CC BY
3
ЛИТЬЕ И МЕТАЛЛУРГИЯ 3 2023
111
А
https://doi.org/10.21122/1683-6065-2023-3-111-111
Поступила 15.06.2023 Received 15.06.2023
МОЖЕТ ЛИ ЗВУК УПРОЧНЯТЬ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ?
Разработчики метода аэродинамического звукового упрочнения (АДУ) считают, что звук упрочняет твердые сплавы [1, 2]. В ГНУ «Институт технологии металлов НАН Беларуси» (ИТМ НАН Беларуси) планируется создание производства твердосплавного инструмента, упрочняемого методом АДУ [3]. Для создания такого производства выделены бюджетные средства. С 2022 года ИТМ НАН Беларуси выполняет задание 2.13 «Исследование структурных изменений твердосплавного инструмента, полученного металлургическим способом и упрочненного аэродинамическим звуковым методом, предназначенного для обработки прерывистых поверхностей деталей из чугунов» Государственной программы научных исследований «Механика, металлургия, диагностика в машиностроении» (Подпрограмма «Металлургия») на 2021-2025 годы.
Если звук в методе АДУ упрочняет твердые сплавы, то звук должен упрочнять любые металлы и сплавы. Однако расчетным путем показано, что среднее звуковое давление при обработке металлов и сплавов звуком в методе АДУ составляет всего 2 Н/м2 [4]. Такое очень слабое динамическое воздействие исключает какое-либо упрочнение звуком металлов и сплавов. Основная причина - недостаточная громкость звука (уровня звукового давления) в методе АДУ, которая в среднем составляет 80 дБ [4].
Чтобы звук мог упрочнять металлы и сплавы, звуковое давление должно быть выше их пределов текучести при сжатии (с£ ) воздушной волной. Известно, что С в среднем в 2,5 раза больше предела текучести при растяжении (с0 2) металлов и сплавов [5]. Поэтому по известным величинам С02 можно определять средние значения с^ , умножив С0 2 на коэффициент 2,5. Исходя из этого, технически чистые металлы имеют следующие средние значения с^ : алюминий - 75 МПа; медь - 240; железо -300 МПа [6]. Сплавы имеют следующие средние значения с^ : дюралюминий Д16 - 1000 МПа; высокопрочный алюминиевый сплав В96 - 1625; чугун ВЧ100 - 1750; титановый сплав ВТ8 - 2510; пружинная сталь 85 - 2750; хромистая нержавеющая сталь 30Х13 - 3250 МПа; высокопрочная сталь 30Х5МСФА -4000; высокопрочная сталь Н18К9М5Т - 4750 МПа [6, 7].
При взрыве тринитротолуола максимальная громкость звука (уровень звукового давления) составляет 250 дБ, что создает максимальное звуковое давление воздушной волны 60 МПа [8]. При ядерном взрыве максимальная громкость звука (уровень звукового давления) равна 282 дБ, что создает максимальное звуковое давление воздушной волны 2500 МПа [9].
1. Жигалов А. Н., Шелег В. К. Теоретические основы аэродинамического звукового упрочнения твердосплавного инструмента для процессов прерывистого резания. Могилев: МГУП, 2019. 213 с.
2. Жигалов А. Н. Теоретические и технологические основы аэродинамического звукового упрочнения твердосплавного инструмента для процессов прерывистого резания: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. Минск, 2021. 44 с.
3. Жигалов А. Н., Поляков А. Ю., Башаримов М. В. Предпосылки создания в Республике Беларусь производства твердосплавного инструмента // Современные методы и технологии создания и обработки материалов: сб. науч. тр. Кн. 1. Материаловедение. Минск: ФТИ НАН Беларуси, 2022. С. 217-228.
4. Стеценко В. Ю. Расчет среднего звукового давления при обработке сплавов методом аэродинамического звукового упрочнения // Литье и металлургия. 2023. № 2. С. 136.
5. Золотаревский В. С. Механические свойства металлов: учеб. для вузов. М.: Металлургия, 1983. 352 с.
6. Лахтин Ю. М., Леонтьева В. П. Материаловедение: учеб. для вузов. М.: Машиностроение, 1990. 528 с.
7. Гуляев А. П. Материаловедение: учеб. для вузов. М.: Металлургия, 1986. 544 с.
8. Яковлев Ю. С. Гидродинамика взрыва. Л.: Судпромгиз, 1961. 313 с.
9. Физика ядерного взрыва. Т. 2. М.: Министерство обороны РФ, ЦФТИ, 1997. С. 33.
ЛИТЕРАТУРА
В. Ю. СТЕЦЕНКО, г. Могилев, Беларусь. E-mail: stetsenko.52@bk.ru
