Механическая обработка пористых материалов
В статье описано влияние факторов механической обработки на шероховатость литых пористых материалов. Рассмотрено влияние таких факторов: скорость резания, поперечная подача, используемая смазочно-охлаждающая жидкость (механическая обработка резанием); число оборотов фрезы, фактическая минутная подач...
Збережено в:
| Дата: | 2014 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2014
|
| Назва видання: | Геотехнічна механіка |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/135776 |
| 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: | Механическая обработка пористых материалов / А.В. Толстенко // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2014. — Вип. 116. — С. 185-188. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-135776 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1357762025-02-10T00:01:32Z Механическая обработка пористых материалов Механічна обробка пористих матеріалів Machining of porous materials Толстенко, А.В. В статье описано влияние факторов механической обработки на шероховатость литых пористых материалов. Рассмотрено влияние таких факторов: скорость резания, поперечная подача, используемая смазочно-охлаждающая жидкость (механическая обработка резанием); число оборотов фрезы, фактическая минутная подача стола, используемая смазочно-охлаждающая жидкость (фрезерование). Шероховатость поверхности образцов измерялась профилометром (модель 296). Для оценки влияния указанных факторов и математического описания результатов использовалась модель первого порядка. Наибольшее влияние на шероховатость литых пористых материалов (газаров) при обработке резанием имеет число оборотов шпинделя и фрезы. У статті описано вплив факторів механічної обробки на шорсткість литих пористих матеріалів. Надана інформація перспективного застосування пористих матеріалів (газарів). Розглянуто вплив таких чинників: швидкість різання, поперечна подача, мастильно-охолоджуюча рідина (механічна обробка різанням); число обертів фрези, фактична хвилинна подача стола, мастильно-охолоджуюча рідина (фрезерування). Шорсткість поверхні зразків вимірювалася профілометром (модель 296). Для оцінки впливу зазначених факторів і математичного опису результатів використовувалася модель першого порядку. У відповідності з моделлю, найбільший вплив на шорсткість литих пористих матеріалів (газарів) при обробці різанням маю число обертів шпинделя і фрези. The article describes mechanical treatment factors impacting on a degree of surface roughness of the cast porous materials. Special attention focuses on such factors as cutting speed, cross feed, type of the cooling lubricants (for mechanical treatment by cutting and milling operations), cutter speed, factual speed of the table feed per minute. Surface roughness of the samples was measured by a profile meter (model 296). A model of the first order was used for evaluating degree of the above factors’ impact and for mathematic describing of the results obtained. It is stated that spindle and cutter speed impacts mostly on the surface roughness of cast porous materials. 2014 Article Механическая обработка пористых материалов / А.В. Толстенко // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2014. — Вип. 116. — С. 185-188. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/135776 620.179.118.2 ru Геотехнічна механіка application/pdf Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
В статье описано влияние факторов механической обработки на шероховатость литых пористых материалов. Рассмотрено влияние таких факторов: скорость резания, поперечная подача, используемая смазочно-охлаждающая жидкость (механическая обработка резанием); число оборотов фрезы, фактическая минутная подача стола, используемая смазочно-охлаждающая жидкость (фрезерование). Шероховатость поверхности образцов измерялась профилометром (модель 296). Для оценки влияния указанных факторов и математического описания результатов использовалась модель первого порядка. Наибольшее влияние на шероховатость литых пористых материалов (газаров) при обработке резанием имеет число оборотов шпинделя и фрезы. |
| format |
Article |
| author |
Толстенко, А.В. |
| spellingShingle |
Толстенко, А.В. Механическая обработка пористых материалов Геотехнічна механіка |
| author_facet |
Толстенко, А.В. |
| author_sort |
Толстенко, А.В. |
| title |
Механическая обработка пористых материалов |
| title_short |
Механическая обработка пористых материалов |
| title_full |
Механическая обработка пористых материалов |
| title_fullStr |
Механическая обработка пористых материалов |
| title_full_unstemmed |
Механическая обработка пористых материалов |
| title_sort |
механическая обработка пористых материалов |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2014 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/135776 |
| citation_txt |
Механическая обработка пористых материалов / А.В. Толстенко // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2014. — Вип. 116. — С. 185-188. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| series |
Геотехнічна механіка |
| work_keys_str_mv |
AT tolstenkoav mehaničeskaâobrabotkaporistyhmaterialov AT tolstenkoav mehaníčnaobrobkaporistihmateríalív AT tolstenkoav machiningofporousmaterials |
| first_indexed |
2025-12-01T23:47:14Z |
| last_indexed |
2025-12-01T23:47:14Z |
| _version_ |
1850351640485298176 |
| fulltext |
185
УДК 620.179.118.2
Толстенко А.В., канд. техн. наук
(ДГАЭУ)
МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
Толстенко О.В., канд. техн. наук
(ДДАЕУ)
МЕХАНІЧНА ОБРОБКА ПОРИСТИХ МАТЕРІАЛІВ
Tolstenko A.V., Ph. D. (Tech.)
