Инструмент из АКТМ для обработки деталей из титановых сплавов обкатыванием
The new technology of preparation of blank from a diamond composite heat-resistant material (АКТМ) in the form of a sphere is described. Results of tests of working element of rolling device from АКТМ at machining of titanic alloy ВТ1-0 are presented. Dependence of a roughness of a machined surfa...
Gespeichert in:
| Datum: | 2009 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2009
|
| Schriftenreihe: | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/22657 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Инструмент из АКТМ для обработки деталей из титановых сплавов обкатыванием / О.А. Розенберг, С.Е. Шейкин, А.А. Шульженко, А.А. Шепелев, В.Г. Гаргин, И.Ю. Ростоцкий, Д.В. Ефросинин, Н.А. Русинова // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 443-447. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-22657 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-226572025-06-03T16:04:30Z Инструмент из АКТМ для обработки деталей из титановых сплавов обкатыванием Розенберг, О.А. Шейкин, С.Е. Шульженко, А.А. Шепелев, А.А. Гаргин, В.Г. Ростоцкий, И.Ю. Ефросинин, Д.В. Русинова, Н.А. Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности The new technology of preparation of blank from a diamond composite heat-resistant material (АКТМ) in the form of a sphere is described. Results of tests of working element of rolling device from АКТМ at machining of titanic alloy ВТ1-0 are presented. Dependence of a roughness of a machined surface on technological modes rolling is investigated. It is established, that the resistance of wear of a deforming element from АКТМ at least 10 times more the steel. 2009 Article Инструмент из АКТМ для обработки деталей из титановых сплавов обкатыванием / О.А. Розенберг, С.Е. Шейкин, А.А. Шульженко, А.А. Шепелев, В.Г. Гаргин, И.Ю. Ростоцкий, Д.В. Ефросинин, Н.А. Русинова // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 443-447. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. XXXX-0065 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/22657 621.762.4.045: 621.921.34: 621.73 ru Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения application/pdf Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности |
| spellingShingle |
Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности Розенберг, О.А. Шейкин, С.Е. Шульженко, А.А. Шепелев, А.А. Гаргин, В.Г. Ростоцкий, И.Ю. Ефросинин, Д.В. Русинова, Н.А. Инструмент из АКТМ для обработки деталей из титановых сплавов обкатыванием Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description |
The new technology of preparation of blank from a diamond composite heat-resistant material
(АКТМ) in the form of a sphere is described. Results of tests of working element of rolling device
from АКТМ at machining of titanic alloy ВТ1-0 are presented. Dependence of a roughness of a
machined surface on technological modes rolling is investigated. It is established, that the resistance
of wear of a deforming element from АКТМ at least 10 times more the steel. |
| format |
Article |
| author |
Розенберг, О.А. Шейкин, С.Е. Шульженко, А.А. Шепелев, А.А. Гаргин, В.Г. Ростоцкий, И.Ю. Ефросинин, Д.В. Русинова, Н.А. |
| author_facet |
Розенберг, О.А. Шейкин, С.Е. Шульженко, А.А. Шепелев, А.А. Гаргин, В.Г. Ростоцкий, И.Ю. Ефросинин, Д.В. Русинова, Н.А. |
| author_sort |
Розенберг, О.А. |
| title |
Инструмент из АКТМ для обработки деталей из титановых сплавов обкатыванием |
| title_short |
