Резка заготовок из твердого сплава и поликристаллического сверхтвердого материала на основе кубического нитрида бора
Представлены результаты исследований гидроабразивной, лазерной с продувкой зоны резания газом, лазерной с охлаждением жидкостью и лазерно-струйной резки заготовок из твердого сплава и поликристаллического сверхтвердого материала на основе кубического нитрида бора. Показано, что гидроабразивная резка...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Сверхтвердые материалы |
|---|---|
| Дата: | 2015 |
| Автори: | , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2015
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126204 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Резка заготовок из твердого сплава и поликристаллического сверхтвердого материала на основе кубического нитрида бора / А.Ф. Саленко, В.Т. Щетинин, А.Н. Федотьев, В.А. Дудюк, С.А. Клименко, А.И. Боримский, Т.А. Сороченко // Сверхтвердые материалы. — 2015. — № 4. — С. 76-90. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-126204 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Саленко, А.Ф. Щетинин, В.Т. Федотьев, А.Н. Дудюк, В.А. Клименко, С.А. Боримский, А.И. Сороченко, Т.А. 2017-11-17T15:21:41Z 2017-11-17T15:21:41Z 2015 Резка заготовок из твердого сплава и поликристаллического сверхтвердого материала на основе кубического нитрида бора / А.Ф. Саленко, В.Т. Щетинин, А.Н. Федотьев, В.А. Дудюк, С.А. Клименко, А.И. Боримский, Т.А. Сороченко // Сверхтвердые материалы. — 2015. — № 4. — С. 76-90. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0203-3119 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126204 621.924.93 Представлены результаты исследований гидроабразивной, лазерной с продувкой зоны резания газом, лазерной с охлаждением жидкостью и лазерно-струйной резки заготовок из твердого сплава и поликристаллического сверхтвердого материала на основе кубического нитрида бора. Показано, что гидроабразивная резка практически не приводит к появлению на обработанной поверхности слоя термической деструкции, при лазерной резке формируется дефектный слой толщиной до 0,8 мм, который может быть уменьшен до 0,10–0,55 мм при реализации лазерного резания с водяным охлаждением, с одновременным повышением глубины резания на 50–70 %. Лазерно-струйное резание обеспечивает минимальную ширину реза и величину зоны термической деструкции не более 0,06 мм при шероховатости поверхности до Ra = 3,2–6,3 мкм. Наведено результати досліджень гідроабразивного, лазерного, лазерного з охолодженням рідиною і лазерно-струменевого різання заготовок із твердого сплаву та полікристалічного надтвердого матеріалу на основі кубічного нітриду бору. Показано, що гідроабразивна різка практично не призводить до появлення на обробленій поверхні шару термічної деструкції, при лазерному різанні формується дефектний шар товщиною до 0,8 мм, який вдається зменшити до 0,10–0,55 мм, виконуючи лазерне різання з охолодженням зони різання водою, одночасно підвищивши глибину різання на 50–70 %, лазерно-струменеве різання забезпечує мінімальну ширину різа, ті величину зони термічної деструкції не більше за 0,06 мм при шорсткості поверхні до Ra = 3,2–6,3 мкм. Однак останній спосіб обробки є найменш продуктивним. The results of study of water jet, laser cutting with a purge gas, a laser cooling liquid jet and water jet guided laser of carbide and super hard material based on cubic boron nitride giving in the article. It is shown that the water jet practically leads to the appearance of the treated surface of the layer of thermal degradation, is formed by laser cutting a defective layer thickness up to 0,8 mm, which may be reduced to 0,10–0,55 mm in the implementation of laser water-cooled cutting, while increasing cutting depth of 50–70 %. Laser-jet cutting allows to obtain both the minimum cutting width and a small area of thermal destruction (less than 0,06 mm) with a surface roughness Ra =3,2–6,3. ru Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Сверхтвердые материалы Исследование процессов обработки Резка заготовок из твердого сплава и поликристаллического сверхтвердого материала на основе кубического нитрида бора Methods of cutting for workpieces of hardmetal and cBN-based polycrystalline superhard material Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Резка заготовок из твердого сплава и поликристаллического сверхтвердого материала на основе кубического нитрида бора |
| spellingShingle |
Резка заготовок из твердого сплава и поликристаллического сверхтвердого материала на основе кубического нитрида бора Саленко, А.Ф. Щетинин, В.Т. Федотьев, А.Н. Дудюк, В.А. Клименко, С.А. Боримский, А.И. Сороченко, Т.А. Исследование процессов обработки |
| title_short |
Резка заготовок из твердого сплава и поликристаллического сверхтвердого материала на основе кубического нитрида бора |
| title_full |
Резка заготовок из твердого сплава и поликристаллического сверхтвердого материала на основе кубического нитрида бора |
| title_fullStr |
Резка заготовок из твердого сплава и поликристаллического сверхтвердого материала на основе кубического нитрида бора |
| title_full_unstemmed |
Резка заготовок из твердого сплава и поликристаллического сверхтвердого материала на основе кубического нитрида бора |
| title_sort |
резка заготовок из твердого сплава и поликристаллического сверхтвердого материала на основе кубического нитрида бора |
| author |
Саленко, А.Ф. Щетинин, В.Т. Федотьев, А.Н. Дудюк, В.А. Клименко, С.А. Боримский, А.И. Сороченко, Т.А. |
| author_facet |
Саленко, А.Ф. Щетинин, В.Т. Федотьев, А.Н. Дудюк, В.А. Клименко, С.А. Боримский, А.И. Сороченко, Т.А. |
| topic |
Исследование процессов обработки |
| topic_facet |
Исследование процессов обработки |
| publishDate |
2015 |
| language |
Russian |
| container_title |
Сверхтвердые материалы |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Methods of cutting for workpieces of hardmetal and cBN-based polycrystalline superhard material |
| description |
Представлены результаты исследований гидроабразивной, лазерной с продувкой зоны резания газом, лазерной с охлаждением жидкостью и лазерно-струйной резки заготовок из твердого сплава и поликристаллического сверхтвердого материала на основе кубического нитрида бора. Показано, что гидроабразивная резка практически не приводит к появлению на обработанной поверхности слоя термической деструкции, при лазерной резке формируется дефектный слой толщиной до 0,8 мм, который может быть уменьшен до 0,10–0,55 мм при реализации лазерного резания с водяным охлаждением, с одновременным повышением глубины резания на 50–70 %. Лазерно-струйное резание обеспечивает минимальную ширину реза и величину зоны термической деструкции не более 0,06 мм при шероховатости поверхности до Ra = 3,2–6,3 мкм.
Наведено результати досліджень гідроабразивного, лазерного, лазерного з охолодженням рідиною і лазерно-струменевого різання заготовок із твердого сплаву та полікристалічного надтвердого матеріалу на основі кубічного нітриду бору. Показано, що гідроабразивна різка практично не призводить до появлення на обробленій поверхні шару термічної деструкції, при лазерному різанні формується дефектний шар товщиною до 0,8 мм, який вдається зменшити до 0,10–0,55 мм, виконуючи лазерне різання з охолодженням зони різання водою, одночасно підвищивши глибину різання на 50–70 %, лазерно-струменеве різання забезпечує мінімальну ширину різа, ті величину зони термічної деструкції не більше за 0,06 мм при шорсткості поверхні до Ra = 3,2–6,3 мкм. Однак останній спосіб обробки є найменш продуктивним.