(DSAEU)
MACHINING OF POROUS MATERIALS
Аннотациѐ. В статье описано влиѐние факторов механической обработки на шероховатость литых по-
ристых материалов.
Рассмотрено влиѐние таких факторов: скорость резаниѐ, поперечнаѐ подача, используемаѐ смазочно-
охлаждаящаѐ жидкость (механическаѐ обработка резанием); число оборотов фрезы, фактическаѐ минутнаѐ
подача стола, используемаѐ смазочно-охлаждаящаѐ жидкость (фрезерование).
Шероховатость поверхности образцов измерѐлась профилометром (модель 296). Длѐ оценки влиѐниѐ
указанных факторов и математического описаниѐ результатов использовалась модель первого порѐдка.
Наибольшее влиѐние на шероховатость литых пористых материалов (газаров) при обработке резанием имеет
число оборотов шпинделѐ и фрезы.
Клячевые слова: шероховатость Ra, фрезерование, обработка резанием, пористые материалы
Современной промышленности необходимы новые материалы и технологии. Это
относитсѐ и к пористым материалам. Подобные материалы используятсѐ давно, но их
свойства детально не изучены и не всегда удовлетворѐят необходимым требованиѐм.
Например, основные недостатки пеноматериалов – закрытые поры, что не позволѐет ис-
пользовать их в качестве фильтров, сепараторов и т.д. Изотропность свойств не позволѐет
использовать их как облегчённые конструкционные материалы. В свѐзи с этим большой
интерес представлѐят анизотропные литые пористые материалы с регулируемой пористо-
стья – газары *1, 2, 3+.
Газары получаят направленной кристаллизацией и имеят чётко выраженнуя анизо-
тропия свойств. Изменѐѐ параметры процесса возможно управление размерами и ориен-
тацией пор. Применение литых пористых материалов в современном машиностроении
описано в работах *1, 2, 4, 5, 6+.
Использование таких материалов в качестве фильтров повышает производитель-
ность, за счёт увеличениѐ давлениѐ жидкости или газа, фильтры подвергаятсѐ регенера-
ции, имеят меньшее гидравлическое сопротивление, больший ресурс.
Подшипники из литых пористых материалов, за счёт высокой прочности, применѐ-
ятсѐ при больших нагрузках и скоростѐх эксплуатации.
Электрохимические источники энергии работаят при повышенных механических
нагрузках и вибрации.
Фрикционные материалы перспективны из-за высокой прочности и заданной ориен-
тации пор относительно плоскости трениѐ. Литые пористые материалы, при закрытых по-
рах, можно применѐть длѐ изготовлениѐ высокотемпературных уплотнителей и термоизо-
лѐционных прокладок.
Использование их в качестве лёгких конструкционных материалов, обеспечивает
прочностные и демпфируящие свойства изделий в автомобильной промышленности,
авиационной и космической технике.
@ Толстенко А.В.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online)
186
Прочность и низкое сопротивление течения жидкостей и газов материалов с цилин-
дрическими порами позволѐет использовать их в разделителѐх газа и жидкости, капиллѐр-
ных насосах, носителѐх катализаторов, тепловых элементах, пламегасителѐх, композици-
онных материалах, поглотителѐх излучениѐ, конденсаторах жидкостей из пара, испари-
тельных охладителѐх и т.д.
Во многих приведенных случаѐх большое значение имеет качество механической
обработки поверхности. Длѐ обеспечениѐ точности размеров образцов и высокого каче-
ства обрабатываемой поверхности наиболее широко применѐетсѐ обработка резанием и
фрезерование. Цель проведённого исследованиѐ – сравнительный анализ шероховатости
поверхности образцов от следуящих факторов:
механическаѐ обработка резанием: скорость резаниѐ, поперечнаѐ подача, используемаѐ
смазочно-охлаждаящаѐ жидкость *7+;
фрезерование: число оборотов фрезы, фактическаѐ минутнаѐ подача стола, используе-
маѐ смазочно-охлаждаящаѐ жидкость *8+.
Соответственно, механическаѐ обработка осуществлѐлась отрезным резцом из быст-
рорежущей стали Р6М5К5 и отрезной дисковой фрезой со средним зубом (1251,6;
Р6М5) на горизонтально-фрезерном станке. Длѐ удержаниѐ пористой заготовки при фре-
зеровании использовалсѐ цанговый зажим.
Испытаниѐ проводились на образцах медных газаров высотой 5 мм и диаметром 20
мм с аксиальными порами среднего диаметра – (20 – 40) мкм. Шероховатость поверхности
образцов измерѐлась профилометром (модель 296).
