В настоящее время в авиа- и машиностроении из-за своей прочности и легкости особую популярность приобрели смешанные пакеты полимерных композиционных материалов с титановыми или алюминиевыми сплавами. Обработка таких многокомпонентных слоистых структур имеет ряд трудностей. При механической обработке довольно вязких титановых сплавов сильно повышается температура и происходит защемление режущего инструмента. В то же время полимерные композиционные материалы чувствительны к нагреву, что вызывает необходимость охлаждения зоны резания. Так как титановые сплавы относятся к важнейшим стратегическим конструкционным материалам для летательных аппаратов, создание смазки, повышающей эффективность обработки материала, является актуальной задачей. Жидкие смазочно-охлаждающие средства неприемлемы для этих целей из-за влагопоглощения полимерных композиционных материалов. Для решения этой проблемы ученый Пермского Политеха разработал новый уникальный состав твердой смазки. Отечественная разработка обладает высокими смазывающими и антифрикционными свойствами, а также более эффективна при механической обработке отверстий в деталях из труднообрабатываемых материалов.
Зарегистрирован патент на разработку. Исследование выполнено в рамках Программы академического стратегического лидерства «Приоритет-2030».
Особенность состава пермского ученого состоит в том, что твердая смазка, содержащая стеариновую кислоту и дисульфид молибдена, дополнительно содержит серу. Введение ее в состав позволило получить отличные результаты по качеству обработки и предотвратило заедание режущего инструмента, снизив трение и исключив налипание. Смазку использовали при сверлении отверстий и нарезании резьбы в заготовках из двух слоев титанового сплава и слоя полимерного композиционного материала, а именно, углепластика. Соотношения между компонентами твердой смазки были выбраны экспериментально после проведения многочисленных испытаний.
— При испытаниях смазку наносили втиранием смазочного брикета на режущие поверхности инструмента, а именно на сверло и на поверхность метчика для нарезания резьбы. Эффективность твердой смазки на операциях сверления и резания удалось оценить по количеству обработанных отверстий до момента критического снижения их качества. Также результаты испытаний показали, что использование предложенной твердой смазки позволяет увеличить стойкость инструмента до 1,8 раз. С применением разработанного состава, режущий инструмент не заедало в заготовке. Испытания показали удовлетворительное качество нарезания резьбовых отверстий в титане, без заусенцев и задиров, — рассказывает кандидат технических наук, доцент кафедры инновационных технологий машиностроения Александр Дударев.
По сравнению с другими смазочными средствами твердые технологические смазки имеют ряд преимуществ. Они позволяют вести обработку «всухую», не насыщая композиты жидкой фазой, увеличивают стойкость инструмента, повышают чистоту обрабатываемой поверхности, легко удаляются с деталей после обработки, не загрязняют рабочее место, не токсичны.
Разработка ученого Пермского Политеха будет интересна предприятиям авиа- и ракетостроения, а также кораблестроения.
Для справки:
Пермский Политех стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн рублей. «Приоритет 2030» является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель — формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60 % — региональные университеты.