ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. Одной из областей использования деформирующего резания (ДР) является получение сеток из тонколистовых материалов. Принцип их получения состоит в двустороннем оребрении листа во взаимно перпендикулярных направлениях с глубиной ДР более половины толщины листа. Существенным недостатком таких сеток является малая величина живого сечения (отношение суммарной площади отверстий к площади сетки). Одной из перспективных областей использования сеток, получаемых ДР, является их использование в герниопластике в качестве титановых имплантатов для лечения грыж и армирования костных и мягких тканей. Для имплантатов необходимо живое сечение сетки более 60 %, высокая податливость пластическим деформациям и большая удельная площадь поверхности для удержания прорастающих в имплантат тканей. В статье метод ДР рассматривается как альтернатива существующим титановым плетеным сеткам-имплантатам, имеющим крайне высокую стоимость. Цель работы: Изучение основных закономерностей получения методом ДР заготовок для сеток, особенностей их растягивания и анализ получаемых форм и размеров ячеек. В работе исследовано двустороннее оребрение тонколистовых заготовок из титана ВТ1-00 с несовпадающим направлением оребрения противоположных сторон листа в диапазоне углов скрещивания 1,3°…10° с варьированием угла подрезания заготовки и шага оребрения. Проведен анализ механики растяжения при получении ромбической, шестигранной и параллелограммной формы ячеек Результаты и обсуждение. Установлен диапазон шагов оребрения и углов скрещивания, обеспечивающих стабильность процесса ДР и растягивания заготовки. На форму ячейки основное влияние оказывает длина связи ребер, полученных на противоположных сторонах листа. Увеличение длины связи при уменьшении угла скрещивания приводит к переходу формы ячейки от ромбической к шестигранной. Ячейка в виде параллелограмма свойственна ребрам противоположных сторон, имеющим отличия в изгибной прочности. Выводы. Метод деформирующего резания является альтернативным вариантом сквозного прорезания тонколистовых металлических и полимерных заготовок для их последующего растяжения с целью получения сеток. По сравнению с просечными и ткаными сетками сетки, полученные на основе ДР, имеют большую площадь поверхности и повышенную способность к их пластическому деформированию. Обосновано получение форм ячеек ромбической, шестигранной и параллелограммной формы. Управление формой ячейки получаемой растяжной сетки осуществляется выбором угла направления ребер и шагом оребрения на противоположных сторонах заготовки. Наибольший размер ячейки и живое сечение сетки обеспечивают сетки с гексагональными ячейками при углах скрещивания направления ребер на противоположных сторонах заготовки менее 3^o.

1. Patent EP 0727269 B1. Method of producing a surface with alternating ridges and depressions and a tool for carrying out the said method / N.N. Zubkov, A.I. Ovchinnikov. – Publ. date 13.09.2000.

2. Ельчинов В.П., Митин Е.В. Новые нержавеющие кожухотрубные конденсаторы водяного охлаждения: сочетание эффективности и надежности // Холодильный бизнес. – 2014. – № 1. – С. 16–22.

3. Investigation of heat transfer in evaporator of microchannel loop heat pipe / A.A. Yakomaskin, V.N. Afanasiev, N.N. Zubkov, D.N. Morskoy // Journal of Heat Transfer. – 2013. – Vol. 135, iss. 10. – P. 101006. – DOI: 10.1115/1.4024502.

4. Novel electrical joints using deformation machining technology. Pt. 2. Experimental verification / L. Solovyeva, N. Zubkov, B. Lisowsky, A. Elmoursi // IEEE Transactions on Components, Packaging, and Manufacturing Technology. – 2012. – Vol. 2, N 10. – P. 1718–1722. – DOI: 10.1109/TCPMT.2012.2199755.

5. Шуляк Я.И. Силы резания при деформационном упрочнении аустенитной стали методом деформирующего резания // Известия вузов. Машиностроение. – 2019. – № 1. – С. 12–19. – DOI: 10.18698/0536-1044-2019-1-12-19.

