В Перми разработали технологию повышения качества биметаллических деталей в авиастроении и нефтегазе
Ученые Пермского Политеха (входит в НОЦ «Рациональное недропользование») разработали технологию, которая повышает качество биметаллических изделий, а также сохранность инструмента, используемого для производства деталей.
Биметаллические изделия – состоят из двух и более металлов или сплавов – активно применяются в нефтегазовой и авиационной промышленности. Эти композиты отличаются высокой прочностью, стойкостью к износу и коррозии, могут работать в агрессивных средах, при высокой температуре и давлении. В то же время при производстве таких деталей часто возникают дефекты, а инструмент и оборудование, используемые в производстве, быстро изнашиваются.
– При обработке биметаллических изделий возникают сложности из-за того, что металлы в составе композита различаются по структуре и свойствам. Это приводит к изнашиванию режущих лезвий инструментов и снижению качества изделий, – рассказывает руководитель проекта, заместитель заведующего кафедрой «Инновационные технологии машиностроения» Пермского Политеха, кандидат технических наук, доцент Тимур Абляз.
Так, например, некоторые биметаллы отличаются большей прочностью, чем режущий инструмент, поэтому для создания изделий из них чаще всего применяют копировально-прошивную электроэрозионную обработку. Ученые Пермского Политеха определили оптимальные условия для этого процесса, при которых удалось добиться наиболее точных результатов.
Совместно с коллегами из Тульского университета исследователи разработали математическую модель и провели серию экспериментов, обрабатывая материал со стальной основой и медным покрытием. Для этого они использовали копировально-прошивной электроэрозионный станок с числовым программным управлением. Заготовки ученые обрабатывали в разных режимах с помощью различных электродов-инструментов: графитового, медного и композитного.
На фото: Обработанная поверхность стального слоя биметаллического материала 4000 а) электрод-инструмент из графита b) электрод-инструмент из меди c) электрод-инструмент из композита
– Мы установили, что инструмент менее всего изнашивается в случае использования композитного материала при минимальном режиме. Он позволяет обеспечить однородность обработки. При применении графитового композита происходит разложение его поверхностного слоя. В пространстве между металлами появляются заряженные частицы углерода, которые притягиваются обратно к инструменту. Это позволяет предотвратить его разрушение и обеспечить высокую производительность обработки, – поясняет один из разработчиков, доцент кафедры «Инновационные технологии машиностроения» Пермского Политеха, кандидат технических наук Евгений Шлыков.
На фото: Обработанная поверхность медного слоя биметаллического материала 4000 а) электрод-инструмент из графита b) электрод-инструмент из меди c) электрод-инструмент из композита
Модель, которую разработали исследователи, позволила рассчитать наиболее эффективные режимы и скорость обработки, а также выбрать оптимальные инструменты. Результаты работы исследователи опубликовали в журнале Materials (1-й квартиль). По их мнению, они будут перспективны для внедрения в авиационной, нефтегазовой и других сферах промышленности.
