На сегодняшний день нет технологических рекомендаций по обработке биметаллических изделий, состоящих из компонентов разной электроэрозионной обрабатываемости. Ученые Передовой инженерной школы Пермского национального исследовательского политехнического университета экспериментально исследовали точность и качество проволочно-вырезной электроэрозионной обработки на образцах из послойно наплавленных сталей, широко применяемых в промышленности.
В современном машиностроении для изготовления новых видов изделий с улучшенными характеристиками нашли применение биметаллические материалы, получаемые с применением аддитивных и гибридных технологий наплавления. Они представляют собой послойные соединения разнородных сплавов. Повышенные физико-механические свойства таких материалов накладывают ограничения на обрабатываемость традиционными методами, что служит сдерживающим фактором при производстве сложнопрофильных изделий.
Проблему может решить применение технологии проволочно-вырезной электроэрозионной обработки, позволяющей изготавливать изделия из биметаллических токопроводящих материалов любой твердости. Ученые Передовой инженерной школы ПНИПУ экспериментально исследовали особенности этого процесса и их влияние на точность и качество поверхностей, сообщает пресс-служба вуза.
Функционально градиентный биметаллический материал состоит из двух или более прочно соединенных между собой различных металлов или сплавов. Заготовки получают методом послойного выращивания, что обеспечивает нужное сочетание свойств — высокую прочность, тепло- и электропроводность, низкую пластичность и плотность, коррозионную стойкость, и другие.
Такие материалы применяют в производстве деталей в судо- и машиностроении, инструментов для кухни и сельского хозяйства, используют в термоэлектрических конструкциях и элементах приборостроения. Традиционная лезвийная обработка из-за ударных нагрузок в зоне резания снижает качество поверхностей, что особенно критично для тонкостенных сложнопрофильных заготовок.
Применение проволочно-вырезной электроэрозионной обработки позволяет избегать таких недостатков. Под действием электрических разрядов проволока плавит материал и формирует нужный контур на металлической заготовке. Технология подходит для сплавов любой твердости, однако при работе с биметаллическими материалами важно учитывать неоднородность и разную реакцию на электроэрозию в зависимости от используемого сплава.
«Мы выбрали именно стали 307 Lsi и 30ХГСА, так как при создании биметалла стояла цель совместить разносторонние материалы. Первая отличается хорошей пластикой и коррозионной стойкостью, а вторая — хорошими прочностными свойствами», — пояснил директор Высшей школы авиационного двигателестроения ПНИПУ Тимур Абляз.
Политехники подвергали образцы проволочно-вырезной электроэрозионной обработке, а затем определяли структуру поверхностных слоев, ширину реза и коэффициент электроэрозионной обрабатываемости. Определение этих параметров позволяет контролировать процесс обработки и повышать ее точность в вытекающим повышением качества.
«Коэффициенты электроэрозионной обрабатываемости для сталей 30ХГСА и 307 Lsi составляют 0,9 и 0,4. Значит, в процессе обработки сталь 30ХГСА быстрее достигает температуры плавления. Это же объясняет большую ширину реза ее слоев (в интервале от 300 до 330 мкм) в отличие от второй стали (от 280 до 300 мкм). Также присутствует разница в шероховатости поверхности. В итоге мы можем сделать вывод, что проволочно-вырезная электроэрозионная обработка по-разному влияет на обработку исследуемых сталей, но регулируя параметры процесса можно обеспечить необходимые характеристики для изделий из биметалла», — рассказал Тимур Абляз.
Результаты исследования опубликованы в научно-техническом журнале «СТИН», №11 за 2024 год.
А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.