Дослідження стану поверхні важкооброблюваних матеріалів групи хромонікелевих сплавів під час механічної обробки
Автор: Крохмалюк Олексій Артурович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Технології машинобудування
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Крохмалюк О. А., Ступницький В. В. (керівник). Дослідження стану поверхні важкооброблюваних матеріалів групи хромонікелевих сплавів під час механічної обробки. Розширена анотація. Важкооброблювані сталі - називаються сталі і сплави, що володіють особливими фізико-механічними властивостями корозійну стійкість, жаростійкість, жароміцних, високою міцністю. Ці властивості призводять до різкого зниження оброблюваності різанням. Для більшості важкооброблюваних сталей і сплавів швидкість різання в 2-20 разів нижче в порівнянні зі швидкістю різання при обробці вуглецевих сталей. Корозійностійкі, жаростійкі і жароміцні сталі (групи VIII-X) характеризуються високим вмістом хрому (11-25%), нікелю (5- 10%) і низьким вмістом марганцю, титану, алюмінію, вольфраму, молібдену та іншими легуючими елементами. Основною причиною низької оброблюваності важкооброблюваних сталей і сплавів є виникнення при їх обробці великих сил і високих температур в зоні різання. При обробці жароміцних сталей сили різання в 1,5 рази більше, а при обробці жароміцних сплавів 2-2,5 рази більше, ніж при обробці сталі 45. При обробці заготовок з титанових сплавів виникають приблизно такі ж сили, що і при обробці заготовок з сталі 45. при точінні заготовок з високоміцних сталей сили різання в 2-3 рази більше, ніж при точінні заготовок із сталі 45. Великі сили при різанні заготовок з важкооброблюваних сталей і сплавів обумовлюють велику кількість теплоти, що виділяється на одиницю зрізаного обсягу металу.? Крім того, більшість важкооброблюваних сталей і сплавів має низьку теплопровідність, що призводить до виникнення високих температур в зоні різання. При обробці заготовок з титанових сплавів усадка стружки дуже мала і при певних умовах відбувається не усадка, а подовження стружки. Це явище названо «негативною» усадкою стружки. Причиною малої усадки стружки при різанні титанових сплавів є їх низька пластичність. Мала усадка обумовлює малу площу контакту стружки і передньої поверхні інструменту і велику швидкість переміщення стружки по передній поверхні інструменту, що викликає високі контактні тиск і температуру. Великі сили, що виникають при різанні важкооброблюваних матеріалів, викликають необхідність забезпечення великої жорсткості технологічної системи. Високі контактні температури є основною причиною низької стійкості інструменту і необхідності використання малих швидкостей різання при обробці важкооброблюваних матеріалів. Об’єкт дослідження. Процес формування характеристик напружено-деформованого та термодинамічного стану в поверхневому шарі сплаву ХН60Ю, що виникають під час механічного оброблення та їх зв’язок з значеннями подач інструменту і з геометрією інструменту. Предмет дослідження. Визначення залежностей характеристик напружено-деформованого та термодинамічного стану поверхні матеріалу, що утворюється при механічному, оброблені до значення подачі інструменту, також вплив на дані параметри геометрії інструменту, за допомогою імітаційного моделювання процесу різання. Мета та задачі дослідження. Метою дослідження є визначення впливу режимів різання на напружено-деформаційні та термодинамічні показники в поверхневому шарі матеріалу та параметри зношування інструменту в процесі роботи. Можливість дослідження даних параметрів дає програмний продукт Deform 2D, що використовує метод кінцевих елементів та аналітичні методи розрахунку параметрів стану поверхні для формування достовірної реологічної моделі руйнування матеріалу заготовки та всіх параметрів даного хромонікелевого сплаву в процесі обробки. Використання реологічної моделі зумовлене протіканням послідовної деформації та руйнування заготовки, яка одночасно характеризується пластичними та пружними властивостями, що дозволяє розглядати пластичне руйнування як плоске зміщення шару матеріалу, таким чином імітуючи внутрішню структуру металу. Ключові слова: важкообробні сплави, жароміцні сплави, імітаційне моделювання, режими різання, силовий, термодинамічний і пружно-деформований стан поверхні. Наукові результати. 1 Проведено аналіз сучасних робіт та досліджень, що стосуються дослідження оброблюваності та впливу параметрів режимів різання на обробку досліджуваної групи матеріалів. 2. Розроблено досліджувані моделі для проведення імітаційного моделювання перебігу процесу різання сталі з групи важкооброблюваних. 3. Формування графічних залежностей на основі числових результатів перебігу процесу різання отриманих з досліджуваних моделей з подальшим аналізом характеристик термодинамічного та напружено деформованого в поверхневому шарі деталі. Перелік використаних літературних джерел 1. Davim J. P. Machining of hard materials/ Davim J. P.- London: Springer, 2011.- 225 p. 2. Stupnytskyy V. Use of the CAF-system (Computer Aided Forming) in Integer Computer Aided Manufacturing// Papers of the XX Ukrainian-Polish Conference on CAD in Machinery Design. ImplementationandEducationalIssues – CADMD 2012.- Lviv.- P.45-48 3. Stupnytskyy Vadym. New features CAD/CAM/CAE systems in mechanical engineering EuropaischeFachhochschule: WissenschaftlicheZeitschrift, ORT Publishing. Stuttgart, Germany. № 1.- 2012 (November-Dezember). Section 13. - р.327-329. 4. Маслов А.Р., Схиртладзе. Обработка труднообрабатываемых материалов резанием: учебное пособие. М.: Инновационное машиностроение, 2017. 208 с. 5. Обработка резанием жаропрочных, высокопрочных и титановых сплавов. / Под ред. Н. И. Резникова. – М.: Машиностроение, 1972. – 200 с. 6. Подураев В. Н. Резание труднообрабатываемых материалов. – М.: Высшая школа, 1974. – 587 c. 7. Шифрин А. Ш., Резницкий Л. М. Обработка резанием коррозионностойких, жаропрочных и титановых сталей и сплавов. – М.- Л.: Машиностроение, 1964. – 448 с. 8. Крохмалюк О. А., Ступницький В. В. Дослідження результатів імітаційного моделювання процесу механічного оброблення важкооброблюваних матеріалів в системі Deform-2D // Машинобудування очима молодих: прогресивні ідеї – наука – виробництво: матеріали Дев’ятнадцятої міжнародної молодіжної науково-технічної конференції (Суми, 25–26 листопаду 2020 року). – 2020. – C. 99–103. (За іншою тематикою) [н.к. - Ступницький В.В.]