The results of study of water jet, laser cutting with a purge gas, a laser cooling liquid jet and water jet guided laser of carbide and super hard material based on cubic boron nitride giving in the article. It is shown that the water jet practically leads to the appearance of the treated surface of the layer of thermal degradation, is formed by laser cutting a defective layer thickness up to 0,8 mm, which may be reduced to 0,10–0,55 mm in the implementation of laser water-cooled cutting, while increasing cutting depth of 50–70 %. Laser-jet cutting allows to obtain both the minimum cutting width and a small area of thermal destruction (less than 0,06 mm) with a surface roughness Ra =3,2–6,3.
|
| issn |
0203-3119 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126204 |
| citation_txt |
Резка заготовок из твердого сплава и поликристаллического сверхтвердого материала на основе кубического нитрида бора / А.Ф. Саленко, В.Т. Щетинин, А.Н. Федотьев, В.А. Дудюк, С.А. Клименко, А.И. Боримский, Т.А. Сороченко // Сверхтвердые материалы. — 2015. — № 4. — С. 76-90. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT salenkoaf rezkazagotovokiztverdogosplavaipolikristalličeskogosverhtverdogomaterialanaosnovekubičeskogonitridabora AT ŝetininvt rezkazagotovokiztverdogosplavaipolikristalličeskogosverhtverdogomaterialanaosnovekubičeskogonitridabora AT fedotʹevan rezkazagotovokiztverdogosplavaipolikristalličeskogosverhtverdogomaterialanaosnovekubičeskogonitridabora AT dudûkva rezkazagotovokiztverdogosplavaipolikristalličeskogosverhtverdogomaterialanaosnovekubičeskogonitridabora AT klimenkosa rezkazagotovokiztverdogosplavaipolikristalličeskogosverhtverdogomaterialanaosnovekubičeskogonitridabora AT borimskiiai rezkazagotovokiztverdogosplavaipolikristalličeskogosverhtverdogomaterialanaosnovekubičeskogonitridabora AT soročenkota rezkazagotovokiztverdogosplavaipolikristalličeskogosverhtverdogomaterialanaosnovekubičeskogonitridabora AT salenkoaf methodsofcuttingforworkpiecesofhardmetalandcbnbasedpolycrystallinesuperhardmaterial AT ŝetininvt methodsofcuttingforworkpiecesofhardmetalandcbnbasedpolycrystallinesuperhardmaterial AT fedotʹevan methodsofcuttingforworkpiecesofhardmetalandcbnbasedpolycrystallinesuperhardmaterial AT dudûkva methodsofcuttingforworkpiecesofhardmetalandcbnbasedpolycrystallinesuperhardmaterial AT klimenkosa methodsofcuttingforworkpiecesofhardmetalandcbnbasedpolycrystallinesuperhardmaterial AT borimskiiai methodsofcuttingforworkpiecesofhardmetalandcbnbasedpolycrystallinesuperhardmaterial AT soročenkota methodsofcuttingforworkpiecesofhardmetalandcbnbasedpolycrystallinesuperhardmaterial |
| first_indexed |
2025-11-25T21:02:33Z |
| last_indexed |
2025-11-25T21:02:33Z |
| _version_ |
1850545589876424704 |
| fulltext |
www.ism.kiev.ua/stm 76
УДК 621.924.93
А. Ф. Саленко*, В. Т. Щетинин, А. Н. Федотьев,
В. А. Дудюк (г. Кременчуг)
С. А. Клименко**, А. И. Боримский,
Т. А. Сороченко (г. Киев)
*salenko2006@ukr.net
**atmu@ism.kiev.ua
Резка заготовок из твердого сплава
и поликристаллического сверхтвердого
материала на основе кубического
нитрида бора
Представлены результаты исследований гидроабразивной, ла-
зерной с продувкой зоны резания газом, лазерной с охлаждением жидкостью и
лазерно-струйной резки заготовок из твердого сплава и поликристаллического
сверхтвердого материала на основе кубического нитрида бора. Показано, что
гидроабразивная резка практически не приводит к появлению на обработанной
поверхности слоя термической деструкции, при лазерной резке формируется
дефектный слой толщиной до 0,8 мм, который может быть уменьшен до 0,10–
0,55 мм при реализации лазерного резания с водяным охлаждением, с одновре-
менным повышением глубины резания на 50–70 %. Лазерно-струйное резание
обеспечивает минимальную ширину реза и величину зоны термической деструк-
ции не более 0,06 мм при шероховатости поверхности до Ra = 3,2–6,3 мкм.
Ключевые слова: твердые сплавы, сверхтвердые материалы,
гидроабразивная, лазерная, лазерно-струйная резка.
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ
В настоящее время потребление твердых сплавов (ТС) и по-
ликристаллических сверхтвердых материалов (ПСТМ) на основе кубического
нитрида бора в различных отраслях народного хозяйства неуклонно возрас-
тает. Изделия в виде пластин, шариков, колец и призматических тел находят
применение в современном режущем инструменте, конструкциях машин,
энергетического оборудования и т. д. Несмотря на то, что изделия из ТС и
ПСТМ при изготовлении имеют вид, близкий к требуемому, все же сущест-
вует необходимость выполнения окончательной обработки для обеспечения
качества поверхностного слоя и точности формы.
Существующие методы резки заготовок из указанных материалов имеют
ограниченное использование. Это связано с тем, что электроэрозионная об-
работка требует низкого электрического сопротивления самой заготовки;
ультразвуковая резка может осуществляться инструментом-концентратором
только определенной геометрической формы.
Усложнение форм изделий различного технического и технологического
назначения, а также необходимость обеспечения высокой точности, надежно-
сти и долговечности созданных продуктов обусловливают поиск новых мето-
© А. Ф. САЛЕНКО, В. Т. ЩЕТИНИН А. Н., ФЕДОТЬЕВ, В. А. ДУДЮК, С. А. КЛИМЕНКО, А. И. БОРИМСКИЙ,
Т. А. СОРОЧЕНКО, 2015
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2015, № 4 77
дов и приемов резки, которые были бы как энергоэффективными, так и на-
дежными, и простыми при реализации. Задача осложняется еще и тем, что
изделие может предусматривать не только создание новых поверхностей,
полученных сквозным прорезанием, но и требовать формирования участков с
поднутрениями, выступами или глухими отверстиями различной формы.
Широкие возможности открываются при использовании технологии
струйной и лазерной резки заготовок из ТС и ПСТМ [1].
Целью настоящего исследования была сравнительная оценка эффективно-
сти струйной и лазерной технологий резки заготовок из ТС и ПСТМ для ис-
пользования в современном производстве.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Резы в заготовках из твердого сплава Т5К10 и ПСТМ на основе КНБ
“борсинит” выполняли методами гидроабразивной (ГАР), лазерной (ЛР),
лазерной с охлаждением жидкостью (ЛРО) и лазерно-струйной резки (ЛСР).
При ЛР использовали лазерно-струйный комплекс ЛСК-400-5, оснащен-
ный гидроабразивной головкой с водяным соплом dc = 0,22 мм и калибро-
вочной трубкой Dк= 1,05 мм. Плоские заготовки из твердого сплава толщи-
ной 7 мм и из ПСТМ толщиной 4 мм крепили на рабочем столе с помощью
универсального зажима.
