Том 23, № 1 (2021)

Введение. Для деталей газотурбинных установок, эксплуатируемых в условиях коррозионно-эрозионного воздействия и интенсивного изнашивания, наиболее приемлемыми считаются композиции, содержащие в своем составе Ni, Co, Cr, Al, B, Y как в чистом виде, так и в составе соединений, наносимых на контактную поверхность при газотермическом напылении. Перспективными являются современные интегрированные комплексы, полученные объединением разнородных веществ в виде единой композиции. Такие порошки получают либо за счет плакирования, либо при конгломерировании тонкодисперсных исходных компонентов в более крупную частицу. Проблема разработки и изготовления установок для конгломерирования порошков является актуальной и практически важной, поскольку позволяет получать материал для газотермического напыления покрытий высокотемпературного назначения. Цель работы – разработать технологическую схему получения порошков требуемого химического состава с заданной формой и размером частиц, предназначенных для напыления высокотемпературных защитных покрытий. Материалы и методы исследования. Разработана технология получения интегрированных порошков для напыления покрытий с использованием метода распылительной сушки и последующего спекания в вакууме или в аргоно-водородной газовой среде, которая позволяет избежать потери исходного сырья за счет возврата мелкой и крупной фракции. Предложена технология подготовки материалов для распылительной сушки и гранулирования. Сконструирован и изготовлен аэродинамический классификатор гравитационного типа, позволяющий в автоматическом режиме осуществлять отбор необходимой для напыления покрытия фракции порошка, а также возврат нежелательной фракции на повторную переработку. Морфологию гранулированного порошка определяли на сканирующем электронном микроскопе TESCAN. Химический состав получаемых интегрированных комплексов определен методом микрорентгеноспектрального анализа на приставке OXFORD. Результаты и обсуждения. Установлены технологические условия получения порошков заданного размера (40…100 мкм). Показано, что форма частиц конгломерата после распылительной сушки близка к сферической. На основе многофакторного эксперимента выполнена оптимизация технологического процесса получения порошка Ni-17Cr-10Al-1Y и Ni-22Cr-16Al-1Y размерами до 100 мкм. Показано, что при конгломерировании порошков с повышенным содержанием алюминия (Ni-22Cr-16Al-1Y) необходимо учитывать экзотермическую реакцию образования алюминидов никеля и разбавлять смесь исходных компонентов перед спеканием готовым спеченным порошком. Получаемые интегрированные комплексы характеризуются высокой жаростойкостью, поэтому предназначены и успешно используются для плазменного напыления защитных покрытий высокотемпературного назначения. Выводы. Разработана технология получения композиционных конгломерированных порошков Ni-17C-10Al-1Y и Ni-22Cr-16Al-1Y размерами частиц до 100 мкм и формой, близкой сферической. Отличительной особенностью этой технологии является то, что она позволяет избежать потери исходного сырья за счет возврата мелкой и крупной фракций.

Введение. Сегодня в условиях санкций Российская Федерация как никогда раньше нуждается в развитии энергосберегающих технологий в различных отраслях промышленности. При назначении режимов резания для новых материалов инструментальные фирмы проводят испытания на разрушение сменных режущих пластин при резании, полученные численные значения публикуются в каталогах. Наибольшее влияние на ресурс и работоспособность режущих инструментов из твердых сплавов оказывают физико-механические свойства инструментальных материалов. Исследования показали, что физико-механические свойства вольфрамовых твердых сплавов в процессе работы, а именно в процессе резания труднообрабатываемых материалов под действием высоких температур, симметрично изменяются. При разработке лабораторной установки был проведен литературный обзор, который показал, что в настоящий момент широкое применение получили методы неразрушающего контроля технологических объектов. Методы неразрушающего контроля технологических объектов позволяют проводить исследования состояния материала, дефектов в структуре, внутренних изменений, не разрушая образцы. Такое преимущество было определяющим при литературном обзоре. Объектом данного исследования выступают сменные режущие твердосплавные пластины из однокарбидного твердого сплава В35, четырехгранной формы в состоянии поставки. Предметом исследования являются взаимосвязь изменения магнитной составляющей свойств однокарбидного твердого сплава В35 в зависимости от воздействия на него высоких температур. В основу исследования легли законы физики раздела электродинамики, а также известные методики неразрушающего контроля, научные основы материаловедения, все исследования проводились в аккредитованных лабораториях Тюменского индустриального университета. Достоверность полученных данных подтверждается высокой корреляцией результатов численных значений с данными полученными исследователями ранее. Методика исследований. В статье показана разработанная установка для определения температуры максимальной работоспособности сменных режущих твердосплавных пластин на основе исследования изменения электромагнитных свойств. Приведена методика исследований. Испытания образов проводились во время нагрева сменных режущих пластин из вольфрамового твердого сплава В35. Температурный интервал нагрева был выбран в соответствии с температурным режимом процесса резания при лезвийной обработке труднообрабатываемых материалов. Таким образом, нагрев производился в диапазоне от 0 до 1000 °С, который осуществлялся газопламенным методом ручным способом. Результаты и обсуждения. По результатам экспериментальных исследований были составлены таблицы полученных результатов, где с интервалом в 10 °С указаны соответствующие значения магнитного поля вихревых токов, наводимых в сменных режущих пластинах из вольфрамового твердого сплава В35. Получены результаты исследования по определению температуры максимальной работоспособности сменных режущих твердосплавных пластин на основе исследования изменения электромагнитных свойств, для сплава В35 она составила 460…730 °С, что соответствует скорости резания 18 м/мин при обработке хромоникилевого сплава ЭИ867-ВД. На основе стойкостных испытаний в заводских условиях было доказано, что разработанная методика позволяет определять температурные интервалы максимальной работоспособности на основе исследования изменений электромагнитных свойств (магнитного поля вихревых токов возникающих в сменных режущих пластинах) твердых сплавов. Полученные результаты дают возможность назначать наиболее подходящие режимные условия для режущего инструмента на основе научно обоснованной методики, позволяющей использовать максимальный ресурс инструмента.

