Проблемы обработки труднообрабатываемых материалов

Интенсивное развитие автомобильной, аэрокосмической, химической, нефтехимической и медицинской промышленности требует применения прогрессивных материалов, характеризующихся высокой прочностью, малым удельным весом, коррозионной стойкостью, жаростойкостью и пластичностью. Особую роль в этом отношении играют суперсплавы никеля, такие как Hastelloy® , Waspalloy® , Inconel® ^, Incoloy® ^{, титан} и его сплавы, а также различные типы композиционных материалов ^. В основном это материалы, принадлежащие к так называемому трудно режется из-за высокой прочности и пластичности, низкой теплопроводности, высокого химического сродства к обрабатывающим инструментам и высоких значений коэффициентов трения.Больше информации о методах ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ КОРПУСОВ вы сможете узнать перейдя на сайт https://predklapan.ru/work/obrabotka-materialov-dlya-korpusov.php

В последнее время проводились и продолжаются исследования, направленные на повышение эффективности удаления материала. В основном они ориентированы на процессы механической обработки с применением однолезвийных и многолезвийных инструментов. В результате были разработаны специальные конструкции токарных ножей, резцов, сверл и инструментов для контурной обработки. Значительный прогресс достигнут также в оптимизации параметров обработки, подборе охлаждающих и смазочных жидкостей, конструкции станков и технологических устройств.

С другой стороны, значительно более медленный прогресс наблюдается при обработке труднообрабатываемых материалов абразивной обработкой. Это связано с большей сложностью явлений, воздействующих на инструмент и заготовку одновременно, по сравнению с процессами резания. Высокая пластичность и сильное химическое сродство этих материалов является причиной интенсивного прилипания рабочих поверхностей шлифовальных кругов. Низкая теплопроводность вызывает большие повышения температуры в зоне обработки, что приводит к высокой интенсивности термоусталостного износа абразивных зерен и связки. Склонность к увеличению прочности и твердости под влиянием температуры неблагоприятно сказывается на абразивном и прочностном износе активных абразивных зерен.

До сих пор в этих процессах преимущественно используются традиционные шлифовальные инструменты, изготовленные как из обычных абразивных зерен (электрокорунд, карбид кремния), так и из сверхтвердых зерен (синтетический алмаз, кубический нитрид бора). Модификации этих инструментов в основном касаются большей открытости структуры, т.е. с использованием специальных наполнителей и сферических зерен корунда. Разработаны также новые виды керамических связок с кристаллической структурой, позволяющие регулировать интенсивность их изнашивания в зависимости от расхода абразивного зерна в заданных технологических условиях. Все чаще для шлифования труднообрабатываемых материалов применяют также шлифовальные круги с прерывистыми поверхностями, которые позволяют лучше удалять стружку из зоны шлифования и лучше подавать СОЖ.

Несмотря на эти достижения, успехи в абразивной обработке труднообрабатываемых материалов еще недостаточны, наряду с популяризацией этих материалов во многих отраслях промышленности. Для решения этих задач исполнителями базового проекта была предпринята попытка найти возможность повышения эффективности процессов измельчения никелевых и титановых сплавов.

Свойства и применение труднообрабатываемых материалов

Важнейшую группу труднообрабатываемых материалов составляют металлические материалы из подгруппы легких металлов (титан, алюминий, магний и их сплавы) и жаропрочные сплавы на основе никеля и кобальта. Это строительные материалы, имеющие большое промышленное значение и постоянно расширяющийся диапазон их применения. Особенно это касается работы в тяжелых эксплуатационных условиях, характеризующихся высокими температурами, большими переменными механическими и термическими нагрузками, высоким уровнем коррозионной и химической агрессивности рабочей среды.

Характеристики наиболее важных представителей этих материалов, составивших предмет базового проекта, представлены ниже. Это сплавы никеля и титана.

Сплавы на основе никеля

Никель (Ni) имеет атомный номер, равный 28, не проявляет аллотропии и кристаллизуется в гранецентрированной решетке регулярной системы А1 с параметром а  = 0,3516 нм. Поэтому он поддается как холодной, так и горячей обработке. Температура его плавления 1453°С, плотность 8902 г/см ³ [1]. Это ферромагнитный металл. В мягком состоянии имеет предел прочности при растяжении R _m  = 450 МПа, а в холоднодеформированном состоянии (степень смятия 50 %) R _m = 750 МПа. Он сохраняет высокие механические свойства при повышенных температурах примерно до 500 °C. Никель устойчив к атмосферной коррозии и среде морской воды, органических кислот и щелочей. Однако он не стоек к азотной и фосфорной кислотам и соединениям серы.

Чистый никель используется для изготовления деталей в авиационной промышленности, электронике, электротехнике, для элементов исследовательского и химического оборудования и пищевой промышленности. Он также используется в качестве важной добавки к сплавам технических сталей и является матрицей для многих сплавов, имеющих большое техническое значение. По химическому составу и применению никелевые сплавы делятся на:

• строительство,
• термостойкие и термостойкие,
• с особыми физическими свойствами,
• толкать.

Благодаря легирующим элементам они обладают специфическими свойствами. Наибольшей сферой применения и бурным развитием отличаются жаропрочные и жаропрочные сплавы, так называемые суперсплавы , которые рассчитаны на работу при больших нагрузках, при температуре 850°С и даже выше. Они относятся к группе материалов, трудно поддающихся резке, в частности с применением методов резки и шлифования.

Наиболее распространены жаропрочные и жаропрочные никелевые сплавы: Nimonic® ^, Inconel® , ^Incoloy® .