Hybrid Technology of Electrochemical Processing of Complex Profiles
- Authors: Borisov M.A.1, Lobanov D.V.1, Yanyushkin A.S.1
-
Affiliations:
- Issue: Vol 21, No 1 (2019)
- Pages: 25-34
- Section: TECHNOLOGY
- URL: https://bakhtiniada.ru/1994-6309/article/view/302016
- DOI: https://doi.org/10.17212/1994-6309-2019-21.1-25-34
- ID: 302016
Cite item
Full Text
Abstract
Introduction. The development of modern processing technologies for structural materials has significantly increased the requirements not only for equipment, accessories and tools for implementing processes, but also for the quality of machined surfaces. Particularly acute this problem can be traced when creating products of an individual complex profile, often produced by individual technologies, which leads to the need to reduce costs while maintaining production efficiency. The most widely used parts of this type were found in shipbuilding, aircraft manufacturing, mechanical engineering, and medicine. For the mechanical (manual) processing of the metal frame during dental prosthetics, rotary instruments are used, including dental drills. They are equipped with collet chucks, in which carbide mills, grinding corundum heads on a ceramic bond and diamond heads on a metal bond are installed. Diamond heads on a metal bond are used only for processing products that are not then covered with ceramics. It is not recommended to use them for machining metal frames under ceramic coating, as diamond heads on a metal bond leave scratches in which gases can accumulate and stagnate during the ceramic firing process, leading to defects in the ceramic coating. In addition, during the treatment, the tool becomes “salted”. It became necessary to interrupt the process and clean the diamond heads in a sandblaster. Objective. The paper solves the problem associated with ensuring the possibility of using high-performance diamond heads on a metal bond for mechanical (manual) finishing of metal frames for further coating with ceramics by applying and combining known methods of electrochemical grinding and electrochemical polishing of products (hybrid finishing technologies). Results and discussion. Studies are carried out by mechanical (manual) processing of samples of steel 12Cr18Ni10Ti. On the laboratory bench we assembled, comparative tests are carried out on three methods for processing metal blanks: traditional grinding of samples with a dental diamond head, electrochemical grinding of samples with a dental diamond head and electrochemical grinding of samples with a dental diamond head followed by electrochemical polishing of samples with a round electrode made of wire DKRNM 2.5 L63 (GOST 1066-2015). Images of the surface of samples processed in different ways and the chemical composition of the surface of the sample are obtained on a Hitachi TM4000Plus desktop scanning electron microscope. Measurement of the roughness of the treated surface is carried out on a Model 130 profilometer. Applying an electrochemical grinding method with a diamond head on a metal bond followed by electrochemical polishing with a round electrode eliminates scratches from the diamond head treatment and creates the necessary surface topography to provide a mechanical connection between the metal frame and ceramic. Analysis of the results of comparative studies allows to conclude that the best, in terms of quality, processing efficiency and conditions for providing surface topography, suitable for ensuring a stable mechanical connection between the metal frame and ceramics, is a hybrid processing technology on one processing equipment using diamond electrochemical grinding head on a metal bond, followed by electrochemical polishing with a round electrode.
About the authors
M. A. Borisov
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
D. V. Lobanov
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
A. S. Yanyushkin
Email: yanyushkinas@mail.ru
D.Sc. (Engineering), Professor, I. N. Ulianov Chuvash State University, 15 Moskovsky Prospekt, Cheboksary, 428015, Russian Federation, yanyushkinas@mail.ru
References
- Троян И.С. Техника изготовления несъемных металлокерамических конструкций зубных протезов: учебное пособие / Волгоградский медицинский колледж. – Волгоград, 2013. – 24 с.
- Химическая технология. Керамические и стеклокристаллические материалы для медицины: учебное пособие для магистратуры / В.И. Верещагин, Т.А. Хабас, Е.А. Кулинич, В.П. Игнатов. – М.: Юрайт, 2019. – 147 с. – (Университеты России). – ISBN 978-5-534-10880-4.
- Гордон М.Б., Янюшкин А.С. Высокоэффективная электрохимическая обработка твердых сплавов в режиме самозатачивания алмазного круга и одновременного травления поверхности изделий // Вестник машиностроения. – 1984. – № 3. – С. 12–14.
- Contact processes in grinding / A. Yanyushkin, D. Lobanov, P. Arkhipov, V. Ivancivsky // Applied Mechanics and Materials. – 2015. – Vol. 788. – P. 17–21. – doi: 10.4028/
- Янюшкин А.С., Лобанов Д.В., Архипов П.В. Потеря режущей способности алмазных кругов на металлической связке при шлифовании композиционных материалов // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева. – 2013. – № 1 (47). – С. 178–183.
- Носенко В.А., Носенко С.В. Плоское глубинное шлифование пазов в заготовках из титанового сплава с непрерывной правкой шлифовального круга // Вестник машиностроения. – 2013. – № 4. – С. 74–79.