Введение. Одним из направлений повышения эффективности обработки на станках является согласование программы ЧПУ с изменяющимися свойствами динамической системы резания. Если при этом учитывается износ инструмента и связанные с ним изменения параметров динамической системы резания, то скорость резания для обеспечения минимального значения интенсивности изнашивания уменьшается по пути резания. Соответствующая скорость подачи уменьшается еще быстрее, так как необходимо обеспечивать постоянство деформационных смещений инструмента относительно заготовки. Эволюция свойств процесса резания, для согласования с которыми выполняется коррекция траекторий исполнительных элементов станка, зависит от мощности необратимых преобразований подводимой к резанию энергии. При этом уменьшается эффективность обработки. Поэтому формулируется новая для рассматриваемой предметной области проблема определения координат перемещения инструмента относительно заготовки, начиная с которых дальнейшая обработка экономически нецелесообразна. В этом случае необходимо после обработки очередной детали обеспечить замену инструмента и выполнить его переналадку. Предмет. Металлорежущий станок токарной группы, траектории исполнительных элементов которого управляются, например, системой ЧПУ.  Цель работы. Математическое моделирование и методика определения координат, при которых необходимо делать замену инструмента. Метод и методология проведения работы. Доказаны необходимые условия оптимальности определения этих координат. Приводится математический инструментарий, позволяющий по заданным траекториям вычислить координаты, при которых приведенные затраты на изготовление принимают минимальное значение. При этом учитываются вероятностные характеристики эволюционных траекторий. Результаты и обсуждения. Приводится анализ эффективности использования методики в промышленности в зависимости от стоимости затрат на станок и инструмент вместе с его заменой и переналадкой. Доказанные условия оптимальности и приведенный математический инструментарий дополняют знания об оптимизации управляемых процессов обработки на станках. Выводы. Результаты исследования показывают новые варианты организации замены инструментов, направленные на повышение эффективности обработки программными методами с помощью системы ЧПУ.

Введение. Для изготовления инструментов и деталей, подвергаемых значительному износу, широко используется метод порошковой металлургии. Улучшить структуру и свойства сплава, полученного методом порошковой металлургии, можно реализовав предварительную высокоинтенсивную механическую активацию порошка. В процессе такой обработки возможно формирование наноструктур, могут происходить аморфизация материала и фазовые превращения, что, безусловно, может отразится на свойствах материала. Подобным исследованиям посвящено ряд работ, однако не всегда механическая обработка приводит к положительному результату. Поэтому исследование влияния высокоинтенсивной механической активацией на структуру и свойства сплавов на основе карбида вольфрама важны и актуальны. Цель работы: изучить влияние высокоинтенсивной механической активации порошка ВК-8 на структуру и свойства спеченных образцов. В работе исследованы сплавы, полученные методом порошковой металлургии, при использовании механически активированных порошков в течение от 10 до 300 с в планетарно шаровой мельнице. Материалы и методы. Сплавы получены методом холодного одностороннего прессования с последующим спеканием при температуре 1400 °С в вакуумной печи. Морфология частиц порошков и структура сплавов изучались методом сканирующей электронной микроскопии. Металлографический анализ сплавов проводился на оптическом микроскопе. Структура и фазовый состав образцов исследованы методами рентгеноструктурного и рентгенофазового анализа. Твердость спеченных образцов измеряли на твердомере. Результаты и их обсуждение. Показано, что при спекании порошков формируются сплавы с WC- и Co-фазами, с параметром решетки WC-фазы, хорошо согласующимися с литературными данными. В образцах при механической активации более 100 с формируется вторая карбидная фаза Co3W3C. Установлена минимальная пористость 7,8 ± 1 % в спеченном образце при 30 с механической обработки. Твердость зависит от времени механической активации, размера зерна, пористости и содержания второго карбида. Таким образом, механическая активация может быть эффективна для увеличения физико-механических свойств и подавления роста зерна, однако в этом случае необходимо проводить механическую обработку в интервале времен 60…100 с.