Сегодня в нефтегазовой и авиационной промышленности используют биметаллические материалы. Их создают из двух и более металлов или сплавов. Эти композиты обладают уникальными свойствами: изделия из них отличаются высокой прочностью, стойкостью к износу и коррозии. Но при их обработке часто возникают дефекты, а инструменты быстро изнашиваются. Ученые Пермского Политеха разработали технологию, которая позволит повысить ее точность и сохранить дорогостоящее оборудование.
Результаты работы исследователи опубликовали в журнале Materials (1-й квартиль).
— Во многих сферах производства сейчас используют изделия из биметаллов. Это композиционные материалы, которые создают из двух и более металлов или сплавов. Их уникальное сочетание позволяет добиться того, что детали могут работать в агрессивных средах, при высокой температуре и давлении, они более прочны и противостоят коррозии. Но при их обработке 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.
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.
— 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.
Модель, которую разработали исследователи, позволила рассчитать наиболее эффективные режимы и скорость обработки, а также выбрать оптимальные инструменты. Разработка будет перспективна для внедрения в авиационной, нефтегазовой и других сферах промышленности, считают ученые.