Инструмент из АКТМ для обработки деталей из титановых сплавов обкатыванием |
| title_full |
Инструмент из АКТМ для обработки деталей из титановых сплавов обкатыванием |
| title_fullStr |
Инструмент из АКТМ для обработки деталей из титановых сплавов обкатыванием |
| title_full_unstemmed |
Инструмент из АКТМ для обработки деталей из титановых сплавов обкатыванием |
| title_sort |
инструмент из актм для обработки деталей из титановых сплавов обкатыванием |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| publishDate |
2009 |
| topic_facet |
Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/22657 |
| citation_txt |
Инструмент из АКТМ для обработки деталей из титановых сплавов обкатыванием / О.А. Розенберг, С.Е. Шейкин, А.А. Шульженко, А.А. Шепелев, В.Г. Гаргин, И.Ю. Ростоцкий, Д.В. Ефросинин, Н.А. Русинова // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 443-447. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| work_keys_str_mv |
AT rozenbergoa instrumentizaktmdlâobrabotkidetalejiztitanovyhsplavovobkatyvaniem AT šejkinse instrumentizaktmdlâobrabotkidetalejiztitanovyhsplavovobkatyvaniem AT šulʹženkoaa instrumentizaktmdlâobrabotkidetalejiztitanovyhsplavovobkatyvaniem AT šepelevaa instrumentizaktmdlâobrabotkidetalejiztitanovyhsplavovobkatyvaniem AT garginvg instrumentizaktmdlâobrabotkidetalejiztitanovyhsplavovobkatyvaniem AT rostockijiû instrumentizaktmdlâobrabotkidetalejiztitanovyhsplavovobkatyvaniem AT efrosinindv instrumentizaktmdlâobrabotkidetalejiztitanovyhsplavovobkatyvaniem AT rusinovana instrumentizaktmdlâobrabotkidetalejiztitanovyhsplavovobkatyvaniem |
| first_indexed |
2025-11-27T00:58:50Z |
| last_indexed |
2025-11-27T00:58:50Z |
| _version_ |
1849903161129566208 |
| fulltext |
РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
443
стины из твердого сплава Т5К10 с покрытием из TiN, имплантированные ионами ZrGf
(20 % гафния). При этом не усложняется конструкцию инструмента дополнительными эле-
ментами для дробления стружки.
Литература
1. Васин С. А., Верещака А. С., Кушнер B. C. Резание металлов. Термомеханический
подход к системе взаимосвязей при резании: Учебник для техн. вузов. – М: Изд-во
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. – 448 с.
2. Брюхов В. В. Повышение стойкости инструмента методом ионной имплантации. –
Томск: Изд-во НТЛ, 2003. – 120 с.
3. Ласуков А. А., Брюхов В. В., Зайцев К. В. Исследование влияния свойств поверхности
инструмента на процесс стружкообразования // Современные проблемы машино-
строения: Тр. II междунар. науч.-техн. конф. – Томск: Изд-во ТПУ, 2004. –С. 482–484.
4. Петрушин С. И., Бобрович И. М., Корчуганова М. А. Оптимальное проектирование
формы режущей части лезвийных инструментов: Учеб. пособие. – Томск: Изд-во
ТПУ, 1999. – 92 с.
5. Утешев М. Х. Разработка научных основ расчета прочности режущей части инстру-
мента по контактным напряжениям с целью повышения его работоспособности: Дис.
д-ра техн. наук: 05.03.01, 01.02.06. – Томск, 1995. – 663 с.
6. Артамонов Е. В. Прочность и работоспособность сменных твердосплавных пластин
сборных режущих инструментов. – Тюмень: Вектор Бук, 2003. – 190 c.
7. Dzieyk Bruno. Fortschritte in der Zerspanungstechnik durch mehrlagige Hartmetall-
beschichtug // Technisches Zentralblatt für practische Metallbearbeitung. – 1974. – 68, № 6.
– S. 199–200.
Поступила 20.05.09
УДК 621.762.4.045: 621.921.34: 621.73
О. А. Розенберг, д-р техн. наук, проф., С. Е. Шейкин, д-р техн. наук, А. А. Шульженко,
член-корр. НАН Украины, А. А. Шепелев, д-р техн. наук, В. Г. Гаргин, канд. техн. наук, И.