Уравнение регрессии, после расчёта коэффициентов, длѐ токарной обработки:
Ra = 2,82+0,98Х1-0,75Х2+0,13Х3-0,51Х1Х2-0,32Х1Х3+0,44Х2Х3+0,18Х1Х2Х3 (1)
Измерение среднего арифметического отклонениѐ профилѐ обработанной поверх-
ности медного газара (Ra) проводилось при подачах (0,05-0,1) мм/об (Х2), скоростѐх реза-
ниѐ (78,5-31,4) м/мин (Х1) и при использовании смазочно-охлаждаящих жидкостей двух
составов Х3 (водный раствор мыла, индустриальное масло). Длѐ оценки влиѐниѐ указанных
факторов и математического описаниѐ результатов использовалась модель первого по-
рѐдка. Значениѐ выбранных уровней варьируемых факторов длѐ токарной обработки
представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Уровни варьируемых факторов (токарнаѐ обработка)
Факторы Скорость резаниѐ,
м/мин
Поперечнаѐ подача,
мм/об
Смазочно-охлаждаящаѐ жидкость
Верхний уровень 78,5 0,1 Индустриальное масло (И20)
Нижний уровень 31,4 0,05 Водный раствор мыла
После расчёта коэффициентов уравнение регрессии, длѐ фрезерной обработки, вы-
глѐдит следуящим образом:
Ra=0,593+0,208Х1+0,041Х2-0,057Х3+0,095Х1Х2+0,020Х1Х3+0,055Х2Х3 (2)
Измерение среднего арифметического отклонениѐ профилѐ обработанной поверх-
ности медного газара (Ra) при фактических минутных подачах стола (35-65) мм/мин (Х2),
числе оборотов вращениѐ фрезы (100-800) мин-1 (Х1) и при использовании смазочно-
охлаждаящих жидкостей двух составов Х3 (водный раствор мыла, индустриальное масло).
Значениѐ выбранных уровней варьируемых факторов длѐ фрезерной обработки да-
ны в табл. 2.
Сопоставив полученные результаты в первом приближении, можно сделать следу-
ящие выводы:
Геотехнічна механіка. 2014. № 116
187
1. Наибольшее влиѐние на шероховатость поверхностей литых пористых материалов
(газаров) при обработке резанием имеет число оборотов шпинделѐ или фрезы;
2. При токарной обработке наименьшее влиѐние на шероховатость обрабатываемой
поверхности оказывает смазочно-охлаждаящаѐ жидкость. При фрезерной обработке –
фактическаѐ минутнаѐ подача стола;
3. При токарной обработке поверхности литых пористых материалов количество от-
крытых пор больше, чем при фрезерной обработке (соответственно, шероховатость по-
верхности будет выше при токарной обработке).
Таблица 2 – Уровни варьируемых факторов (длѐ фрезерной обработки)
Факторы Число оборотов
фрезы, мин
-1
Фактическаѐ минутнаѐ по-
дача стола, мм/мин
Смазочно-охлаждаящаѐ жидкость
Верхний уровень 800 65 Индустриальное масло (И20)
Нижний уровень 100 35 Водный раствор мыла
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шаповалов, В.И. Легирование водородом / В.И. Шаповалов. – Днепропетровск: Журфонд, 2013. – 385 с.
2. Шаповалов, В.И. Влиѐние водорода на структуру и свойства железо-углеродистых сплавов /
В.И. Шаповалов. – М.: Металлургиѐ, 1982. – 235 с.
3. Карпов, В.В. Формирование отливок газаров со сложной структурой / В.В. Карпов, С.И. Губенко,
В.Я. Карпов // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. научн. трудов. – Днепропет-
ровск, ГВУЗ «ПГСА», 2012. – Вып. 64. – С. 326-328.
4. Shapovalov, V.I. Prospective Applications of Gas-Eutectic Porous Materials (Gasars) in USA. Materials Science
Forum / V.I. Shapovalov. – Switzerland: Trans. Tech. Publications, 2007. – Vol. 539-543. – P. 1183-1187.
5. Banhart, J. Manufacture, characterisation and application of cellular metals and metal foams / J. Banhart //
Progress in Material Science. – 2001. – Vol. 46. – P. 559-632.
6. Высоцкий, А.С. Антифрикционные самосмазываящиесѐ материалы на основе газо-кристаллических
композиций / А.С. Высоцкий, В.Я. Карпов // Тези міжнародної конференції »Машинобудуваннѐ та мета-
лообробка – 2003», Україна, Кіровоград, 17-19 квітнѐ 2003 року.
