CC BY
0
УДК 621.923.9
АНАЛИЗ ВЕРОЯТНОСТИ ШАРЖИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ КАНАЛОВ НЕКРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ АБРАЗИВНЫМ ПОТОКОМ
П. А. Иванов*, В. А. Левко
Сибирский государственный университет науки и технологии имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: *Ivanov.Pasch.iva@yandex.ru
Рассмотрена вероятность шаржирования поверхности при обработки абразивным потоком деталей прямоугольной формы. В качестве уменьшения возможного шаржирования поверхности при финишной обработки предполагается использовать наполнитель рабочей среды в виде мазеобразной алмазной пасты
Ключевые слова: обработка абразивным потоком, финишная обработка, поверхностный слой, шаржирование
ANALYSIS OF THE PROBABILITY CARICATURE THE SURFACE OF CHANNELS NON-CIRCULAR CROSS SECTION PROCESSING ABRASIVE FLOW MASCHINING
P. A. Ivanov*, V. A. Levko
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: *Ivanov.Pasch.iva@yandex.ru
The probability of caricature of the surface during the processing of rectangular parts with an abrasive flow is considered. In order to reduce the possible caricature of the surface during finishing, it is supposed to use a filler of the working medium in the form of an ointment-like diamond paste.
Keywords: abrasive flow machining, finishing machining, surface layer, caricature
По результатам анализа применимости специальных технологий для равномерной финишной обработки внутреннего канала сечением от 1 до 10 мм, толщиной стенки 0,9...1,6 мм прямоугольных тонкостенных труб из цветных сплавов, имеющих изогнутые, скрученные участки и обеспечения высокой шероховатости поверхности предложено использовать специальную технологию обработки абразивным потоком (ОАП). В процессе ОАП в качестве инструмента применяется поток вязкоупругих сред, несущих рабочие элементы (шарики, абразивные зерна) и способных копировать форму поперечного сечения, по всей длине обрабатываемого канала реализуя их финишную обработку [1-2].
Проведённый анализ большого объема экспериментальных и теоретических, зарубежных [3] и российских исследований [4] в области ОАП показывает использование в качестве наполнителя рабочей среды зёрна карбида кремния, электрокорунда и синтетических алмазов при финишной обработки изделий с изменяющейся геометрией и направлением оси.
Однако на сегодняшний момент, недостаточно глубоко изучен вопрос о вероятности явления, как шаржируемость обработанной поверхности после ОАП абразивными частичками наполнителя.
Секция «Технологические и мехатронные системы в производстве ракетно-космической техники»
Кристаллы электрокорунда имеют ромбоэдрическую форму с заостренными гранями, как показано на рис. 1, что обуславливает склонность данного абразива к скалыванию этих граней в ходе контактных взаимодействий при ОАП. Зерна карбида кремния же имеют больше прямолинейных режущих кромок по сравнению с кристаллами электрокорунда. Микровыступы зерна карбида кремния имеют больший радиус и их стойкость к скалыванию выше, чем у электрокорунда [5].
Зерно абразива
Шаржируем ость
в'
а) б)
Рис. 1. Схема взаимодействия абразивного зерна в процессе резания: а - схема вероятности шаржирования, б - внешний вид зерна электрокорунда
Можно предположить, что применение абразивов электрокорунда и карбида кремния в ходе их контактных взаимодействий с обрабатываемой поверхностью со временем приведет к скалыванию их граней, тем самым вызывая вероятность появления шаржирования сколотыми частичками обрабатываемой поверхности. При высокой зернистости абразива, так же возникает вопрос вписывание размера зерна в углах поперечного сечения прямоугольной заготовки. Следовательно, при появлении шаржировании обрабатываемой поверхности, в результате застраивания мелких абразивных частиц поверхностном слое, вызовет нарушение структуры токопроводящего слоя, не позволяющему равномерно нанести токопроводящее покрытие на обработанную поверхность [6].
