын, П.С. Кучев, И.А. Гилев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2014. – Т. 16, № 1 (2). – С. 468–471.

6. Абляз Т.Р., Ханов А.М., Хурматуллин О.Г. Современные подходы к технологии электроэрозионной обработки материалов. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2012. – 112 с.

7. Погонин А.А., Бойко А.Ф., Блинова Т.А. Дисперсный анализ продуктов электроэрозионной прецизионной обработки // Технология машиностроения. – 2010. – № 6. – С. 26–28.

8. Слюсарев М.В. Исследование параметров качества биметаллических листов // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 9. – 2007. – Вып. 6. – С. 176–182.

9. Lee H.T., Tai T.Y. Relationship between EDM parameters and surface crack formation // Journal of Materials Processing Technology. – 2003. – Vol. 142, iss. 3. – P. 676–683. – DOI: 10.1016/S0924-0136(03)00688-5.

10. Das S., Klotz M., Klocke F. EDM simulation: finite element-based calculation of deformation, microstructure and residual stresses // Journal of Materials Processing Technology. – 2003. – Vol. 142, iss. 2. – P. 434–451. – DOI: 10.1016/S0924-0136(03)00624-1.

11. Журин А.В. Методы расчета технологических параметров и электродов-инструментов при электроэрозионной обработке: дис. … канд. техн. наук: 05.03.01. – Тула, 2005. – 132 с.

12. Tang J., Yang X. A thermo-hydraulic modeling for the formation process of the discharge crater in EDM // Procedia CIRP. – 2016. – Vol. 42. – P. 685–690. – DOI: 10.1016/j.procir.2016.02.302.

13. Tsai H.C., Yan B.H., Huang F.Y. EDM performance of Cr/Cu-based composite electrodes // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2003. – Vol. 43, iss. 3. – P. 245–252. – DOI: 10.1016/S0890-6955(02)00238-9.

14. Relationship between occurrence of material removal and bubble expansion in electrical discharge machining / S. Hayakawa, Y. Sasaki, F. Itoigawa, T. Nakamura // Procedia CIRP. – 2013. – Vol. 6. – P. 174–179. – DOI: 10.1016/j.procir.2013.03.095.

15. Шлыков Е.С., Сиротенко Л.Д. Особенности обработки биметаллических материалов электродами с разными физико-механическими свойствами // Журнал магистров. – 2016. – № 1. – С. 199–203.

16. Плошкин В.В. Структурные и фазовые превращения в поверхностных слоях сталей при электроэрозионной обработке: дис. … канд. техн. наук. – М., 2006. – 281 с.

17. Tao J., Ni J., Shih A.J. Modeling of the anode crater formation in electrical discharge machining // Journal of Manufacturing Science and Engineering. – 2012. – Vol. 134 (1). – P. 011002. – DOI: 10.1115/1.4005303.

18. Dey S., Roy D.C. Experimental study using different tools/electrodes E.G. copper, graphite on M.R.R of E.D.M process and selecting the best one for maximum M.R.R in optimum condition // International Journal of Modern Engineering Research. – 2013. – Vol. 3, iss. 3. – P. 1263–1267.

19. Weingärtner E., Kuster F., Wegener K. Modeling and simulation of electrical discharge machining // Procedia CIRP. – 2012. – Vol. 2. – P. 74–78. – DOI: 10.1016/j.procir.2012.05.043.

20. Janmanee P., Muttamara A. Performance of difference electrode materials in electrical discharge machining of tungsten carbide // Energy Research Journal. – 2010. – Vol. 1, iss. 2. – P. 87–90. – DOI: 10.3844/erjsp.2010.87.90.

21. Abbas N.M., Solomon D.G., Bahari Md. F. A review on current research trends in electrical discharge machining (EDM) // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2007. – Vol. 47. – P. 1214–1228. – DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2006.08.026.

22. Yeo S.H., Kurnia W., Tan P.C. Electro-thermal modelling of anode and cathode in micro-EDM // Journal of Physics D: Applied Physics. – 2007. – Vol. 40 (8). – P. 2513–2521. – DOI: 10.1088/0022-3727/40/8/015.