Investigation of the Process of Automatic Control of Current Polarity Reversal in the Conditions of Hybrid Technology of Electrochemical Processing of Corrosion-Resistant Steels

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. In various industries, heat-treated structural materials with enhanced physical and mechanical properties are increasingly used. Such materials include corrosion-resistant steels. These steels are used in mechanical engineering for the manufacture of parts and components of machines and mechanisms, in the petrochemical and gas processing industries, in the production and processing of food products, in pharmaceuticals for the manufacture of medical implements and equipment, and in medicine for the manufacture of prostheses. In modern production, along with traditional methods of intensification of technological operations, a direction is developing to increase the efficiency of machining by temporarily reducing the strength of the processed material, changing the mechanism of contact processes that occur on the working surfaces of tools and in the contact surface layer of the processed work pieces. In this case, combined and hybrid processing technologies are used. For processing complex products, it is possible to use a hybrid technology of electrochemical processing, in which periodic electrochemical dressing of the diamond wheel is carried out by changing the polarity of the current flowing along the chain directly during grinding without using an additional tool dressing chain. One of the main problems hindering the wide practical application of hybrid and combined technologies in industry is that to implement these technologies, equipment is needed that combines the main type of machining with additional energy sources, which can operate in automatic mode. This leads to the need to create special control systems for organizing hybrid and combined technologies in automated production conditions. Purpose of work is to increase the efficiency of hybrid technology for the electrochemical treatment of corrosion-resistant steels due to automatic control of the change in current polarity. Results and discussion. To accomplish this task, a programmable device for automatically controlling the reversal of current polarity in an electric circuit is developed and manufactured. It can implement two operating modes in turn. The first mode is electrochemical grinding of the part. The second mode is the electrochemical dressing of the diamond wheel. The study of the process of electrochemical grinding of samples made of 12Kh18N10T steel and electrochemical dressing of a diamond tool using a device for automatically controlling the change in current polarity is carried out on an original bench. To assess the quality parameters of the treated surface, the microhardness of the processed samples is measured on an HMV-G21S microhardness meter, the microrelief of the samples obtained using an AFM Solver Next scanning probe microscope is measured, and the surface roughness is measured on a Model 130 profilometer. Analysis of the results of the study suggests that the use of programmable device allows automating the process of controlling the change in polarity of the electric current without reducing the quality of surface grinding in hybrid technology of electrochemical treatment.

About the authors

B. A. Mikhail

Email: borisovmgou@mail.ru
Ph.D. (Engineering), Associate Professor,I.N. Ulianov Chuvash State University, 15 Moskovsky Prospekt, Cheboksary, 428015, Russian Federation, borisovmgou@mail.ru

L. V. Dmitry

Email: lobanovdv@list.ru
D.Sc. (Engineering), Associate Professor, I.N. Ulianov Chuvash State University, 15 Moskovsky Prospekt, Cheboksary, 428015, Russian Federation, lobanovdv@list.ru

Y. S. Alexander

Email: yanyushkinas@mail.ru
D.Sc. (Engineering), Professor, I.N. Ulianov Chuvash State University, 15 Moskovsky Prospekt, Cheboksary, 428015, Russian Federation, yanyushkinas@mail.ru

S. Yu. Vadim

Email: skeeba_vadim@mail.ru
Ph.D. (Engineering), Associate Professor, Novosibirsk State Technical University, 20 Prospekt K. Marksa, Novosibirsk, 630073, Russian Federation, skeeba_vadim@mail.ru