Решением уменьшения или исключения шаржируемости поверхности является использование в качестве наполнителя синтетического алмаза, так как его основная масса имеет более сферическую форму граней кристаллов, что обуславливает большую микротвердость, абразивную способность и высокую стойкость граней к скалыванию, выкрашиванию по сравнению с карбидом кремния и электрокорундом. Это позволит уменьшить вероятность шаржирования сколотыми частичками зерна. Углы при вершинах алмазных зерен меньше, чем при вершинах абразивных зерен, что определяет возможность снятия алмазной пастой тонкой стружки и получения более высокого качества поверхности. Алмазные микропорошки из синтетических алмазов выпускаются мазеобразными пастами в основном типа АСМ и АСН в составе которых содержатся поверхностно-активные вещества, это позволит уменьшить вязкость среды до средней вязкости, а дисперсность алмазных зерен - обработку углов прямоугольного сечения.
Экспериментально подтверждено, что при ОАП заготовки с сечением 02, толщиной стенки 0,625 мм, длиной 10 мм, из алюминиевого образца, где в качестве наполнителя использовался электрокорунд, привело к заклиниванию среды в обрабатываемом канале. Для решения этой проблемы авторы решили использовать в качестве наполнителя алмазные пасты АСМ, что в конечном итоге обеспечило такое сочетание вязких, упругих свойств
среды и за 60 с получить шероховатость внутренней поверхности Ra = 0,25 мкм, шаржируемость поверхности не наблюдалась [7].
На основании представленного анализа вероятности шаржирования внутренней поверхности, можно сделать следующие выводы:
- при использовании абразивных зерен электрокорунда, карбида кремния, отмечается высокая вероятность появления шаржирования поверхности, что в конечном итоге нецелесообразно их использование в качестве наполнителя для финишной обработки внутренних каналов ответственных деталей;
- для исключения шаржирования при АОП внутренних некруглых каналов в качестве наполнителя рекомендуется использовать мазеобразную пасту марки АСН. Необходимо провести объем экспериментальных исследований для исключения шаржирования при внедрении ОАП цветных сплавов с применением рабочих сред с алмазными пастами в производство сложных деталей с внутренними некруглыми каналами.
Библиографические ссылки
1. Иванов П. А. Особенности существующих методов финишной обработки внутренних каналов / Актуальные проблемы авиации и космонавтики [Электронный ресурс] : материалы VII Межд. науч.-практ. конф., посвящ. Дню космонавтики (12-16 апреля 2021 г.) В 3 т. Т. 1. Под общ. Ред. Ю. Ю. Логинова. - Красноярск : СибГУ им. М.Ф. Решетнева, 2021. - С. 30 - 32.
2. Иванов П.А., Левко В. А. Перспективы обработки абразивным потоком внутренней поверхности изогнутых трубных заготовок прямоугольного сечения // Металлообработка. 2021. № 4. С. 11-19.
3. Petare A.C., Jain N. K. A critical review of past research and advances in abrasive flow finishing process. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2018. Vol. 97. Issue 1-4. P. 741-782. DOI: https://doi.org/10.1007/s00170-018-1928-7.
4. Review of previous Russian studies in the abrasive flow machining / V. A. Levko, O. V. Litovka, D. I. Savin, N. S. Terjaev // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering : III International Scientific Conference, Krasnoyarsk, 29-30 апреля 2021 года. - Krasnoyarsk: IOP Publishing Ltd, 2021. - P. 12029. - DOI 10.1088/1757-899X/1155/1/012029.
5. Saching Singh, Arjun Raj A.S., Ravi Sankar M., Jain V.K. Finishing force analysis and simulation of nanosurface roughness in abrasive flow finishing process using medium rheological properties. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2016. Issue 9-12. P. 2163-2179. DOI: 10.1007/s00170-015-8333-2.
6. Патент № 2588953 C1 Российская Федерация, МПК B23H 5/06, B23H 9/14. Способ анодно-абразивного полирования отверстий : № 2014149535/02 : заявл. 08.12.2014 : опубл. 10.07.2016 / И. В. Трифанов, Л. И. Оборина, Д. Р. Рыжов [и др.].
7. Левко В. А., Левко А. А. Исследование процесса абразивно-экструзионной обработки малых отверстий // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М. Ф. Решетнева. 2011. № 4(37). С. 169-173.
© Иванов П. А., Левко В. А., 2022
