ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. В заготовительном производстве при замене твердых сплавов на инструментальные стали возникают трудности при формообразовании поверхностей с обеспечением требуемых параметров производительности, качества и точности вследствие наличия неполной информации для назначения режимов электрохимической обработки указанного класса материалов. Этот факт требует проведения дополнительных исследований, позволяющих определить рациональные режимы обработки, которые обеспечивают необходимые технологические параметры (производительность, точность размеров и шероховатость поверхности). Цель работы: проведение исследований по установлению закономерностей электрохимического формообразования инструментальных сталей и определению режимов процесса формообразования. В работе исследованы особенности анодного растворения инструментальной стали У10А в водном растворе NaCl 10%-й концентрации. Диапазон изменения потенциалов составлял от 0 до 8 В. Определены технологические параметры производительности (выход по току для основной реакции и скорость электрохимического растворения при напряжении 8 В и давлении электролита 0,1 МПа). Методы исследования. Для поляризационных исследований выбран потенциодинамический метод исследования. Технологические эксперименты осуществлялись по схеме прошивания отверстий с неподвижным катодом-инструментом из нержавеющей стали без изоляции. В качестве катода-инструмента была выбрана игла круглого сечения с наружным диаметром 0,908 мм и внутренним 0,603 мм. Результаты и обсуждения. В результате проведенных исследований выявлено, что электрохимическое растворение инструментальной стали У10А в 10%-м водном растворе NaCl имеет активный характер в исследуемом диапазоне потенциалов от 0 до 8 В. Проведенные технологические эксперименты позволили установить размеры получаемых отверстий – средний диаметр 1,433 мм и глубину 0,574 мм. Выход по току составил 70,83 %. На основе анализа полученных экспериментальных данных установлено, что для обеспечения высокой производительности процесса электрохимического формообразования стали У10А в растворе 10%-го NaCl подача катода-инструмента должна составлять 0,2232 мм/мин, что соответствует скорости электрохимического растворения при исследуемых условиях формообразования.

1. Дубровина Н.А., Ротман Е.Г. Основные факторы экономии ресурсов на предприятиях машиностроения // Вестник Самарского государственного университета. Серия: Экономика и управление. – 2012. – № 10. – С. 20–26.

2. Emelyanova D.S., Kolesnichenko-Ianushev S.L., Tokarev M.A. Organizational and economic problems of applying quality management systems at engineering companies // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Экономические науки. – 2019. – Т. 12, № 2. – С. 92–102. – DOI: 10.18721/JE.12209.

3. Авдеев С.В., Золкин А.Л., Подолько П.М. Анализ стратегических трендов развития промышленности // Экономика и предпринимательство. – 2023. – № 9. – С. 455–458. – DOI: 10.34925/EIP.2023.158.09.083.

4. Белорусова Н.Л., Cтуденикина С.П. Влияние нормирования на эффективность использования материальных ресурсов // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия D, Экономические и юридические науки. – 2019. – № 5. – С. 32–35.

5. Mrugalska B., Ahmed J. Organizational agility in industry 4.0: a systematic literature review // Sustainability. – 2021. – Vol. 13. – P. 1–23. – DOI: 10.3390/su13158272.

6. Пименова Е.М., Арутюнян А.А. Бережливое производство как один из способов повышения экономической безопасности предприятия // Креативная экономика. – 2023. – Т. 17, № 11. – С. 4141–4152. – DOI: 10.18334/ce.17.11.119405.

7. Fernandes M., Correia D., Teixeira L. Lean maintenance practices in the improvement of information management processes: a study in the Facility Management division // Procedia Computer Science. – 2024. – Vol. 232. – P. 2269–2278. – DOI: 10.1016/j.procs.2024.02.046.

8. Lean Engineering – Identifying waste in engineering chains / S. Karch, A. Lüder, C. Listl, Nowacki, K. Hassan, R. Werner, T. Hohmann, S. Müller // Procedia CIRP. – 2023. – Vol. 120. – P. 463–468. – DOI: 10.1016/j.procir.2023.09.020.

9. Suetina T.A., Odinokov M.Y., Safina D.M. Benefits of project management at lean manufacturing tools implementation // Asian Social Science. – 2014. – Vol. 10 (20). – P. 62–66. – DOI: 10.5539/ass.v10n20p62.

10. Sundararajan N., Terkar R. Improving productivity in fastener manufacturing through the application of Lean-Kaizen principles // Materials Today: Proceedings. – 2022. – Vol. 62 (2). – P. 1169–1178. – DOI: 10.1016/j.matpr.2022.04.350.

11. Botti L., Mora C., Regattieri A. Integrating ergonomics and lean manufacturing principles in a hybrid assembly line // Computers & Industrial Engineering. – 2017. – Vol. 111. – P. 481–491. – DOI: 10.1016/j.cie.2017.05.011.

12. Электрохимическая обработка безвольфрамовых твердых сплавов / Х.М. Рахимянов, Б.А. Красильников, В.В. Янпольский, Д.Б. Красильников // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2010. – № 3 (48). – С. 3–7.

13. Suppression of diamond tool wear in machining of tungsten carbide by combining ultrasonic vibration and electrochemical processing / X. Zhang, R. Huang, K. Liu, A.S. Kumar, H. Deng // Ceramics International. – 2018. – Vol. 44. – P. 4142–4153. – DOI: 10.1016/j.ceramint.2017.11.215.