Ю. Ростоцкий, Д. В. Ефросинин, Н. А. Русинова
Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев
ИНСТРУМЕНТ ИЗ АКТМ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ
СПЛАВОВ ОБКАТЫВАНИЕМ
The new technology of preparation of blank from a diamond composite heat-resistant mate-
rial (АКТМ) in the form of a sphere is described. Results of tests of working element of rolling de-
vice from АКТМ at machining of titanic alloy ВТ1-0 are presented. Dependence of a roughness of a
machined surface on technological modes rolling is investigated. It is established, that the resis-
tance of wear of a deforming element from АКТМ at least 10 times more the steel.
Обработка методами холодного поверхностного пластического деформирования
(ХППД) позволяет получить комплекс свойств, существенно повышающих эксплуатацион-
ные характеристики деталей машин.
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
444
Однако применение методов ХППД, в которых преобладает трение скольжения (вы-
глаживание, деформирующее протягивание), для обработки деталей из титановых сплавов
невозможно без дополнительной модификации поверхности вследствие повышенной склон-
ности титана к схватыванию с большинством инструментальных материалов и отсутствия
технологических смазок [1]. Обработка деталей из титановых сплавов возможна такими ме-
тодами ХППД, в которых преобладает трение качения, например обкатыванием [2; 3]. В этом
случае применение в качестве технологической смазки масла «Индустриальное-20» обеспе-
чивает нормальное протекание процесса обкатывания.
Ряд иследователей [2; 3] для обработки деталей из титановых сплавов обкатыванием
использовали шары и ролики из закаленной стали. Однако, как показали результаты прове-
денных в ИСМ НАН Украины испытаний, после прохождения 2 км по обрабатываемой по-
верхности детали из сплава ВТ 1-0 при нагрузке Ру = 400 Н, скорости V = 4,5 м/мин и подаче
S = 0,14 мм/об. на поверхности шара Ø5 мм из ШХ15 появляются очаги разрушения (рис. 1).
Рис. 1. Очаги разрушения на поверхности стального шара
Очаги разрушения приводят к увеличению шероховатости обрабатываемой поверхно-
сти и могут явиться причиной брака при обработке длинномерных изделий. Вследствие это-
го разработка инструментов для ХППД деталей из титановых сплавов из новых сверхтвер-
дых материалов (СТМ) своевременна и актуальна.
В основу исследований, направленных на создание инструмента в виде шара из СТМ,
положено совершенствование способа изготовления изделий из композиционного материала
на основе алмаза. Для этого используют формовку, состоящую из двух частей в виде полу-
сфер: формирующей и пропитывающе-формирующей. Выравнивание усадки частей формов-
ки достигается добавлением в смесь соединений, температура плавления которых превышает
температуру плавления кремния, тем самым обеспечивается возможность получения изделия
в виде шара [4].
При этом формирующую часть изготовляют из смеси, которая содержит графит, туго-
плавкую составляющую из металлов и/или их сплавов и/или соединений, температура плав-
ления которых превышает температуру плавления кремния. Пропитывающе-формирующую
часть изготавляют из смеси, содержащей кремний, графит и тугоплавкую составляющую из
металлов и/или их сплавов и/или соединений, температура плавления которых превышает
температуру плавления кремния. При формировании указанных частей используют туго-
плавкую составляющую, содержащую 50–60 % массы смеси. При формировании частей
формовки используют тугоплавкую составляющую в виде порошка из частиц размером 20–
100 мкм.
Благодаря добавлению составляющих с бόльшим модулем объемного сжатия, чем для
чешуйчатого графита, можно существенно уменьшить отклонения формы заготовки и полу-
чить изделие в виде шара. Одной из таких составляющих является карбид кремния SIC, мо-
дуль объемного сжатия которого равен 363 ГПа, в то время как модуль объемного сжатия
чешуйчатого графита почти в 12 раз ниже (29,8 ГПа).
РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
445
Для снижения трудоемкости последующей механической обработки поверхности из-
делия размер вводимых частиц порошка должен составлять 20-100 мкм.