ГАР производили с расходом абразива до 0,5 кг/мин и под давлением
жидкости 250 МПа. При резке твердосплавных заготовок в качестве абразива
использовали гранатовый песок фракции 50/100, при резке заготовок из
ПСТМ – гранатовый песок 300–400 меш.
В твердосплавных заготовках выполняли отверстия диаметром Do =
5,0±0,025 мм, обработку производили по контуру с постоянной (300 мм/мин)
и переменной (100–300 мм/мин) скоростями подачи. На заготовках из ПСТМ
при многопроходной обработке выполняли резы с подачей до 500 мм/мин.
ЛРО выполняли лучом импульсного Nd:YAG-лазера мощностью 400 Вт, с
частотой следования импульсов 75 Гц.
ЛР и ЛСР выполняли с использованием импульсного лазера того же типа,
работающего с частотой 100 Гц, что обуславливалось обеспечением условий
импульсного нагрева (с испарением столба жидкости) и охлаждения обраба-
тываемой поверхности. Для реализации ЛСР установку оснащали специаль-
ной лазерно-струйной головкой.
Фокусировку луча выполняли по методике, обеспечивающей центровку и
попадание всех его мод на фокусирующие линзы тубуса. Продувку элементов
оптики выполняли очищенным сжатым воздухом через сопло ∅ 2,8 мм под
избыточным давлением 0,05 MПa.
Подачу жидкости при ЛСР производили через сопло ∅ 1,5 мм под давле-
нием 25–50 МПа непосредственно в центр фокуса лазера. ЛРO выполняли с
подачей охлаждающей жидкости через сопло ∅ 2,5 мм под давлением 1,5–
3,0 МПа. Жидкость предварительно фильтровали. Режимы работы лазера
оставались неизменными.
Для получения тестовых резов исследуемых заготовок лазерной головке
сообщалось прямолинейное движение с рабочей подачей 100–500 мм/мин.
Расстояние между срезом сопла и поверхностью изделия устанавливали по
расположению фокальной плоскости на поверхности изделия, что обеспечи-
вало максимальную концентрацию энергии в пятне контакта и, соответствен-
но, наибольшую температуру в месте действия луча.
www.ism.kiev.ua/stm 78
После обработки оценивали глубину h и ширину b бороздки, получаемой
при однократном проходе или при реализации серии N проходов, отклонение
от перпендикулярности получаемых кромок на угол Δ, а также величину зо-
ны термической деструкции в поверхностном слое заготовки.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
В сравнении с другими методами резки ГАР имеет ряд неоспоримых пре-
имуществ, среди которых главным является практически полное отсутствие в
поверхностном слое заготовки термических напряжений и дефектов, связан-
ных с локальным нагревом.
Разрушение материала под действием гидроабразивного потока происхо-
дит вследствие полидеформационного повреждения поверхности с одновре-
менным разрушением самих абразивных частиц. Это особенно характерно
для случая натекания гидроабразивной струи под углами, близкими к нор-
мальному (т. е. для случаев, когда сквозного прорезания заготовки нет, а час-
тицы бомбардируют поверхность, вызывая деформацию в микрообъемах и
активизируя зарождение и развитие начальных микродефектов в материале).
Разрушение обрабатываемого материала, зарождение и развитие лунки
гидроэрозии вследствие проявления микрорезания при таком натекании ска-
зывается весьма незначительно, поскольку активное разрастание дефектов
поверхности, обусловленных начальным упругим деформированием в точке
удара частицы, возможно только при изменении вектора движения частицы.
Иными словами, микроцарапина на поверхности возникает в момент, когда
при ударе о поверхность увлекаемая потоком частица меняет направление
движения и выносится из зоны обработки. Малый запас кинетической энер-
гии требует многократного действия частиц на поверхность.
В ТС и ПСТМ локальные динамические нагрузки от движущейся абра-
зивной частицы воспринимает в основном твердый карбидный и нитридный
скелеты. При выносе частицы нагрузка снимается, вследствие чего происхо-
дит частичное упругое восстановление деформированного объема материала
поверхности слоя с появлением локальных растягивающих напряжений и
перераспределением напряжений между структурными составляющими ком-
позита.
Изучение поверхностей реза в различные моменты времени позволило ус-
тановить последовательность развития эрозионной воронки в ТС и ПСТМ –
при натекании потока вначале локально нагружаются границы зерен скелета,
происходит пластическое деформирование связующего по дислокационному
механизму, а затем наблюдается когезионное разрушение границ зерен ске-
лета и самого связующего с образованием микролунки.
На макроуровне особенности гидроабразивной резки ТС и ПСТМ мате-
риалов связаны с тем, что:
– скорость “проникновения” струи в материал заготовки непостоянна: на
первом этапе она имеет тенденцию к росту, а в дальнейшем – к снижению.
При получении глубоких (в несколько диаметров Dк струи) глухих отверстий
возможно полное прекращение процесса резания вследствие уменьшения
упруго-пластических локальных деформаций материала в зоне обработки и
потери энергии потока (рис. 1). При этом в заготовках из ПСТМ снижение
глубины прорезания происходит более динамично, вплоть до полного
прекращения удаления материала;
– формирование начальной канавки для отвода жидкости при сообщении
струе движения подачи значительно повышает эффективность обработки за
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2015, № 4 79
счет интенсификации микрорезания. При этом микрорезание интенсифици-
руется за счет разрушения материала не только набегающим потоком, но и
периферийной частью струи, в которой скорость движения частиц сущест-
венно выше, вследствие чего многопроходная резка является более эффек-
тивной и более целесообразной, чем однопроходная;
– наличие в материале обрабатываемого образца зон повышенной
твердости, а также способность струи обтекать преграды приводит к ее
отклонению от предполагаемого направления движения при заданных усло-
виях перемещения. При этом с ростом скорости линейной подачи возрастает
отклонение струи, что при увеличении глубины канавки обусловливает
снижение энергетических параметров струи. Таким образом, скорость подачи
при многопроходной резке должна быть переменной – более высокой в
начальный момент процесса обработки и уменьшаться при углублении
воронки.
10
12
8
6
4
2
1
2
h, мм
0 100 150 n50 200
Рис. 1. Зависимость глубины канавки от количества циклов обработки (контурная подача –
500 мм/мин, давление жидкости р = 290 MПa, расход абразива – 0,35 кг/мин): 1 – ТС; 2 –
ПСТМ.
Анализ отверстия, полученного в заготовке из ТС, показал, что много-
проходная обработка является не только более эффективной, но и предупреж-
дает образование ряда дефектов, в первую очередь, макрогеометрического
характера. Работа с постоянной скоростью обхода контура приводит к
существенному искажению контура на выходе струи (т. е. ведет к неисправи-
мому браку), в то время как снижение скорости при увеличении глубины
реза, несмотря на большее время обработки, позволяет получить отверстие с
отклонением от круглости на выходе ≤ 0,4 мм.
Модельное исследование напряженно-деформированного состояния об-
разца в зоне реза показало, что при перпендикулярном натекании струи имеет
место высокоинтенсивная многоцикловая локальная нагрузка, достаточная
для формирования и развития сетки ориентированных под определенными
углами микротрещин. Для изменения механизма взаимодействия струи с
обрабатываемой заготовкой резку выполняли скользящей струей, натекаю-
щей под углом 60°, что позволило вместо ударно-релаксационного разруше-
ния материала активизировать его микрорезание, характеризующееся в 2–
www.ism.kiev.ua/stm 80
3 раза большей производительностью. Подобный эффект детально изложен
при анализе условий разрушения материалов, проведенном в [2].