6. Зубков Н.Н., Васильев С.Г., Попцов В.В. Особенности закалочного деформирующего резания // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2018. – Т. 20, № 2. – С. 35–49. – DOI: 10.17212/1994-6309-2018-20.2-35-49.

7. Зубков Н.Н. Однопроходное формирование резьб на пластичных металлах деформирующим резанием // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2019. – Т. 21, № 2. – С. 6–17. – DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.2-6-17.

8. Zubkov N.N., Bityutskaya Yu.L., Voinov S.A. Shaping of heat exchanger pins by deformational cutting // Russian Engineering Research. – 2016. – Vol. 36, N 2. – P. 81–85. – DOI: 10.3103/S1068798X16020258.

9. Zubkov N.N., Sleptsov A.D. Influence of deformational cutting data on parameters of polymer slotted screen pipes // Journal of Manufacturing Science and Engineering. Transactions of the American Society of Mechanical Engineers. – 2016. – Vol. 138, N 1. – P. 011007-1–011007-7. – DOI: 10.1115/1.4030827.

10. Титансодержащие сетчатые эндопротезы, как перспективная группа имплантатов для пластики брюшной стенки / А.А. Казанцев, В.В. Паршиков, К.А. Шемятовский, А.И. Алехин, Д.Л. Титаров, А.А. Колпаков, С.В. Осадченко // Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. – 2016. – № 4. – С. 86–95. – DOI: 10.17116/hirurgia2016486-95.

11. LeBlanc K.A. Implants used for hernioplasty // Laparoscopic and robotic incisional hernia repair / ed. by K. LeBlanc. – Cham: Springer, 2018. – P. 41–84.

12. Федоров С.А., Самедова Д.А. Опыт применения титанового шелка в стоматологии хирургической // Бюллетень медицинских Интернет-конференций. – 2018. – Т. 8, № 7. – С. 289.

13. Бадалян А.А., Чернавский А.Ф., Петров И.А. Клинико-психологические основы формирования качества жизни при восстановлении биологического рельефа кости с помощью титанового шелка // Проблемы стоматологии. – 2018. – Т. 14, № 3. – С. 56–63.

14. Smith D., Graciano C., Martinez G. Recent patents on expanded metal // Recent Patents on Materials Science. Continued as Current Materials Science. – 2009. – Vol. 2, N 3. – DOI: 10.2174/1874464810902030209.

15. Sparks T., Chase G. Filters and filtration handbook. – 6th ed. – Boston, MA: Elsevier, 2015. – 444 p. – DOI: 10.1016/C2012-0-03230-9.

16. Purchas D., Sutherland K. Handbook of filter media. – 2nd ed. – Oxford: Elsevier Advanced Technology, 2002. – 572 p. – ISBN 9781856173759.

17. Strength to weight ratio research boosts expanded metal // Aircraft Engineering and Aerospace Technology. – 2006. – Vol. 78, N 5. – DOI: 10.1108/aeat.2006.12778ead.020.

18. Kooistra G.W., Wadley H. Lattice truss structures from expanded metal sheet // Materials & Design. – 2007. – Vol. 28, N 2. – P. 507–514. – DOI: 10.1016/j.matdes.2005.08.013.

19. On the influence of structural defects for honeycomb structure / Z. Wang, Z. Li, W. Zhou, D. Hui // Composites Part B: Engineering. – 2018. – Vol. 142, iss. 1. – P. 183–192. – DOI: 10.1016/j.compositesb.2018.01.015.

20. Design and fabrication of aluminum honeycomb structures based on origami technology / L. Wang, K. Saito, Y. Gotou, Y. Okabe // Journal of Sandwich Structures & Materials. – 2019. – Vol. 21, iss. 4. – P. 1224–1242. – DOI: 10.1177/1099636217714646.