Смесь для получения формирующей части, содержащую 55 мас. % тугоплавкой со-
ставляющей с частицами размером 40 мкм и 45 мас. % чешуйчатого графита, засыпали в ша-
ровую мельницу и смешивали в течение 30 мин. Далее из полученной смеси в прессформе
изготовляли формирующую часть в виде полусферы.
Аналогично изготовляли пропитывающе-формирующую часть. Смесь для нее (55 мас.
% тугоплавкой составляющей – карбид кремния SiC с частицами размером 40 мкм, 17 мас. %
чешуйчатого графита, 19 мас. % порошка кремния с частицами размером 40 мкм и 9 мас. %
алмазного нанопорпошка с частицами размером 0,002-0,01 мкм) засыпали в шаровую мель-
ницу и смешивали в течение 30 мин. Далее прессовали пропитывающе-формирующую часть
в виде полусферы.
На сформированные формирующую и пропитывающе-формирующую части в виде
полусфер засыпали алмазную массу. Далее сформированные полусферы из алмазной массы
соединяли, размещали и спекали в ячейке аппарата высокого давления.
Полученные образцы испытывали на прочность на разрывной машине усилием до 10
кН при одноосном статическом сжатии. Средняя разрушающая нагрузка на сферическую
заготовку составила 25 кН.
Структуру образцов композиционного материала изучали с помощью растрового
электронного микроскопа ULNRASS (Zeіss) и электродисперсного анализатора рентгенов-
ских спектров JNCA-Sіght (Oxford іnstruments).
Микроструктура шлифа полученного композиционного материала показана на рис. 2.
Рис. 2. Микроструктура шлифа изготовленного композиционного материала
Результаты анализа показывают, что материал имеет однородное распределение час-
тиц алмаза и образованной SіC-фазы. Фактически между всеми частицами алмаза различных
размеров имеются прослойки связующей фазы.
После спекания сферические заготовки подвергали алмазному шлифованию по техно-
логии, разработанной в ИСМ НАН Украины [5; 6], шлифовальными кругами, доводочными
инструментами со сложнопрофильными функциональными поверхностями W-образной
формы и алмазными композитами из СТМ. Конструкция инструментов позволяет получить
равномерную сетку на поверхности обрабатываемого изделия и высокую точность обработ-
ки.
Шероховатость поверхности после обработки составила Rz =1,5–1,7 мкм. Далее рабо-
чую поверхность заготовки притирали на чугунном притире алмазными пастами последова-
тельно 3/2, 1/0, 0,5/0. После притирки пастой 1/0 шероховатость поверхности изделия соста-
вила Rz=1– 1,5 мкм, после притирки пастой 0,5/0 – Rz=0,5–0,8 мкм.
Фотография полученного сферического изделия из АКТМ изображена на рис. 3.
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
446
Рис. 3. Сферическое изделие из АКТМ
Испытания рабочего элемента из АКТМ в виде шара Ø5 мм производили при обкаты-
вании детали из ВТ 1-0 (НВ 160) упругим обкатником на токарном станке 1К62 со скоростью
V=4,5 м/мин при различных технологических режимах. Предварительно деталь из ВТ 1-0
обточили до шероховатости Ra=7 мкм.
Изменения значений шероховатости обработанной поверхности детали в полулога-
рифмических координатах показаны на рис. 4.
Рис. 4. Зависимости шероховатости обработанной поверхности от количества про-
ходов при различных технологических режимах:
♦ – Ру=50 Н; ■ – Ру=100 Н; ▲ – Ру=150 Н; ● – Ру=200 Н при шероховатости поверх-
ности рабочего элемента Rz=1–1,5 мкм;
◊ – Ру=50 Н; □ – Ру=100 Н; Δ – Ру=150 Н; ○ – Ру=200 Н при шероховатости рабочего
элемента Rz=0,5 – 0,8 мкм
Как видим, минимальная шероховатость обрабатываемой поверхности как при подаче
S = 0,07 мм/об., так и при подаче S = 0,14 мм/об. достигается после пятого прохода. Далее с
увеличением количества проходов значение Ra практически не изменяется. При S = 0,07
мм/об. минимальное значение Ra составило 0,15 мкм.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что изменение шероховатости по-
верхности деформирующего элемента в пределах Rz=0,5–1,5 мкм на шероховатость обрабо-
танной поверхности практически не влияет. Качественный характер зависимостей, показан-
ных на рис. 4, и зависимостей, полученных при использовании деформирующих инструмен-
тов из закаленной стали [3], одинаков.