14. Katiyar P.K., Randhawa N.S. A comprehensive review on recycling methods for cemented tungsten carbide scraps highlighting the electrochemical techniques // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. – 2020. – Vol. 90. – P. 105251. – DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2020.105251.

15. Denkena B., Krödel A., Lang R. Fabrication and use of Cu-Cr-diamond composites for the application in deep feed grinding of tungsten carbide // Diamond and Related Materials. – 2021. – Vol. 120. – P. 108668. – DOI: 10.1016/j.diamond.2021.108668.

16. Рахимянов Х.М., Янпольский В.В., Юсупов А.С. Струйная электрохимическая обработка стали 110Г13Л // Системы. Методы. Технологии. – 2016. – № 2 (30). – С. 34–38. – DOI: 10.18324/2077-5415-2016-2-34-38.

17. Electrochemical micro drilling of stainless steel with tool electrode jump motion / Z. Liu, Z.J. Qiu, C. Heng, N.S. Qu // Materials Science Forum. – 2009. – Vol. 626–627. – P. 333–338. – DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.626-627.333.

18. Anasane S.A., Bhattacharyya B. Experimental investigation on suitability of electrolytes for electrochemical micromachining of titanium // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2016. – Vol. 86. – P. 2147–2160. – DOI: 10.1007/s00170-015-8309-2.

19. Singh R.P., Trehan R. Electrochemical machining and allied processes: a comprehensive review // Journal of Solid State Electrochemistry. – 2023. – Vol. 27. – P. 3189–3256. – DOI: 10.1007/s10008-023-05610-x.

20. Deep micro-hole fabrication in EMM on stainless steel using disk micro-tool assisted by ultrasonic vibration / M. Wang, Y. Zhang, Z. He, W. Peng // Journal of Materials Processing Technology. – 2016. – Vol. 229. – P. 475–483. – DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2015.10.004.

21. Electrochemical machining of burn-resistant Ti40 alloy / Z. Xu, J. Liu, D. Zhu, N. Qu, X. Wu, X. Chen // Chinese Journal of Aeronautics. – 2023. – Vol. 28. – P. 1263–1272. – DOI: 10.1016/j.cja.2015.05.007.

22. Electrochemical dissolution behavior of stainless steels with different metallographic phases and its effects on micro electrochemical machining performance / G. Liu, Z. Gong, Y. Yang, J. Shi, Y. Liu, X. Dou, C. Li // Electrochemistry Communications. – 2024. – Vol. 160. – P. 1–13. – DOI: 10.1016/j.elecom.2024.107677.

23. Process control in jet electrochemical machining of stainless steel through inline metrology of current density / M.Y. Zanjani, M. Hackert-Oschätzchen, A. Martin, G. Meichsner, J. Edelmann, A. Schubert // Micromachines. – 2019. – Vol. 10. – P. 245–272. – DOI: 10.3390/mi10040261.

24. Puchkov Yu.A., Poklad V.A., Shkretov Yu.P. A study of coatings on high-temperature nickel alloys by the potentiodynamic method // Metal Science and Heat Treatment. – 2005. – Vol. 47. – P. 239–243. – DOI: 10.1007/s11041-005-0059-6.

25. Wang M.H., Liu W., Peng W. Multiphysics research in electrochemical machining of internal spiral hole // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2014. – Vol. 74. – P. 749–756. – DOI: 10.1007/s00170-014-5938-9.

26. Evans K.J., Rebak R.B. Repassivation potential of alloy 22 in chloride plus nitrate solutions using the potentiodynamic-galvanostatic-potentiostatic method // Materials Research Society Symposia Proceedings. – 2006. – Vol. 985. – P. 1–7. – DOI: 10.1557/PROC-985-0985-NN03-13.

27. Davydov A.D., Volgin V.M., Lyubimov V.V. Electrochemical machining of metals: Fundamentals of electrochemical shaping // Russian Journal of Electrochemistry. – 2004. – Vol. 40. – P. 1230–1265. – DOI: 10.1007/s11175-005-0045-8.

28. Фрейман Л.И., Макаров В.А., Брыскин И.Е. Потенциостатические методы в коррозионных исследованиях и электрохимической защите / под ред. Я.М. Колотыркина. – Л.: Химия, 1972. – 240 с.

29. Седыкин Ф.В. Размерная электрохимическая обработка деталей машин. – М.: Машиностроение, 1976. – 302 с.

30. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки / под общ. ред. В.А. Волосатова. – Л.: Машиностроение, 1988. – 719 с. – ISBN 5-217-00267-0.

31. Байсупов И.А., Волосатов В.А. Справочник молодого рабочего по электрохимической обработке. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1990. – 176 c. – ISBN 5-06-000932-7.

32. Байсупов И.А. Электрохимическая обработка металлов. – М.: Машиностроение, 1981. – 220 с.

33. Подураев В.Н., Камалов В.С. Физико-химические методы обработки. – М.: Машиностроение, 1973. – 346 с.

34. Колотырин Я.М., Флорианович Г.М. Аномальные явления при растворении металлов // Итоги науки. Электрохимия. – 1971. – № 7. – С. 5–64.

35. ГОСТ 1435–99. Прутки, полосы и мотки из инструментальной негелированной стали. Общие технические условия. – Минск: Изд-во стандартов, 1999. – 23 с.