Зависимость интенсивности съема твердого сплава от количества прохо-
дов струи имеет сложный характер – после десяти проходов со скоростью
контурной подачи 450–500 мм/мин формируется углубление 0,25–0,30 мм, в
дальнейшем интенсивность съема резко возрастает, а после формирования
отверстия глубиной 3,0–3,5 мм снижается.
При обработке заготовок из более твердого и хрупкого ПСТМ, наряду с
уменьшение производительности резки, имеют место сколы на заготовке на
выходе струи. Последнее обусловлено следующим:
– поворот рабочей головки и ее наклон относительно обрабатываемой по-
верхности обусловливают появление ошибки позиционирования, в результа-
те чего струя получает начальное отклонение на угол, зависящий от соотно-
шения скорости разрушения материала и скорости линейной подачи и дости-
гающий 90°, направление реза изменяется, увеличивается его ширина на 10–
25 %, а сам рез формируется с кромками, имеющими наклон 10°–15° относи-
тельно оси струи (рис. 2, а);
– нижняя часть кромки реза на выходе струи характеризуется низким ка-
чеством, что обусловлено интенсивным развитием системы трещин, приво-
дящих к скалыванию фрагментов заготовки (см. рис. 2, б). Изменение схемы
нагружения и предварительное создание сжимающих напряжений в заготов-
ке, позволяет повысить качество кромок, избежав сколов. Одним из путей
обеспечения качества реза является обеспечение полного контакта обрабаты-
ваемой заготовки со стороны выхода струи с опорной поверхностью приспо-
собления, на которую она базируется.
а
б
Рис. 2. Рез на заготовке из ПСТМ с дефектом, вызванным начальным отклонением струи
(а), сколы на торце заготовки на входе струи (б); ×50.
Несмотря на традиционные представления об относительно низкой темпе-
ратуре в зоне реза, при обработке ПСТМ наблюдали яркое свечение части
струи на участке между соплом и обрабатываемой поверхностью. Учитывая
результаты, полученные в [3], можно предположить, что локальная темпера-
тура в зоне резания превышает 1000 °С, а в тонком поверхностном слое воз-
можны изменения как самих зерен скелета композита, так и оплавление связ-
ки, вследствие чего частицы абразива шаржируются в поверхность реза
(рис. 3).
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2015, № 4 81
Рис. 3. Абразивные частицы на поверхности реза заготовки из ПСТМ.
Количество частиц на обработанной поверхности зависит от режимов об-
работки и несколько возрастает при снижении интенсивности струйного воз-
действия. При этом видимых изменений структуры материала в сечении,
перпендикулярном линии реза, не обнаружено. Отсутствуют также и дефекты
в виде локальных или магистральных трещин, а также трещин, ветвящихся
между отдельными зернами.
Альтернативой ГАР является резка лучом лазера. Использование длинно-
фокусной (> 80 мм) оптики позволяет получать достаточно прямые резы в
заготовках толщиной 5–10 мм, без существенного наклона поверхностей
реза. Однако, по свидетельству [4], использование лазера как с продувкой
зоны реза, так и без нее, при обработке ТС и ПСТМ весьма проблематично.
Причина заключается в том, что термическое воздействие на композит ведет
не только к определенным структурно-фазовым изменениям в объеме мате-
риала, прилегающего к зоне обработки, но и вызывает появление значитель-
ных остаточных термических напряжений в заготовке, что приводит к ее
хрупкому разрушению даже при незначительной нагрузке. Кроме того, заме-
чено существенное снижение прочности зерен КНБ и появление металличе-
ских включений на поверхности кристаллов, что ухудшает прочностные
свойства ПСТМ.
При анализе процесса исходили из того, что плотность поглощенной энер-
гии при использовании в качестве источника излучения твердотельного или
газового лазера определяется из выражения [5]
( ) ( )22 /
0 exp rxqxq −= ,
где q0 – плотность мощности излучения в центре пятна фокусировки; r – ра-
диус луча при распределении плотности мощности излучения по закону Гау-
са; х – радиальное расстояние от центра теплового источника.
Распределение тепла на поверхности поглощения радиусом r определяет-
ся уравнением
( )
( )
( ) td
rtat
ta
r
ta
zttP
arqtzrT
t
′
+′′
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
′
−
′
′−
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
πλ
= ∫
0
2
22
2
12
max
4
44
exp
,, ,
где
c
a
ρ
λ= – температуропроводность материала заготовки, ρ, с, λ – плот-
ность, удельная теплоемкость, коэффициент теплопроводности соответст-
www.ism.kiev.ua/stm 82
венно; qmax – максимальная плотность мощности излучения в центре пятна; t
– время с момента начала воздействия теплового импульса; ( ) ( ) max/ qtqtP = .
При перемещении лазерного луча по поверхности полубесконечного тела
со скоростью v, при условии пренебрежения потерями тепла с поверхности,
ее температура в точке с координатами (х, y, z) определяется как
( )( )
( )
( ) td
t
z
tb
y
tc
tx
tbtc
T ′
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
′
′
−
′+′
′
−
′+′
′υ′+′
−
′+′′+′
= ∫
∞
2
2
22
2
22
22
0
2222 4
2exp1
π
16 ,
где 0/π16 PATrT λ= ; av 2/=υ′ ;
r
xx =′ ;
r
yy =′ ;
r
zz =′ ;
r
cc =′ ;
r
bb =′ ; cbr =2 ; А0 – отражательная способность материала заготовки; Р –
мощность лазерного излучения; b, c – параметры распределения плотности
мощности излучения (закон Гаусса).
Анализ приведенных уравнений дает основание полагать, что участок за-
готовки с термической деструкцией материала может быть весьма значитель-
ным, особенно при резке толстых заготовок. По этому показателю целесооб-
разно сравнить различные варианты выполнения реза – ЛР, ЛРО и ЛСР.
При использовании жидкости в качестве хладагента при одновременном
действии излучения на нормально ориентированную поверхность по уравне-
нию, предложенному в [6], можно определить температурное поле для слу-
чая, когда хладагент – жидкость под давлением – не подается, а затем ввести
начальные условия, учитывающие наличие такого охлаждения. Тогда
( )( )
( )( )[ ] ( )
( )
( )∫ ⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
+−
++
×=
+−++
−−
t ahhza
zBα
y
Aa
ztvx
deah
a
zcahe
aBaAa
e
c
PtzyxT
0
τ2/1
2/1
2/1τ4
2/122
τ4τ4
ττ
τ2
erfτπ
ττ4τ4
ρπ
),,,(
2
22
2
2
2 ,
где h – коэффициент теплоотдачи с поверхности заготовки; А и В – большая и
меньшая полуоси эллиптического луча; P = πqAB – мощность лазерного из-
лучателя.
Процесс теплопроводности в объеме заготовки, ограниченной областью
Ω, с поверхностью ∂Ω, описывается скалярным полем температуры T = T(P,
t), векторным полем потока тепла ),( tPqq = , ( ){ } Ω∈= zyxP ,, и скалярным
полем с удельной тепловой энергией е = е(Т).
По результатам исследования [7], эти поля порождаются источниками те-
пла мощностью Ws и зависят от стоков тепла мощностью Wg (за счет гидро-
динамического воздействия) с поверхности ∂Ω по закону Ньютона и перено-
сом тепла потоком газа со скоростью fv в направлении оси x.