References

  1. Владимирова Ю.О., Шалунов Е.П., Илларионов И.Е. Расчет заготовки поршня из объемного наноструктурного материала на основе меди для машин литья под давлением // Теория и технология металлургического производства. – 2019. – № 2. – С. 29–36.
  2. Шалунов Е.П., Смирнов В.М., Урянский И.П. Износостойкие подшипники скольжения из наноструктурных материалов для мощных электродвигателей // Вестник Чувашского университета. – 2015. – № 1. – С. 131–139.
  3. Солер Я.И., Гайсин С.Н., Казимиров Д.Ю. Прогнозирование микрорельефа шлифованных деталей переменной жесткости из стали 13Х15Н4АМ3 при многопроходном съеме припуска // Вестник Иркутского государственного технического университета. – 2006. – № 1 (25). – С. 64–70.
  4. Grigorenko V.B. Applications of corrosion-resistant steel // Steel in Translation. – 2014. – Vol. 44, iss. 1. – P. 80–85. – doi: 10.3103/S0967091214010070.
  5. Совершенствование технологии формообразования высокопрочных стекловолокнистых композиционных материалов на полимерной основе / Д.А. Рычков, А.С. Янюшкин, Д.В. Лобанов, В.В. Базаркина // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2012. – № 3 (56). – С. 150–153.
  6. Аврелькин В.А., Купцов М.В. Использование усовершенствованных технологий, разработанных учеными Поволжья, на машиностроительных предприятиях Чувашской республики // Инновационные технологии в металлообработке: Всероссийская научно-практическая заочная конференция с международным участием, г. Ульяновск, 25 ноября 2018 г.: сборник научных трудов. – Ульяновск, 2019. – С. 158–163.
  7. Axial tool for the machining of composites / E.V. Vasil’;ev, A.Y. Popov, I.A. Bugai, P.V. Nazarov // Russian Engineering Research. – 2015. – Vol. 35. – P. 771–772. – doi: 10.3103/S1068798X1510024X.
  8. Плоское шлифование торцов колец крупногабаритных подшипников с требуемым качеством поверхности / В.А. Носенко, В.Н. Тышкевич, С.В. Орлов, А.В. Саразов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. – 2014. – Т. 14, № 4. – С. 67–78.
  9. Прогрессивные машиностроительные технологии, оборудование и инструменты. Т. 5 / А.С. Верещагина, А.П. Возняковский, Т.Ф. Григорьева, О.Н. Кириллов, А.М. Козлов, А.А. Козлов, В.А. Лиопо, А.В. Мандрыкин, Б.Я. Мокрицкий, А.В. Морозова, Е.В. Овчинников, В.А. Панайоти, Д.И. Петрешин, С.А. Попов, Д.А. Прушак, А.Ю. Рязанцев, О.В. Скрыгин, В.П. Смоленцев, В.А. Струк, С.Ю. Съянов, О.Н. Федонин, А.В. Хандожко, Е.И. Эйсымонт: коллективная монография. – М.: Спектр, 2015. – 464 с. – ISBN 978-5-4442-0088-9.
  10. Чесов Ю.С., Иванцивский В.В., Птицын С.В. Технология, оборудование и инструмент для финишных операций // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2001. – № 1 (12). – С. 52–54.
  11. Integrated processing: quality assurance procedure of the surface layer of machine parts during the manufacturing step “diamond smoothing" / V.Yu. Skeeba, V.V. Ivancivsky, D.V. Lobanov, A.K. Zhigulev, P.Yu. Skeeba // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2016. – Vol. 125, iss. 1. – P. 012031. – doi: 10.1088/1757-899X/125/1/012031.
  12. Скиба В.Ю., Иванцивский В.В. Гибридное металлообрабатывающее оборудование: повышение эффективности технологического процесса обработки деталей при интеграции поверхностной закалки и абразивного шлифования: монография. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2018. – 312 с. – ISBN 978-5-7782-3690-5.
  13. Deep grinding of incomplete-cycle surfaces, with periodic straightening of the wheel / V.A. Nosenko, V.K. Zhukov, A.A. Vasil’;ev, S.V. Nosenko // Russian Engineering Research. – 2008. – Vol. 28. – P. 442–449. – doi: 10.3103/S1068798X08050109.
