CC BY
18
ORPAROTKA MFTAJIJIOB
ТЕХНОЛОГИЯ
печивает многофункциональность, расширение и модернизацию структуры ИСДУ в процессе ее развития без нарушения работоспособности системы в целом.
В результате проведенных исследований установлено, что применение ИСДУ при сравнительно небольших затратах на переоснащение станков системами программного управления класса PCNC и диагностическими модулями информационно-измерительной системы позволяет повысить экономически целесообразную в условиях производства точность обработки на два квалитета ISO, реализовать наиболее полное использоэание эксплуатационного точностного ресурса технологического оборудования и рациональное применение режущего инструмента при обеспечении стабильности качества и наибольшей для конкретных условий технико-экономической эффективности обработки.
WIN - приложения PC - приложения NC - приложения
• imonpiHwro'p: - I'l.lUKI'tp .МфШМКЮИН'П nporpiVMu: - iao .таим«. - ЧО.И'.iL,пф.цтлunit ■ iirpr>miK«iiH xicmirraa ТС; - мо.ц.н. иафприлишаип- ■■11|Гр|||Г.1М«Я<К|ПШ диапгостаа; - «U.K.U. rsrieuu рспиш. _ - ».-иортч у|ц»ыган* (.климкм приемом; - HNiv|MT*tM!<f>: - >11№р№1Ш1 1К11Ш: - tJiivipi»nioHiiin; - Kap|K%tap ipnt» гории шажмна nci|>fWaii; - K*|I|IVKI<I|I реимт ртам
/
Рис. 2. Структура (а) и состав (б) системного и прикладного программного обеспечения интегрированной системы диагностики и управления обработкой на станке с ЧПУ
Список литературы
1. Сосонкин В.Л., Мартиноз Г.М. Принципы построения систем ЧПУ с открытой архитектурой// Приборы и системы управления. - 199G. - №8. - С. 18-21.
2. Некрасов Ю.И., Проскуряков H.A. Реализация управления от PCNC следящим приводом станка с ЧПУ// Современные тенденции развития машиностроения и материалов: Сб. статей IX Междунар. науч.-техн. Конф. -Пенза: Пензенский государственный университет, 2004. -С.155-158.
3. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2003611798 Россия. Программа для управления станком со следящим приводом. / Ю.И. Некрасов, H.A. Проскуряков (Россия). Реестр программ, г. Москва. Заявл. 16.06.2003. 3арегистр.28.07.2003.
Причины охрцпчивания сварных швов при лазерной сварке алюминиевых сплавов*
A.M. ОРИШИЧ, профессор, доктор ф.-м.наук, ИТПМ СО РАН,
И.А. БАТАЕВ, студент, НГТУ, В. Г. БУРОВ, профессор, канд. техн. наук, НГТУ, A.A. БАТАЕВ, профессор, доктор техн. наук, НГТУ, Ю. В. АФОНИН, ст. науч. сотр., канд. техн. наук, ИТПМ СО РАН, Э.Г. ШИХАЛЕВ, науч. сотр., ИТПМ СО РАН, г. Новосибирск
Важнейшим технологическим свойством металлических сплавов является их свариваемость. Среди множества конструкционных материалов, подвергавшихся соединению методом сварки, мохно выделить сплавы алюминия. Особые физико-химические свойства, в частности высокая химическая активность, предъявляют специфические требования к технологическим параметрам сварки. Необоснованный выбор режимов сварки алюминиевых сплавов приводит к образованию дефектов соединений, которые являются причиной существенного снижения механических свойств материала в зоне сварного шва. Особые трудности возникают при лазерной сварке [1- 3]. Обусловлены они локальностью термического нагрева, высокой теплопроводностью алюминиевых сплавов, быстрым образованием окислов, поглощением газов из окружающей среды, высокой отражающей способностью материала. Эти факторы являются причинами ограничения применения лазерной сварки для соединения деталей из алюминиевых сплавов. В меньшей степени эта проблема изучена для
' Статья подготовлена по результатам исследований по проекту 2005-РИ-16.0/024/023 б рамках программы 1.6 ФЦНТП
сверхлегких сплавов системы «алюминий-литий». Проведенные исследования показали, что ударная вязкость шва, полученною лазерной сеаркой сплава, легированного литием, составляет лишь 20 % от величины ударной вязкости основного металла, прочностные свойства снижаются примеэно в два раза. Настоящая работа посвящена выявлению основных факторов охрупчивания А1-Ы сплавов на технологических лазерных комплексах производства Института теоретической и прикладной механики СО РАН.