Следовательно, интегральное уравнение баланса тепловой энергии в про-
извольной области ω ⊂ Ω после ряда преобразований и учета начальных ус-
ловий принимает следующий вид:
( ) .ρ dsTcgdvdv
t
e
w w w
fggT∫ ∫ ∫
∂
+−=
∂
∂ nvq
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2015, № 4 83
Краевые условия, учитывающие наличие в зоне резки хладагента:
( ) ( ) ( )kz
b
y
a
vtx
AB
kPTTT
dt
dTc −
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛+−−−=Δ− exp2exp
π
λρ
2
2
2
1 ,
( )( )2
0
λ TTT
dz
dT
z
−α=
=
,
где T1 и T2 – температура на верхнем и нижнем участках реза соответственно;
k – экспериментальный коэффициент; α – коэффициент теплообмена.
На основании анализа полученных зависимостей, опуская влияние хими-
ческих превращений, которые могут протекать в зоне лазерно-струйного
воздействия, можно предположить, что увеличение интенсивности охлажде-
ния ведет к локализации температуры вокруг центра воздействия. Из-за
меньшей зоны гидродинамического и термического воздействий можно ожи-
дать разрушение материала в локальной зоне – ≤ 0,10–0,15 мм.
Использование импульсного лазера при ЛСР позволило создать на обраба-
тываемой поверхности периодическое термическое нагружение с высокоин-
тенсивным охлаждением. При этом, глубина лунки, при постоянной скорости
рабочей подачи, напрямую зависит от расхода жидкости через сопло и от его
диаметра. Причина заключается в том, что разрушение материала происходит в
некоторой периодически возникающей парогазовой полости, которую после
прекращения действия импульса лазера должен сомкнуть струйный поток, а
продукты разрушения мгновенно вымываются из зоны обработки.
При предельном режиме испарения размер образовавшейся полости зави-
сит от полной энергии, поступающей в поверхностный слой обрабатываемой
заготовки. Одновременно происходит некоторый перенос энергии вглубь
заготовки, обусловленный теплопроводностью ее материала. Это явление
приводит к изменению физико-механических свойств материала в некотором
объеме. Задача движения границ раздела фаз с учетом теплопроводности в
предположении, что тепло распространяется по нормали к поверхности, на
основе одномерного нестационарного уравнения теплопроводности
dt
T
az
T ∂=
∂
∂ 1
2
2
для оценки распределения температуры T(z, t) внутри материала
с граничными условиями на подвижной границе z = l(t) и на обратной сторо-
не заготовки дает решение для определения безразмерной скорости движения
этой границы в зависимости от безразмерного времени:
( )
.
4τ
πε1arcsin
πτ
ε1
π
2
πτ
1
2
τerf
2
1ε1ξ
2/12
1/2
4
τ
2/1
2/1
⎪⎭
⎪
⎬
⎫
⎪⎩
⎪
⎨
⎧
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−
⎭
⎬
⎫
⎩
⎨
⎧ +
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
⎪⎭
⎪
⎬
⎫
⎪⎩
⎪
⎨
⎧
−⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
+=
−
ec
dt
d
В структуре гетерогенных материалов, какими являются ТС и ПСТМ,
имеются фазы с локальными теплофизическими свойствами, вследствие чего
фронт теплового поля распространяется преимущественно по фазам с высо-
кой теплопроводностью. В зависимости от случайного расположения таких
фаз, фронт теплового поля в гетерогенных материалах характеризуется слож-
ным фрактальным характером, а уравнение теплопроводности имеет вид
дифференциального уравнения в дробных производных [8]:
www.ism.kiev.ua/stm 84
( ) ( ) ν+ν+ ∂∂=
∂
∂ 11 /,
~, xtxTk
t
txT ,
где T – температура; t – время; x – координата; k
~
– коэффициент теплопро-
водности, зависящий от фрактальной размерности фронта теплового поля Dф
( /τ
~ 2ak = , а – масштаб, ф2τ D= – критический индекс аномальной диффу-
зии); )12(ν ф −= D – порядок дробной гельдеровской производной.
В [9] для определения коэффициентов тепло- и температуропроводности
(λ′, ω′) с учетом фрактального характера гетерогенной структуры материала
предложены зависимости
ф1
o
D−δ
λ=λ′ ;
ф1
o
DL −
ω=ω′ ,
где λо, ωo – коэффициенты тепло- и температуропроводности аналогичного
по химическому составу однородного материала соответственно; Dф – фрак-
тальная размерность фронта теплового поля в материале заготовки; δ – харак-
терный размер ячейки, используемой для определения фрактальной размерно-
сти; L ≈ 0,04 – длина участка предфрактала третьего поколения.
В общем виде решение приведенных выше уравнений позволяет опреде-
лить скорость перемещения фронта теплового поля вдоль обрабатываемой
поверхности.
Для проверки адекватности теоретических положений проведены иссле-
дования влияния скорости рабочей подачи s на глубину реза h, полученного
способами ЛР, ЛРO и ЛСР (рис. 4). При этом можно заключить, что приме-
нение хладагента повышает глубину реза и препятствует растрескиванию
образца; струйное охлаждение при ЛРO является менее энергоемким по
сравнению с ЛСР, однако обусловливает появление значительного числа
дефектов на поверхности реза и кромках заготовки.
5
6
4
3
2
1
0
1
3
200 300 s, мм/мин100
2
50
h, мм
Рис. 4. Зависимость глубины канавки в заготовке из ПСТМ от скорости подачи: 1 – ЛР;
2 – ЛРO; 3 – ЛСР.
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2015, № 4 85
Производительность ЛРO и ЛСР, выраженные через величину объема ма-
териала, удаленного в единицу времени, отличаются в среднем в 2–3 раза.
Это объясняется тем, что при ЛСР охлаждение поверхности происходит бо-
лее интенсивно, следовательно, разрушение материала локализуется в мень-
ших объемах.
При ЛРО и ЛСР на поверхности реза получена шероховатость Ra ≈
6,3 мкм, что объясняется неоднородностью материала и турбулентностью
струи как хладагента поверхности. На рис. 5 представлено распределение
скоростей движения микроплощадок разрушения, полученное на основании
приведенных выше зависимостей, и 3D-изображение неровностей поверхно-
сти, созданное на основе обработки данных микроскопических исследований
поверхности дна реза.
2
C, мм/мин
10
x⋅10
–1
, мм
0
–2
y⋅10
–1
, мм 8
6
4
2
0
10
8
6
4
2
а
0
H, мкм
80
x⋅10
–1
, мм
0
0,075
y⋅10
–1
, мм
0,150
0,0375
0, 0750
0,1125
0,1500
б
Рис. 5. Распределение скоростей движения микроплощадок разрушения (а) и 3D-
изображение неровностей поверхности дна реза на заготовке из ПСТМ (б) при ЛСР.
Увеличение глубины реза по сравнению с расчетной на 15–20 % можно
объяснить действием воды-хладагента, которая не только охлаждает поверх-
ности реза, но и создает своеобразную преломляющую фокусирующую сис-
тему – дополнительное “полупрозрачное зеркало”, которое препятствует
рассеиванию излучения и ведет к росту поглощающей способности материа-
ла заготовки. Можно предположить, что вода, диссоциировав на Н+ и ОН-,
при воздействии концентрированного источника тепла принимает участие в
www.ism.kiev.ua/stm 86
химических превращениях и способствует зарождению низкотемпературной
плазмы в зоне обработки.
