ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. Щелевые фильтры востребованы в нефтехимической, машиностроительной, пищевой, горнообогатительной и других отраслях промышленности. Деформирующее резание (ДР) является методом лезвийной обработки, основанном на подрезании и пластическом деформировании поверхностного слоя заготовки без его отделения в виде стружки, и выделяется среди других методов образования щелевых структур возможностью получения фильтров высокой тонкости фильтрации (ширина щелей от 20 мкм) при сравнительно высокой производительности и безотходности. Однако закономерности сквозного прорезания металлов методом ДР практически не были изучены ранее. Цель работы: установление влияния основных параметров деформирующего резания: подачи и глубины резания – на характер получаемых структур, а также выявление сочетаний параметров, при которых обеспечивается получение структур, пригодных для фильтрации. Методом исследования являлись эксперименты по сквозному прорезанию гофров, отштампованных на лентах из меди, и визуальный анализ полученных структур. Прорезание гофров методом ДР производилось на токарном станке с использованием приспособления – барабана с натяжителем. Результаты и обсуждение. Характерные структуры, полученные при различных сочетаниях глубины резания и подачи, были систематизированы и выделены в следующие группы: 0 – отсутствие сквозного прорезания; 1 – равномерные щели; 2 – «двойникование» (попарное сближение стенок щелей); 3 – срывы через одно ребро; 4 – нерегулярные либо постоянные срывы; 5 – равномерные щели с образованием сплошного заусенца – «юбки» –  на внутренней стороне гофра вдоль ряда щелей; 6 – равномерные щели с неполностью раскрывшейся «юбкой». В интервале подач 0,2…0,4 мм/об с увеличением глубины резания наблюдается переход от структур группы 1 к структурам группа 2, причем чем больше подача, тем больше максимальная глубина резания, при которой сохраняются равномерные щели. Группа 1 отнесена к области структур, пригодных для задач фильтрации, однако она характеризуется образованием индивидуальных заусенцев с внутренней стороны щелей. При меньших подачах (до 0,2 мм/об включительно) с дальнейшим увеличением глубины резания достигается ещё одна область структур, признанных пригодными для получения фильтров, – групп 5 и 6. При образовании «юбки» отсутствуют индивидуальные заусенцы для каждой щели, форма щелей более чистая. С уменьшением подачи уменьшается ширина получаемых щелей. Наименьшая подача, при которой получены равномерные щели – 0,05 мм/об, что соответствует ширине щелей 19 мкм. Установление причин образования «юбок» и «двойникования» потребуют дальнейшего исследования.

1. Tarleton E.S. Progress in filtration and separation. – Elsevier Science and Technology, 2018. – 698 p. – ISBN 9780081013939. – ISBN 0081013930.

2. Matanovic D., Cikeš M., Moslavac B. Sand control in well construction and operation. – Berlin; Heidelberg: Springer, 2012. – 200 p. – ISBN 978-3-642-25613-4. – DOI: 10.1007/978-3-642-25614-1.

3. Experimental evaluation of metal foam for sand control / F. Deng, X. Li, L. He, Y. Feng // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2019. – Vol. 176. – P. 1152–1160. – DOI: 10.1016/j.petrol.2019.01.087.

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

5. Kumar J., Galyadav M., Srivastava S. Performance and backwashing efficiency of screen, disc and sand filters in micro-irrigation systems // Trends in Biosciences. – 2017. – Vol. 10 (12). – P. 2172–2178. – URL: http://trendsinbiosciencesjournal.com/upload/13-7477_(Jagdish_Kumar).pdf (accessed: 20.10.2021).

6. Sparks T., Chase G. Filters and filtration handbook. – 6th ed. – Boston, MA: Elsevier, 2015. – 444 p. – ISBN 9780080993966. – DOI: 10.1016/C2012-0-03230-9.

7. Tarleton S., ‎Wakeman R. Solid/liquid separation: scale-up of industrial equipment. – Elsevier Science, 2011. – 743 p. – ISBN 9780080551289.

8. Perlmutter B. Solid-liquid filtration: practical guides in chemical engineering. – Elsevier Science, 2015. – 211 p. – ISBN 9780128030547.

9. Solid-liquid separation / ed. by L. Svarovsky. – 4th ed. – Oxford; Boston: Butterworth-Heinemann, 2000. – 554 p. – (Chemical Engineering Series). – ISBN 9780750645683.

10. Smith D., Graciano C., Martínez G. Expanded metal: A review of manufacturing, applications and structural performance // Thin-Walled Structures. – 2021. – Vol. 160. – P. 107371. – DOI: 10.1016/j.tws.2020.107371.

11. Вакс Е.Д., Миленький М.Н., Сапрыкин Л.Г. Практика прецизионной лазерной обработки. – М.: Техносфера, 2013. – 695 с. – ISBN 9785948363394.

12. Серебреницкий П.П. Современные электроэрозионные технологии и оборудование. – СПб.: Лань, 2013. – 351 с. – ISBN 9785811414239.

13. European Patent EP1516150, МКИ F 28 F1/42; B21C37/20. Heat transfer tube and method of and tool for manufacturing the same / P. Thors, N. Zoubkov. – Заявл. 10.06.02; опубл. 23.03.05. – 40 р.

14. Зубков Н.Н. Растяжные титановые сетки на основе деформирующего резания // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2020. –Т. 22, № 1. – С. 41–53. – DOI: 10.17212/1994-6309-2020-22.1-41-53.

15. Zubkov N.N., Sleptsov A.D. Production of slotted polymer tubes by deformational cutting // Russian Engineering Research. – 2010. – Vol. 30, N 12. – P. 1231–1233. – DOI: 10.3103/S1068798X10120117.

16. Zubkov N.N., Sleptsov A.D. Influence of deformational cutting data on parameters of polymer slotted screen pipes // Journal of Manufacturing Science and Engineering. – 2016. – Vol. 138, iss. 1. – Art. 011007. – DOI: 10.1115/1.4030827.

17. Zubkov N.N., Vasil’ev V.A. Filtering elements of a new design and equipment for their manufacture // Metallurgist. – 2016. – Vol. 60, N 5–6. – P. 547–554. – DOI: 10.1007/s11015-016-0329-0.

18. Бузаев Д.А. Получение щелевых фильтроэлементов на основе металлических труб круглого сечения // Будущее машиностроения России: одиннадцатая всероссийская конференция молодых ученых и специалистов (с международным участием), 24–27 сентября 2018 г.: сборник докладов / Союз машиностроителей России, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018. – С. 15–18.

19. Паршин С.В. Процессы и машины для изготовления профильных труб. – Екатеринбург: Изд-во УГТУ-УПИ, 2006. – 356 с. – ISBN 5230064986.

20. Zubkov N.N., Ovchinnikov A.I., Vasil’ev S.G. Tool–workpiece interaction in deformational cutting // Russian Engineering Research. – 2016. – Vol. 36, N 3. – P. 209–212. – DOI: 10.3103/S1068798X16030217.

21. Зубков Н.Н. Многофункциональная технология увеличения площади поверхности для повышения теплообменных и технологических свойств деталей // Полет. – 2003. – № 3. – C. 41–46.