В качестве объектов исследования были использовны листоБые заготовки из сплава 01420. Толщина листов составляла 1,5 мм. В работе применялись две схемы соединения пластин - встык и внахлест. Кроме того, с целью уменьшения влияния поверхностного слоя окислов и исключения влияния зазоров между соединяемыми деталями на качество сварного соединения осуществляли моделирование процесса сварки путем локального проплавления дорожки на цельной пластине. Сварка осуществлялась на газовом С02-лазере по режимам: мощность излучения -3,5 кВт, скорость перемещения детали относительно луча -1,5...7 м/мин, длина волны излучения - X = 10,6 мкм.
ИНТЕРФЕЙС ОПЕРАТОРА ИСДУ
Windows NT
ТЕХНОЛОГИЯ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
В качестве защитного газа был использован гелий. Обдувку сварного соединения пэоизводили сверху (рис. 1). Структурные исследования выполнялись с применением металлографического микроскопа Ы11-2Е при увеличениях х42...х1000 и растрового электронного микроскопа 1_ЕО-420 с энергодисперсионным спектэометром РОЫТЕС, используемым для рентгеноспектрального микроанализа. Микроанализ проводился в харамерислических лучах меди, магния, алюминия.
Для измерения микротвердости материала сварного шва использовали микротвердомер ПМТ-3. Индентором служила алмазная четырехгранная пирамида, нагрузка на индентор составляла 0,49 Н.
Рис. 1. Рабочий стол лазерного сварочного комплекса
Рис. 2. Строение шва. полученного лазерной сваркой внахлест двух пластин из сплава 01420
В ходе проведённых исследований было установлено, что охрупчиванию способствует увеличение пористости материала шва. Первоначально оценку этого параметра производили при помощи металлографического микроскопа (рис 2). Было обнаружено, что пористость в значительной степени зависит от скорости сварки. С ее увеличением от 1,5 до 3,5 м/мин пористость, фиксируемая металлографически, уменьшается более чем в три раза. Тем не менее значительного повышения пластичности не наблюдалось. Было сделано предположение, что кроме пор, наблюдаемых металлографически, имеются так называемые «скрытые» поры. Эти поры в процессе приготов-
ления шлифов становятся невидимыми по той причине, что сплав 01420 является достаточно мягким. При изготовлении шлифов мелкие поры в швах могут заполняться пластичными частицами основного материала. В то же время эти поры в реальном объекте существуют и могут оказывать негативное влияние на показатели пластичности и надёжность сварного соединения. По этой причине в работе была поставлена задача выявить поры каким-либо другим, более надежным методом, т.е. не металлографически. Наиболее эффективным методом ее решения является растровая электронная микроскопия динамически разрушенных образцсв. Проведённые исследования подтвердили предположение о существовании «скрытых» пор.
Для выявления «скрытых» пор использовали образцы с \/-образными концентраторами. Разрушение их осуществлялось на маятниковом копре КМ-5Т.
Поверхность разрушения была исследована на растровом электронном микроскопе при увеличениях от 500 до 50000. При такой технологии подготовки поверхности исключался эффект пластического «замазывания» пор. Результаты фрактографических исследований приведены на рис. 3.
б
Рис. 3. Поверхности разрушения сварных ивов, полученных лазерной сваркой пластин из сплава 01420
Анализ представленных снимков сзидетельствует о том, что разрушение носит типичный хрупкий характер. На поверхности изломов находится большое количество пор размером до 30 мкм. На фрактограммах они выглядят в
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ
виде характерных зон сферической формы. Особенности тонкого строения поверхностей пор проявляются при больших увеличениях. На снимках отчётливо наблюдаются характерные дендритные образования, типичные для литого состояния металлических материалов.