Детальное изучение микроснимков поверхности реза на заготовке как со
стороны падения луча, так и с противоположной стороны показало, что по-
верхность реза неоднородна по структуре, а также по наличию дефектов
(рис. 6) – в области кромки со стороны действия лазерного луча наблюдается
термическая деструкция поверхностного слоя заготовки.
а
б
Рис. 6. Поверхность реза после ЛСР: верхняя (а) и нижняя (б) кромки.
Таким образом, использование в качестве хладагента воды, подаваемой в
зону лазерного воздействия под низким давлением, позволяет значительно
усилить эффект резки, обеспечивает более качественный рез и кромку со
стороны выхода луча, уменьшает толщину слоя термической деструкции.
ЛСР предполагает наличие в установке для обработки специальной лазер-
но-струйной головки и подачи жидкости в зону обработки под высоким дав-
лением, с фокусировкой луча лазера в определенном сечении.
При ЛСР заготовка воспринимает одновременно (или практически одно-
временно, если речь идет об использовании импульсного лазера) два воздей-
ствия, вызывающие разрушение материала – термическое и гидродинамиче-
ское. Суммарная мощность воздействий выражается как
dt
zdFz
dt
zdSnAv
221 ρ5,0ρ += ,
где F – площадь сечения струи; z – скорость струи; 1z , 2z – глубина проник-
новения потока под действием лазерного излучения и гидродинамического
воздействия соответственно.
Первое слагаемое уравнения обусловлено лазерным излучением, равно-
мерно распределенным по поверхности площадью S, второе слагаемое – гид-
родинамическим воздействием струи, приложенным к поверхности площа-
дью F.
Часть материала заготовки, попадая в зону действия луча, расплавляется и
испаряется в образованной парогазовой полости, причем на последнее расхо-
дуется значительная доля мощности излучения. Частицы КНБ, воспринимая
тепло от ванны расплава, нагреваются, возможно, до температуры перекри-
сталлизации, и давлением парогазовой составляющей выталкиваются из ван-
ны расплава. Регулируя частоту следования импульсов и их длительность,
можно достичь того, что струйный поток будет обеспечивать практически
мгновенный теплоотвод, исключала распространения тепла за пределы ванны
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2015, № 4 87
расплава. Такая циклическая резка осуществляется всякий раз, когда насту-
пает пауза в действии лазера, а поток смыкает парогазовую полость.
Работа внешних источников энергии определяется как
( ) ,ρθρ δρρ5,0ρ 331221
dt
zdSc
dt
zdS
dt
zdSh
dt
zdFz
dt
zdSnAv +−−−+=
где θ – удельная теплота плавления связующего обрабатываемого материала;
3z – линейный размер ванны расплава с частицами КНБ; c – удельная приве-
денная теплоемкость в ванне расплава.
Для упруго-пластического тела работа внутренних сил выразится сле-
дующим образом:
( )( )[ ] ( ) ,εεεεδσ
5,02
222112
2
11
5,0
&&&& zzzzFdzdzdSA sb +++−+=
где Sσ – предел текучести тела; ( )2
222112
2
11 εεεε &&&& zzz ++ – объем зоны деформа-
ции; z1, z2 – координаты фронта ванны расплава и поверхности под высоко-
скоростной струей.
Сила сопротивления материала действию потока жидкости определяется
по зависимости
[ ] [ ] ,ρ)()(π2 1
)(
0
' dzztyfztyfF
ty
−−= ∫
где ρ1 – плотность расплава, а учитывая, что при погружении дозвуковой
струи в расплав сила сопротивления не зависит от числа Маха, давление в
момент удара струи по поверхности ванны расплава составляет
,
)μ21)(μ1(
)μ1(ρ1
)(ρ
1
002
−+
−+
=
E
Ctzр
&
где ρ1, Е, μ – плотность, модуль упругости и вязкость жидкости в ванне рас-
плава соответственно; ρ2, C0 – плотность и скорость звука натекающей жид-
кости соответственно; )(0 tz& – скорость жидкости в струе в момент удара.
При воздействии струи жидкости на расплав происходит его практически
мгновенное охлаждение со скоростью, близкой к скорости звука в материале.
Частицы КНБ, которые за это время не достигли края ванны расплава и кото-
рые не были унесены за ее пределы, создают на поверхности некоторый уп-
лотненный барьер. Энергия струи W при этом расходуется на отвод тепла из
зоны расплава, на деформацию микрообъема материала и на явления в зоне
сдвигов на грани тела и ванны расплава. Приняв, что дополнительная потеря
кинетической энергии, вызванная воздействием сдвига, равна G, баланс энер-
гии определится как
,05,05,05,0 2
0
2
c
2
0c =+++− zmzmGYzm &&&
где z& – скорость разрушения материала заготовки; Y – использованная энер-
гия, определяемая разницей кинетических энергий струи до и после момента
контакта
www.ism.kiev.ua/stm 88
,5,0 2
0c
c0
0 zm
mm
mY &⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
+
=
mc – масса потока за срезом сопла; m0 – масса разрушенного материала заго-
товки, представляющая собой, прежде всего, массу унесенных за пределы
ванны расплава частиц КНБ.
Учитывая, что эффективная динамическая скорость при сдвиге практиче-
ски постоянна до наступления “адиабатического” процесса скольжения,
уравнение количества движения для процесса разрушения микрообъема заго-
товки струей запишется в виде
( )[ ] sgLzSgm
dt
d δτδγ1c −=+ ,
где S, L – площадь и длина среза; γ1 – удельный вес материала заготовки; δ –
толщина заготовки; g – ускорение свободного падения; mcg – вес струи, про-
никающей в заготовку.
После интегрирования уравнения с момента t = 0 до момента прохожде-
ния струей всего поперечного сечения заготовки, получим уравнение движе-
ния фронта реза:
( )[ ] ( )zzglzSgm
dz
d −′+−=+ δδγ5,0 2
1c & ,
где z′ – глубина начального внедрения струи.
Приведенные зависимости позволяют оценить усредненную скорость
dt
zd внедрения струи в заготовку.
Сравнение образцов, полученных ЛРО и ЛСР, показывает, что последний
способ максимально локализует зону термического воздействия, в то время
как охлаждения поверхности заготовки в первом случае явно недостаточно
(рис. 7).
а
б
Рис. 7. Кромки резов (скорость подачи – 300 мм/мин) на заготовке из ПСТМ, полученные
при ЛРО (частота импульсов – 75 Гц) (а) и ЛСР (частота импульсов – 100 Гц) (б).
При ЛСР толщина слоя термической деструкции составляет до 0,06 мм, в
то время как при ЛРО формируется дефектный слой толщиной 0,10–0,55 мм
и на обработанной поверхности со стороны действия лазерного луча наблю-
дается зона оплавления.
Сравнение качества и производительности обработки твердого сплава и
сверхтвердого материала приведено в таблице.