- Nosenko V.A., Mitrofanov A.P., Butov G.M. Impregnation of abrasive tools with foaming agents // Russian Engineering Research. – 2011. – Vol. 31, iss. 11. – P. 1160–1163. – doi: 10.3103/S1068798X11110189.
- 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.
- Виноградова Т.Г., Салов П.М., Салова Д.П. Качество обработанных отверстий при электрокорундовом и аэроборном шлифовании // Научно-технический вестник Поволжья. – 2011. – № 1. – С. 91–95.
- Определение относительной абразивной способности кругов при безалмазной непрерывной правке / П.М. Салов, В.Н. Цай, С.С. Сайкин, Ю.И. Воронцов, Н.В. Мулюхин // Научно-технический вестник Поволжья. – 2016. – № 4. – С. 57–59.
- 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.
- Identification of removal parameters at combined grinding of conductive ceramic materials / S. Bratan, S. Roshchupkin, A. Kolesov, B. Bogutsky // MATEC Web of Conferences. – 2017. – Vol. 129. – P. 01079. – doi: 10.1051/matecconf/201712901079.
- Nosenko S.V., Nosenko V.A., Bairamov A.A. Factors affecting the surface roughness in the deep grinding of titanium alloys // Russian Engineering Research. – 2015. – Vol. 35, iss. 7. – P. 549–553. – doi: 10.3103/S1068798X15070151.
- Рахимянов Х.М., Журавлев А.И., Гаар Н.П. Установка для исследования электрохимических процессов в условиях лазерной активации процесса электрохимической размерной обработки // Научный вестник НГТУ. – 2010. – № 2 (39). – С. 135–144.
- Попов В.Ю. Шероховатость поверхности быстрорежущего инструмента в зависимости от режимов электроалмазной обработки // Актуальные проблемы в машиностроении. – 2015. – № 2. – С. 21–26.
- Борисов М.А., Мишин В.А., Дементьев Д.А. Разработка программируемого устройства для управления параметрами тока при электрохимической обработке // Материалы III-ей Всероссийской научно-практической конференции «Проектирование и перспективные технологии в машиностроении, металлургии и их кадровое обеспечение» / Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова. – Чебоксары, 2017. – С. 188–192.
- Борисов М.А., Мишин В.А. Аспекты применения электрохимического шлифования зубопротезных металлических изделий // Новые технологии науки, техники, педагогики высшей школы: материалы Международной научно-практической конференции «Наука – Общество – Технологии – 2017» / Московский политехнический университет. – Москва, 2017. – С. 157–159.
- Мирзоев Р.А., Давыдов А.Д. Анодные процессы электрохимической и химической обработки металлов: учебное пособие. – 2-е изд., стер. – СПб.: Лань, 2016. – 384 с. – ISBN 978-5-8114-2288-3.
- Структура износостойких плазменных покрытий после высокоэнергетического воздействия ТВЧ / Ю.С. Чёсов, Е.А. Зверев, В.В. Иванцивский, В.Ю. Скиба, Н.В. Плотникова, Д.В. Лобанов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2014. – № 4 (65). – С. 11–18.
- Hybrid processing: the impact of mechanical and surface thermal treatment integration onto the machine parts quality / V.Yu. Skeeba, V.V. Ivancivsky, A.V. Kutyshkin, K.A. Parts // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2016. – P. 012016. – Vol.126. – doi: 10.1088/1757-899X/126/1/012016.
- Skeeba V., Pushnin V., Kornev D. Quality improvement of wear-resistant coatings in plasma spraying integrated with high-energy heating by high frequency currents // Applied Mechanics and Materials. – 2015. – Vol. 788. – P. 88–94. – doi: 10.4028/
- Formation of high-carbon abrasion-resistant surface layers when high-energy heating by high-frequency currents / N.V. Plotnikova, V.Yu. Skeeba, N.V. Martyushev, R.A. Miller, N.S. Rubtsova // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2016. – P. 012022. – Vol. 156. – doi: 10.1088/1757-899X/156/1/012022.
- Integrated quality ensuring technique of plasma wear resistant coatings / E.A. Zverev, V.Yu. Skeeba, P.Yu. Skeeba, N.V. Martyushev // Key Engineering Materials. – 2017. – Vol. 736. – P. 132–137. – doi: 10.4028/
- Theoretical-probabilistic model of the rotary belt grinding process / S. Bratan, A. Kolesov, S. Roshchupkin, T. Stadnik // MATEC Web of Conferences. – 2017. – Vol. 129. – P. 01078. – doi: 10.1051/matecconf/201712901078.
- Братан С.М., Сазонов С.Е., Колесов А.Г. Моделирование процессов доводки абразивными пастами // Наукоемкие технологии в машиностроении. – 2016. – № 1 (55). – С. 25–29.
- Иванцивский В.В., Рахимянов Х.М. Технологическое обеспечение качества поверхностного слоя деталей машин при интеграции поверхностной термической и финишной механической обработки // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2005. – № 6. – С. 43–46.
Supplementary files