  14. Popov V.Yu., Arkhipov P.V., Rychkov D.A. Adhesive wear mechanism under combined electric diamond grinding // MATEC Web of Conferences. – 2017. – Vol. 129. – P. 01002. – doi: 10.1051/matecconf/201712901002.
  15. Bratan S., Roshchupkin S., Revenko D. Probabilistic approach for modeling electroerosion removal of grinding wheel bond // Procedia Engineering. – 2017. – Vol. 206. – P. 1426–1431. – doi: 10.1016/j.proeng.2017.10.656.
  16. Моделирование процесса стохастического взаимодействия инструмента и заготовки на операциях шлифования / С.М. Братан, В.Б. Богуцкий, Ю.К. Новоселов, С.И. Рощупкин // Наукоемкие технологии в машиностроении. – 2017. – № 5 (71). – С. 9–18.
  17. Nosenko V.A., Nosenko S.V. Deep grinding of titanium alloy with continuous wheel correction // Russian Engineering Research. – 2010. – Vol. 30. – P. 1124–1128. – doi: 10.3103/S1068798X10110110.
  18. Формирование поверхностных пленок при шлифовании твердых сплавов кругами на токопроводящих связках / Л.С. Секлетина, О.И. Медведева, В.А. Гартфельдер, А.Р. Янюшкин // Наука и техника Казахстана. – 2018. – № 3. – С. 96–106.
  19. Влияние СОЖ на момент трения при обработке резанием стали У8 / А.А. Ражковский, А.Г. Кисель, А.А. Фёдоров, Д.С. Реченко // Омский научный вестник. – 2013. – № 2 (120). – С. 111–114.
  20. Kozlov A.M., Kozlov A.A. Shaping the surface topology of cylindrical components by means of an abrasive tool // Russian Engineering Research. – 2009. – Vol. 29. – P. 743–746. – doi: 10.3103/S1068798X09070223.
  21. Смирнов В.М., Тимофеев Д.А., Шалунов Е.П. Дисперно-упрочненная связка на основе порошковой меди для алмазного инструмента // Материалы II-ой Международной научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении и литейном производстве». – Чебоксары, 2016. – С. 317–320.
  22. Bratan S., Roshchupkin S., Novikov P. Modeling the grinding wheel working surface state // Procedia Engineering. – 2017. – Vol. 206. – P. 1419–1425.
  23. Солер Я.И., Казимиров Д.Ю., Гайсин С.Н. САПР оптимизации чистового шлифования плоских деталей 13Х15Н4АМ3 переменной жесткости по критерию шероховатости // Новые материалы и технологии в машиностроении. – 2005. – № 4. – С. 127–134.
  24. Soler Ya.I., Kazimirov D.Yu., Prokop'eva A.V. Optimizing the grinding of high-speed steel by wheels of cubic boron nitride // Russian Engineering Research. – 2007. – Vol. 27, N 12. – P. 916–919. – doi: 10.3103/S1068798X07120180.
  25. Popov V., Rychkov D., Arkhipov P. Defects in diamonds as the basic adhesion grinding // MATEC Web of Conferences. – 2017. – Vol. 129. – P. 01003. – doi: 10.1051/matecconf/201712901003.
  26. Архипов П.В., Потапова Г.Е. Твердосплавные материалы и методы их обработки // Механики XXI веку. – 2012. – № 11. – С. 220–222.
  27. Деформации в технологической системе при шлифовании / П.М. Салов, В.Н. Цай, С.С. Сайкин, Д.А. Юрпалов, Т.Г. Виноградова, Н.В. Мулюхин, Е.А. Андреева, Е.В. Антонова, Д.П. Салова // Научно-технический вестник Поволжья. – 2016. – № 3. – С. 44–46.
  28. Борисов М.А., Лобанов Д.В., Янюшкин А.С. Гибридная технология электрохимической обработки сложнопрофильных изделий // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2019. – Т. 21, № 1. – С. 25–34. – doi: 10.17212/1994-6309-2019-21.1-25-34.
  29. Малышев В.И., Левашкин Д.Г., Селиванов А.С. Автоматизация гибридных и комбинированных технологий на основе модернизации станочного оборудования и выбора кинематических связей // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. – 2010. – № 3. – С. 70–74.
  30. Борисов М.А., Мишин В.А. Влияние продолжительности импульсов тока на интенсивность электрохимического шлифования // Актуальные проблемы в машиностроении. – 2019. – Т. 6, № 1–4. – С. 48–52.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».