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2015, № 4 89
ВЫВОДЫ
Сравнение особенностей выполнения резов на заготовках из ТС и ПСТМ
различными методами позволяет сделать следующие выводы:
Параметры качества обработки материалов разными методами
Метод
реза
Скорость
подачи,
мм/мин
Средняя глубина
реза за проход, мм
Ширина
реза, мм
Толщина слоя
термодеструк-
ции, мм
Шерохова-
тость поверх-
ности Ra, мкм
ГАР 500 ТС
ПСТМ
0,03–0,05 1,28–1,35
1,75–2,15*
– 12,5
ЛР ТС
ПСТМ
4,5
3
0,20–0,25 0,2–0,8 6,3
ЛРO ТС
ПСТМ
6,4
5,9
0,08–0,12 0,10–0,55 3,2–6,3
ЛСР
300
ТС
ПСТМ
3,5
1,75
0,15 < 0,06 2,5–3,2
* Скол.
– ГАР характеризуется практически полным отсутствием остаточных на-
пряжений, скрытых трещин и поверхностных дефектов в заготовке, однако
имеет невысокую производительность и формирует широкий рез, сравнимый
с диаметром Dк канала используемой калибрующей трубки, причем h = 1,25–
1,7Dк. Существует критическая глубина реза, превышение которой практиче-
ски исключает выполнение процесса резки. При обработке заготовки толщи-
ной до 8–10 мм многопроходная резка позволяет с удовлетворительным каче-
ством формировать поверхность любой кривизны.
– ЛР с продувкой зоны обработки газом позволяет получать рез 0,18–
0,20 мм при скоростях рабочей подачи до 300 мм/мин. В поверхностном слое
заготовки наблюдается термическая деструкция, которая распространяется на
0,2–0,8 мм от линии реза.
– ЛРО при тех же режимах позволяет увеличить глубину реза на 50–70 %,
при этом зона термического влияния уменьшается до 0,10–0,55 мм, а ширина
реза составляет 0,08–0,12 мм.
– ЛСР имеет меньшую по сравнению с ЛРО производительность и позво-
ляет при тех же скоростях контурной подачи и мощности подводимой энер-
гии получать рез 0,3–0,5 глубины ЛРО, однако ширина зоны термической
деструкции не превышает 0,06 мм.
– ЛРО и ЛСР обеспечивают на обработанной поверхности шероховатость
Ra = 3,2–6,3 мкм.
Анализ представленных выше результатов исследований методов обра-
ботки, основанных на одновременном действии теплового и механическо-
гидродинамического воздействий, показывает возможность эффективной
резки заготовок из ТС и ПСТМ.
Наведено результати досліджень гідроабразивного, лазерного, лазерно-
го з охолодженням рідиною і лазерно-струменевого різання заготовок із твердого сплаву
та полікристалічного надтвердого матеріалу на основі кубічного нітриду бору. Показано,
що гідроабразивна різка практично не призводить до появлення на обробленій поверхні
шару термічної деструкції, при лазерному різанні формується дефектний шар товщиною
www.ism.kiev.ua/stm 90
до 0,8 мм, який вдається зменшити до 0,10–0,55 мм, виконуючи лазерне різання з охоло-
дженням зони різання водою, одночасно підвищивши глибину різання на 50–70 %, лазерно-
струменеве різання забезпечує мінімальну ширину різа, ті величину зони термічної де-
струкції не більше за 0,06 мм при шорсткості поверхні до Ra = 3,2–6,3 мкм. Однак
останній спосіб обробки є найменш продуктивним.
Ключевые слова: твердий сплав, надтвердий матеріал, гідроабразивне,
лазерне, лазерно-струменеву різання.
The results of study of water jet, laser cutting with a purge gas, a laser cool-
ing liquid jet and water jet guided laser of carbide and super hard material based on cubic bo-
ron nitride giving in the article. It is shown that the water jet practically leads to the appearance
of the treated surface of the layer of thermal degradation, is formed by laser cutting a defective
layer thickness up to 0,8 mm, which may be reduced to 0,10–0,55 mm in the implementation of
laser water-cooled cutting, while increasing cutting depth of 50–70 %. Laser-jet cutting allows
to obtain both the minimum cutting width and a small area of thermal destruction (less than
0,06 mm) with a surface roughness Ra =3,2–6,3.
Keywords: hard alloys, superhard materials, water jet, laser, laser-jet cut-
ting.
1. Salenko A. F., Shchetinin V. T., Fedotyev A. N. Improving accuracy of profile hydro-abrasive
cutting of plates of hardmetals and superhard materials // J. Superhard Mater. – 2014. – 36,
N 3. – Р. 199–207
2. Саленко О. Ф., Хорольська М. С. Підвищення опору руйнування калібрувальної трубки
гідроабразивних пристроїв // Фізико-хімічна механіка матеріалів. – 2014. – № 6. –
C. 18–22.
3. Fedotyev А., Fedotyeva L. The prospects of carbolloies waste utilization as wearpro of cover-
ings // Известия на Техническия университет Габрово. – 2010. – 39. – С. 30–33.
4. Головко Л. Ф., Гончарук А. А., Кагляк А. Д. Влияние лазерного нагрева на прочность
кубического нитрида бора при статическом нагружении // Восточно-европейский
журнал передовых технологий. – 2010. – № 1/6. – С. 3–10.
5. Schulz Niessen W., M., Eppelt U., Kowalick K. Simulation of laser cutting // The Theory of
Laser: Mat. Proc. – John Dowden. Springer pb., 2009. – N 119. – Р. 21–69.
6. Коваленко В. С., Лавринович А. В. Лазерная обработка керамических материалов. – К.:
Техніка, 1991. – 119 с.
7. Гиндин П. Д. Математическая модель термораскалывания хрупких анизотропных мате-
риалов // Поверхность. – 2010. – № 1. – С. 14–18.
8. Иванова В. С., Баланкин А. С., Бунин И. Ж., Оксогоев А. А. Синергетика и фракталы в
материаловедении. – М.: Наука, 1994. – 384 с.
9. Klimenko S. A., Mel’niichuk Yu. A., Vstovskii G. V. Interreation between the structure parame-
ters, mechanical properties of sprayed materials and the tool life in cutting them // J. Superhard
Mater. – 2008. – 30, N 2. – Р. 115–121.
