Взаимодействие единичного абразивного зерна в зоне контакта с обрабатываемой поверхностью Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли

а б

Рис. 4. Место установки съемного образца-имитатора для контроля шероховатости до и после обработки (а)

и вид образцов для контроля (б)

A. V. Sysoyev, S. K. Sysoyev, L. V. Zverintseva Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

EXPERIMENTAL SETUP FOR FINISHING PROCESS ON THE INNER SURFACE OF PIPELINES

Designed and constructed installation for processing on the inner surface of the tube to study the process of reducing the roughness of inner surface ofpipes.

© Сысоев А. В., Сысоев С. К., Зверинцева Л. В., 2012

УДК 621.923.9

С. К. Сысоев, Л. П. Сысоева, А. С. Сысоев, А. С. Лукьянов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЕДИНИЧНОГО АБРАЗИВНОГО ЗЕРНА В ЗОНЕ КОНТАКТА С ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

Описаны результаты исследований по определению параметров контактных взаимодействий при абразив-но-экструзионной обработке.

В качестве инструмента для абразивно-экстру-зионной обработки (АЭО) используется вязко-упругий полимерный материал, равномерно наполненный абразивными зернами с добавлением пластификаторов и модификаторов, позволяющих варьировать свойства рабочей среды (РС) в зависимости от условий обработки и требований к размерной точности обрабатываемой поверхности и качеству поверхностного слоя.

Процесс съема металла с поверхности АЭО аналогичен другим видам абразивной обработки (резание, оттеснение, пластическая деформация) и осуществляется единичным абразивным зерном, закрепленным в полимерной матрице [1]. Интенсивность и характер протекания процесса зависят от механических (материал, форма и зернистость абразива, высота микронеровностей поверхности), физико-химических свойств контактирующих тел и режимов обработки. Эти параметры обуславливают характер взаимодействия активного абразивного зерна с обрабатываемой поверхностью в зоне контакта. Взаимодействие «металл - абразивное зерно» реализуется в отдельных изоли-

рованных друг от друга зонах фактического контакта обрабатываемой детали и РС (рис. 1). Для детали эти зоны представлены микронеровностями поверхностного слоя, для РС - микровыступами абразивных зерен [2].

Под действием тангенциальной силы Р? = аА, вызванной перепадом давления на входе в канал и выходе из него, происходит перемещение зерна, а силой Ру = ссЗу, появление которой обусловлено напряженно-деформированным состоянием РС, зерно вдавливается в поверхность.

Здесь и 8у - проекции поверхности контакта на плоскости, нормальной к вектору скорости зерна и касательной к деформируемой поверхности соответственно; сс - среднее напряжение стружкообразо-вания, упрощенно и с учетом твердости материала сс ~ 1,23 НВ. Результирующий вектор силы направлен

под углом к обрабатываемой поверхности: Р = Ц dS,

где 8 - поверхность контакта зерна с металлом; dS -векторный элемент поверхности в точке контакта.

Решетневскце чтения

/ 3

р 6 \

Pz 1 ) .7 . s /

\ X \ • - Ч У & : у 1

а ////// У//^//

m y =1+

h + h

Pz =sAom z;

= 1+P.

h + h

•2

абразивного зерна с обрабатываемой поверхностью и необходимых для начала процесса микрорезания, приняв в качестве режущего микровыступа зерна конус с усеченной вершиной. При этом учитывают, что на силы резания влияют геометрические характеристики абразивного зерна, зависящие от его вида и зернистости.

Рис. 1. Контактные взаимодействия единичного абразивного зерна с поверхностью обработки: 1 - микровыступ поверхности; 2 - окисленный слой;

3 - абразивное зерно; 4 - полимерная основа РС; 5 - стружа;

6 - мелкое абразивное зерно; 7 - осколки

При абразивно-экструзионной обработке поверхности с произвольно направленной шероховатостью сначала металл оттесняется, а затем он срезается активным абразивным зерном [3]. Для начала стружко-образования необходимо достигнуть определенных значений сил [1]:

Ру = СТс^у0ту ;

h 0

2 h + 2к2

где Sy0, Sz0 - сечения микродавления и микрорезания при отсутствии выдавливания металла; щу, щ - функции пластического оттеснения металла, принятые для условия резания усеченным конусом с высотой износа вершины к2; 5 - безразмерный параметр пластичности, 5 = к2/к (рис. 2).

Предложенная модель позволяет определить значения сил, действующих в зоне контакта единичного

Рис. 2. Взаимодействие единичного абразивного зерна при микрорезании конусом с усеченной вершиной

Библиографические ссылки

1. Сысоев С. К. Экструзионное хонингование деталей летательных аппаратов: теория, исследования, практика : монография ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2005.

2. Левко В. А. Абразивно-экструзионная обработка: современный уровень и теоретические основы процесса : монография / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2007.

3. Сысоева Л. П., Зверинцева Л. В., Чечин А. В. Взаимодействие абразивного инструмента с обрабатываемой поверхностью при экструзионном хонинго-вании // Актуальные проблемы авиации и космонавтики : сб. тез. докл. Всерос. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых специалистов / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2009. С. 42-43.

S. K. Sysoyev, L. P. Sysoyeva, A. S. Sysoyev, S. A. Lukyanov Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

INTERACTION OF A INDIVIDUAL ABRASIVE GRAIN WITH MACHINED SURFACE IN THE CONTACT ZONE

The results of researches for definition of the contact interactions parameters at abrading by extruding are described.

© Сысоев С. К., Сысоева Л. П., Сысоев А. С., Лукьянов А. С., 2012