Результаты испытаний на стойкость полученного инструмента, проведенные при об-
катывании детали из сплава ВТ1-0 по тем же технологическим режимам, что и стального
шара, показали отсутствие износа или разрушения на рабочей поверхности деформирующего
инструмента после прохождения 10 км (рис. 5).
РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
447
а б в
Рис. 5. Поверхности инструмента из АКТМ: а – исходная; б – после прохождения ин-
струментом 5 км; в – после прохождения инструментом 10 км
Кроме того, учитывая, что нагрузки на деформирующий элемент обкатника в реаль-
ном процессе обработки на порядок меньше нагрузок, при которых шары из АКТМ разру-
шаются, можно предположить, что их применение открывает путь к созданию инструмента,
способного обеспечить необходимое качество обработки в течение длительного времени и
существенно снизить вероятность появления брака.
Выводы
1. Разработанный способ применим для изготовления заготовок из АКТМ в виде шаров
с незначительными погрешностями формы, что позволило впервые в мировой практике при-
менить данный материал для изготовления рабочих элементов обкатников.
2. Использование деформирующих элементов в виде шара из АКТМ при обкатывании
титанового сплава ВТ1-0 позволяет получить шероховатость обрабатываемой поверхности
до Rz=0,15 мкм.
3. Качественный характер зависимостей шероховатости обработанной поверхности от
технологических режимов при использовании деформирующих элементов из закаленной
стали и АКТМ одинаков.
4. Стойкость рабочего элемента из АКТМ при обкатывании титановых сплавов в не-
сколько раз превышает стойкость рабочего элемента из ШХ15. Окончательную оценку стой-
кости инструмента из АКТМ необходимо произвести в условиях реального производства.
Литература
1. Повышение несущей способности деталей машин поверхностным упрочнением / Л. А.
Хворостухин, С. В. Шишкин, И. П. Ковалев, Р. А. Ишмаковю. – М.: Машиностроение,
1988. – 144 с.
2. Смелянский В. М. Механика упрочнения деталей поверхностным пластическим де-
формированием. – М.: Машиностроение, 2002. – 300 с.
3. Горохов В. А. Чистовая обработка титановых сплавов. – М.: Машиностроение, 1975. –
110 с.
4. Пат. 36041, МПК (2009) с22с 26/00. Спосіб виготовлення виробів з композиційного
матеріалу на основі алмазу / О. О. Шульженко, О. О. Розенберг, В. Г. Гаргін, Н. О. Ру-
синова. U 2008 06406; Заяв. 14.05.08; Бюл. № 7.
5. Новая технология производства керамических шаров для специального целевого при-
менения в агрессивных средах. Ч. 1. Проект «ЕUREKA EU4156-GERBALL» / Н. В.
Новиков, А. А. Шепелев, Л. П. Стафецкий, В. И. Румянцев // Інструмент. світ.– 2008. –
№ 2 – 3 (38 – 39). – с. 48-50.
6. Новая технология производства керамических шаров для специального целевого при-
менения в агрессивных средах. Ч. 2. Разработка процесса алмазной обработки кера-
мических шаров / А. А. Шепелев, В. Г. Сороченко, А. А. Шепелев (мл.) и др. //
Інструмент. світ. – 2008. – № 4 (40). – с. 8 – 12.
Поступила 15.05.09
|