Кременчугский национальный ун-т Поступила 27.11.14
им. Михаила Остроградского
Ин-т сверхтвердых материалов
им. В. Н. Бакуля НАН Украины
<<
/ASCII85EncodePages false
/AllowTransparency false
/AutoPositionEPSFiles true
/AutoRotatePages /None
/Binding /Left
/CalGrayProfile (Dot Gain 20%)
/CalRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1)
/CalCMYKProfile (U.S. Web Coated \050SWOP\051 v2)
/sRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1)
/CannotEmbedFontPolicy /Warning
/CompatibilityLevel 1.4
/CompressObjects /Off
/CompressPages true
/ConvertImagesToIndexed true
/PassThroughJPEGImages true
/CreateJobTicket false
/DefaultRenderingIntent /Default
/DetectBlends true
/DetectCurves 0.1000
/ColorConversionStrategy /LeaveColorUnchanged
/DoThumbnails true
/EmbedAllFonts true
/EmbedOpenType false
/ParseICCProfilesInComments true
/EmbedJobOptions true
/DSCReportingLevel 0
/EmitDSCWarnings false
/EndPage -1
/ImageMemory 1048576
/LockDistillerParams true
/MaxSubsetPct 100
/Optimize false
/OPM 1
/ParseDSCComments true
/ParseDSCCommentsForDocInfo true
/PreserveCopyPage true
/PreserveDICMYKValues true
/PreserveEPSInfo true
/PreserveFlatness true
/PreserveHalftoneInfo false
/PreserveOPIComments false
/PreserveOverprintSettings true
/StartPage 1
/SubsetFonts true
/TransferFunctionInfo /Remove
/UCRandBGInfo /Preserve
/UsePrologue false
/ColorSettingsFile ()
/AlwaysEmbed [ true
]
/NeverEmbed [ true
]
/AntiAliasColorImages false
/CropColorImages true
/ColorImageMinResolution 300
/ColorImageMinResolutionPolicy /OK
/DownsampleColorImages false
/ColorImageDownsampleType /Bicubic
/ColorImageResolution 300
/ColorImageDepth 8
/ColorImageMinDownsampleDepth 1
/ColorImageDownsampleThreshold 1.50000
/EncodeColorImages true
/ColorImageFilter /FlateEncode
/AutoFilterColorImages false
/ColorImageAutoFilterStrategy /JPEG
/ColorACSImageDict <<
/QFactor 0.15
/HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1]
>>
/ColorImageDict <<
/QFactor 0.15
/HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1]
>>
/JPEG2000ColorACSImageDict <<
/TileWidth 256
/TileHeight 256
/Quality 30
>>
/JPEG2000ColorImageDict <<
/TileWidth 256
/TileHeight 256
/Quality 30
>>
/AntiAliasGrayImages false
/CropGrayImages true
/GrayImageMinResolution 300
/GrayImageMinResolutionPolicy /OK
/DownsampleGrayImages false
/GrayImageDownsampleType /Bicubic
/GrayImageResolution 300
/GrayImageDepth 8
/GrayImageMinDownsampleDepth 2
/GrayImageDownsampleThreshold 1.50000
/EncodeGrayImages true
/GrayImageFilter /FlateEncode
/AutoFilterGrayImages false
/GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG
/GrayACSImageDict <<
/QFactor 0.15
/HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1]
>>
/GrayImageDict <<
/QFactor 0.15
/HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1]
>>
/JPEG2000GrayACSImageDict <<
/TileWidth 256
/TileHeight 256
/Quality 30
>>
/JPEG2000GrayImageDict <<
/TileWidth 256
/TileHeight 256
/Quality 30
>>
/AntiAliasMonoImages false
/CropMonoImages true
/MonoImageMinResolution 1200
/MonoImageMinResolutionPolicy /OK
/DownsampleMonoImages false
/MonoImageDownsampleType /Bicubic
/MonoImageResolution 1200
/MonoImageDepth -1
/MonoImageDownsampleThreshold 1.50000
/EncodeMonoImages true
/MonoImageFilter /CCITTFaxEncode
/MonoImageDict <<
/K -1
>>
/AllowPSXObjects false
/CheckCompliance [
/None
]
/PDFX1aCheck false
/PDFX3Check false
/PDFXCompliantPDFOnly false
/PDFXNoTrimBoxError true
/PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [
0.00000
0.00000
0.00000
0.00000
]
/PDFXSetBleedBoxToMediaBox true
/PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [
0.00000
0.00000
0.00000
0.00000
]
/PDFXOutputIntentProfile (None)
/PDFXOutputConditionIdentifier ()
/PDFXOutputCondition ()
/PDFXRegistryName ()
/PDFXTrapped /False
/CreateJDFFile false
/Description <<
/CHS <FEFF4f7f75288fd94e9b8bbe5b9a521b5efa7684002000500044004600206587686353ef901a8fc7684c976262535370673a548c002000700072006f006f00660065007200208fdb884c9ad88d2891cf62535370300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c676562535f00521b5efa768400200050004400460020658768633002>
/CHT <FEFF4f7f752890194e9b8a2d7f6e5efa7acb7684002000410064006f006200650020005000440046002065874ef653ef5728684c9762537088686a5f548c002000700072006f006f00660065007200204e0a73725f979ad854c18cea7684521753706548679c300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c4f86958b555f5df25efa7acb76840020005000440046002065874ef63002>
/DAN <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>
/DEU <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>
/ESP <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>
/FRA <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>
/ITA <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>
/JPN <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>
/KOR <FEFFc7740020c124c815c7440020c0acc6a9d558c5ec0020b370c2a4d06cd0d10020d504b9b0d1300020bc0f0020ad50c815ae30c5d0c11c0020ace0d488c9c8b85c0020c778c1c4d560002000410064006f0062006500200050004400460020bb38c11cb97c0020c791c131d569b2c8b2e4002e0020c774b807ac8c0020c791c131b41c00200050004400460020bb38c11cb2940020004100630072006f0062006100740020bc0f002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020c774c0c1c5d0c11c0020c5f40020c2180020c788c2b5b2c8b2e4002e>
/NLD (Gebruik deze instellingen om Adobe PDF-documenten te maken voor kwaliteitsafdrukken op desktopprinters en proofers. De gemaakte PDF-documenten kunnen worden geopend met Acrobat en Adobe Reader 5.0 en hoger.)
/NOR <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>
/PTB <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>
/SUO <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>
/SVE <FEFF0041006e007600e4006e00640020006400650020006800e4007200200069006e0073007400e4006c006c006e0069006e006700610072006e00610020006f006d002000640075002000760069006c006c00200073006b006100700061002000410064006f006200650020005000440046002d0064006f006b0075006d0065006e00740020006600f600720020006b00760061006c00690074006500740073007500740073006b0072006900660074006500720020007000e5002000760061006e006c00690067006100200073006b0072006900760061007200650020006f006300680020006600f600720020006b006f007200720065006b007400750072002e002000200053006b006100700061006400650020005000440046002d0064006f006b0075006d0065006e00740020006b0061006e002000f600700070006e00610073002000690020004100630072006f0062006100740020006f00630068002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020006f00630068002000730065006e006100720065002e>
/ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents for quality printing on desktop printers and proofers. Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 5.0 and later.)
/RUS ()
>>
/Namespace [
(Adobe)
(Common)
(1.0)
]
/OtherNamespaces [
<<
/AsReaderSpreads false
/CropImagesToFrames true
/ErrorControl /WarnAndContinue
/FlattenerIgnoreSpreadOverrides false
/IncludeGuidesGrids false
/IncludeNonPrinting false
/IncludeSlug false
/Namespace [
(Adobe)
(InDesign)
(4.0)
]
/OmitPlacedBitmaps false
/OmitPlacedEPS false
/OmitPlacedPDF false
/SimulateOverprint /Legacy
>>
<<
/AddBleedMarks false
/AddColorBars false
/AddCropMarks false
/AddPageInfo false
/AddRegMarks false
/ConvertColors /NoConversion
/DestinationProfileName ()
/DestinationProfileSelector /NA
/Downsample16BitImages true
/FlattenerPreset <<
/PresetSelector /MediumResolution
>>
/FormElements false
/GenerateStructure true
/IncludeBookmarks false
/IncludeHyperlinks false
/IncludeInteractive false
/IncludeLayers false
/IncludeProfiles true
/MultimediaHandling /UseObjectSettings
/Namespace [
(Adobe)
(CreativeSuite)
(2.0)
]
/PDFXOutputIntentProfileSelector /NA
/PreserveEditing true
/UntaggedCMYKHandling /LeaveUntagged
/UntaggedRGBHandling /LeaveUntagged
/UseDocumentBleed false
>>
]
>> setdistillerparams
<<
/HWResolution [2400 2400]
/PageSize [612.000 792.000]
>> setpagedevice
|