Вторым фактором охрупчивания, установленным в ходе исследований, является активное окисление корня шва. Это явление сопровождается ибразиванием хрупких окислов в зоне, незащищённой гелием от воздействия окислительной атмосферы. Для выявления роли этого фактора были проведены измерения микротвёрдости швов. Установлено, что характер изменения твёрдости в значительной степени зависит от скорости сварки. При скорости сварки до 3,5 м/ мин происходит существенное окисление корня сварного шва (рис. 4). Из представленной диаграммы видно, что микротвёрдость корня шва заметно повышается. Это косвенно свидетельствует об охрупчивании материала. При скорости сварки 3,5 м/мин и выше заметного окисления корня шва обнаружено не было.
Третий важный фактор охрупчивания сварных швов обусловлен легированием корня шва медью, пластина из которой была использована в качестве теплоотводящей подложки. Методом микрорентгеноспектрального анализа было установлено, что в корневой зоне сварного шва присутствует до 5 % меди, в то время как в исходном материале она отсутствует.
Таким образом, на основании проведенных исследований установлено, что основными причинами эхрупчивания
т
Расстояние от поверхности, мкм
Рис. 4. Микротвердость сварного шва, полученного лазерной сваркой пластин из сплава 01420, при скорости перемещения пластин относительно луча, равной 2,5 м/мин
uidod, полученных при лазерной сварке пластин из сплава 01420, являются: высокая пористость шва, окисление корня шва, диффузия меди из подложки в сварной шов.
Список литературы
1. Рабкин Д.М., Игнатьев В.Г., Довбищенко И.В. Сварка алюминия и его сплавов: Курс лекций для специалистов - сварщиков - Киев: Наукова думка. - 1983. - 80 с.
2. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н. Лазерная сварка металлов. - М.: Высшая школа. - 1988. - 208 с.
3. Забелин A.M., Оришич А.М, Чирков A.M.. Лазерные технологии машиностроения. - Новосибирск, - 2004. - 142 с.
История развития техники и технологии глубокого сверления
Н. И. ДЯТЧИН, доцент, канд. техн. наук, докторант, АлтГТУ, а. Барнаул
Изучение истории развития той или иной отрасли техники, оценка различных идей, изобретений и открытий на различных этапах этого развития, способствуют выработке критического отношения к современным техническим достижениям, их глубокому осмыслению и правильному пониманию. Овладение огромным, накопленным веками запасом знаний и опыта позволяет из множества возможных технических решений выделить наиболее значимые и перспективные для будущего, установить закономерности развития данной отрасли и техники в целом. Это в полной мере относится и к такой важной отрасли машиностроения, какой является обработка глубоких и точных отверстий [1].
Глубокое сверление развилось из обычного, неглубокого сверления, появившегося ещё в эпоху палеолита. С тех пор основными направлениями развития и совершенствования сверления являются- 1 — совершенствование конструкции инструмента и, прежде всего, его режущей части; 2 - изыскание наиболее подходящих инструментальных материалов и способов изготовление сверл; 3 -повышение производительности сверления за счет увеличения скорости резания и подачи; 4 - снижение энергозатрат на обработку отверстий; 5 - механизация, затем и автоматизация процесса обработки.
Проблема увеличения глубины сверления уже в ранний период решалась за счет применения двустороннего
сверления, что широко используется и в настоящее время. А снижение энергозатрат на единицу высверливаемого материала - использованием кольцевых сверл, изготоЕленных из трубчатых костей и бамбука. С течением времени процесс кольцевого сверления получил своё дальнейшее развитие и распространение [2].
В полном смысле глубокое сверление появилось во времена средневековья. Из летописных источников известно, что с 1480 г. в Нюрнберге на горизонтально-сверлиль-ном станке с приводом от водяного колеса высверливались деревянные водопроводные трубы длиной до 6 м в количестве до 15 стволов в день. При этом закрепленный на салазках ствол надвигался на сверло, вращение которому передавалось от водяного колеса через зубчатую (цевочную) передачу. Еще более совершенный горизонтально-сверлильный станок был изобретен Леонардо да Винчи примерно в 1500 г. и имел практически все элементы современного, но практически все механизмы и станина были выполнены из дерева.
Но самым мощным стимулом для развития глубиного сверления стали широкое распэостранение в Европе в ХУ в. огнестрельного оружия и потребность обработки каналов ружейных и пушечных стволов. С этого времени глубокое сверление превращается в узкоспециализированную область оружейного производства и все более засекречивается ю мере своего развития.