7. Карпов, В.Я. Шероховатость литых пористых материалов (газаров) при обработке резанием /
В.Я. Карпов, А.В. Толстенко, А.С. Бедин // Новые материалы и технологии в машиностроении. Сборник
научных трудов по итогам международной научно-технической конференции. – Брѐнск: БГИТА, 2012. –
Вып. 15. – С. 64-65.
8. Карпов, В.Я. Шероховатость литых пористых материалов (газаров) при фрезерной обработке /
В.Я. Карпов, А.В. Толстенко, А.С. Бедин, А.С. Биб, Б.Г. Харченко // Новые материалы и технологии в ма-
шиностроении. Сборник научных трудов по итогам международной научно-технической конференции. –
Брѐнск: БГИТА, 2013. – Вып. 17. – С. 44-45.
REFERENCES
1. Shapovalov, V.I. (2013), Legirovaniye vodorodom [Alloying hydrogen], Zhurfond, Dnepropetrovsk, Ukraine.
2. Shapovalov, V.I. (1982), Vliyaniye vodoroda na strukturu i svoystva zhelezo-uglerodistykh splavov [Influence of
hydrogen on the structure and properties of iron-carbon alloys], Metallurgiya, Moscow, USSR.
3. Karpov, V.V., Gubenko, S.I. and Karpov, V.Yu. (2012), “Formation of gasars casts with complex structure”, Stroi-
tel’stvo, materialovedeniye, mashinostroyeniye, no. 64, pp. 326-328.
4. Shapovalov, V.I. (2007), “Prospective Applications of Gas-Eutectic Porous Materials (Gasars) in USA”, Science
Forum, Switzerland, pp. 1183-1187.
5. Banhart, J. (2001), “Manufacture, characterisation and application of cellular metals and metal foams”, Pro-
gress in Material Science, vol. 46, pp. 559-632.
6. Vysotskiy, A.S. (2003), “Anti-friction self-lubricating materials based on gas-crystalline compositions”, Tezi mí-
zhnarodnoí konferentsíí , Mashinobuduvannya ta metaloobrobka – 2003 [Mechanical engineering and metal
working – 2003], Kirovograd, Ukraine, April 17-19.
7. Karpov, V.Yu., Tolstenko, A.V. and Bedin, A.S. (2012), “Roughness of cast porous materials (gasars) in cutting”,
Novyye materialy i tekhnologii v mashinostroyenii, no. 15, pp. 64-65.
8. Karpov, V.Yu., Tolstenko, A.V., Bedin, A.S., Bib, A.S. and Kharchenko, B.G. (2013), “Roughness of cast porous
materials (gasars) in milling”, Novyye materialy i tekhnologii v mashinostroyenii, no. 17, pp. 44-45.
Об авторе
Толстенко Александр Васильевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Надежность и ремонт
машин», Днепропетровский государственный аграрно-экономический университет, Украина.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online)
188
About the author
Tolstenko Alexandr Vasil’yevich, Candidate of Technical Science (Ph. D.), Associate Professor of Department
«Reliability and repair of machinery», Dnepropetrovsk State Agrarian and Economic University (DSAEU), Dneprope-
trovsk, Ukraine.
Анотаціѐ. У статті описано вплив факторів механічної обробки на шорсткість литих пористих матеріалів.
Надана інформаціѐ перспективного застосуваннѐ пористих матеріалів (газарів).
Розглѐнуто вплив таких чинників: швидкість різаннѐ, поперечна подача, мастильно-охолоджуяча ріди-
на (механічна обробка різаннѐм); число обертів фрези, фактична хвилинна подача стола, мастильно-
охолоджуяча рідина (фрезеруваннѐ).
Шорсткість поверхні зразків виміряваласѐ профілометром (модель 296). Длѐ оцінки впливу зазначених
факторів і математичного опису результатів використовуваласѐ модель першого порѐдку. У відповідності з
моделля, найбільший вплив на шорсткість литих пористих матеріалів (газарів) при обробці різаннѐм маю чис-
ло обертів шпинделѐ і фрези.
Клячові слова: шорсткість Ra, фрезеруваннѐ, обробка різаннѐм, пористі матеріали
Abstract. The article describes mechanical treatment factors impacting on a degree of surface roughness of
the cast porous materials.
Special attention focuses on such factors as cutting speed, cross feed, type of the cooling lubricants (for me-
chanical treatment by cutting and milling operations), cutter speed, factual speed of the table feed per minute.
Surface roughness of the samples was measured by a profile meter (model 296). A model of the first order
was used for evaluating degree of the above factors’ impact and for mathematic describing of the results obtained.
It is stated that spindle and cutter speed impacts mostly on the surface roughness of cast porous materials.
Keywords: surface roughness Ra, milling, treatment by cutting, porous materials
Статьѐ поступила в редакция 05.09.2014
Рекомендовано к печати д-ром техн. наук, проф. В.И. Дырда
|