Изменение условий сдвига в зависимости от состава рабочей среды для абразивно-экструзионной обработки

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2014. Технические науки

пени резания. Из-за их высокой чувствительности и собственной частоты для измерения силы резания используется пьезоэлектрический динамометр или датчик нагрузки.

Формирование стружки и поверхностной генерации могут быть смоделированы с помощью моделирования молекулярной динамики. МО-моделирование (метод молекулярной динамики) нанометрового процесса резания монокристаллического алюминия показано на рисунке.

Библиографические ссылки

1. Jackson M. J., Ahmed W., Xu C. Machining with Nanomaterials. USA, N. Y. : Springer, 2009. 372 p.

2. Stephenson D. J., Veselovac D., Manley S., Corbett J. Ultra-precision grinding of hard steels. Precision Engineering, 2001. 15: 336-345.

3. Andreas Schütze, Lutz-Günter John. Nano sensors and micro integration. mstNews 2003, 3: 43-45.

4. Cheng K., Luo X., Ward R., Holt R. Modelling and simulation of the tool wear in nanometric cutting. Wear, 2003, 255: 1427-1432.

© Галеева В. А., Саклакова А. Е., 2014

УДК 621.923.9

А. И. Ермоленко, Н. С. Теряев, А. Ю. Володин, Л. П. Сысоева

Научный руководитель - С. К. Сысоев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ИЗМЕНЕНИЕ УСЛОВИЙ СДВИГА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СОСТАВА РАБОЧЕЙ СРЕДЫ ДЛЯ АБРАЗИВНО-ЭКСТРУЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ

Рассмотрены особенности течения рабочей среды (РС) при абразивно-экструзионной обработке (АЭО). Выявлена необходимость определения режимов обработки, обеспечивающих сдвиговое течение РС в обрабатываемом канале. Исследовано влияние состава РС на изменение условий сдвига.

Процесс абразивно-экструзионной обработки (АЭО) заключается в экструзии вязко-упругой рабочей среды (РС), наполненной абразивными зернами, под давлением вдоль обрабатываемой поверхности. На эффективность обработки влияют как упругие свойства РС, обеспечивающие прижатие единичного абразивного зерна к обрабатываемой поверхности, так и ее вязкие свойства, позволяющие РС течь по обрабатываемому каналу.

По характеру течения под приложенным напряжением РС относится к бингамовским пластикам, для которых характерно поведение твердого тела до достижения определенного напряжения (напряжения сдвига пТ или предела текучести РТ), после чего она начинает течь как ньютоновская жидкость [1].

Влияние основных факторов на предел текучести РТ можно записать в функциональной форме РТ = /(ка, кф, 1/й), где ка - концентрация абразива

в РС; кф - концентрация фторопласта в смеси, 1/й -геометрическая характеристика канала [2].

Исследование влияния основных факторов на предел текучести проведено на капиллярном вискозиметре с принудительной подачей давления в подающий и возвратный цилиндры).

Зависимость РТ = (ка) аппроксимирована уравнением РТ = к0(3Ка - 11,93) / 4,25 - Ка), где коэффициент ко характеризует геометрические особенности канала и определяется из таблицы.

В результате исследования удалось выяснить, что с увеличением концентрации абразива предел текучести возрастает (рис. 1). Существенное увеличение Рт в диапазоне содержания абразива 66...80 % можно объяснить появлением комплексов абразивных зерен,

соединяющих структуру абразивной смеси в общий пространственный каркас и препятствующих течению смеси в отверстии.

Значение коэффициента ко

ka l/d

1 2 3 4

1.3 1,00 1,20 1,30 1,40

4 1,00 1,02 1,05 1,11

При исследовании влияния концентрации фторопласта на условия сдвига было выяснено, что добавки фторопласта Ф-4 увеличивают предел текучести на 10.15 % в связи с увеличением вязкости полимера за счет механохимических реакций (рис. 2). При этом установлено, что минимальное сдвиговое давление возможно при концентрации абразива в РС 9.10 %.

Рис. 1. Зависимость предела текучести РТ от содержания абразива ка при ко: 1 - 1; 2 - 2; 3 - 3; 4 - 4

Секция « Технология производства ракетно-космической техники»

Рис. 2. Зависимость предела текучести РТ от геометрического отношения l/d, содержания абразива Ka и добавок мелкодисперсного фторопласта Ф-4: 1 - Ka = 1; 2 - Ka = 2; 3 - Ka = 3; 4 - Ka = 4; 5 - Ka = 1, Кф = 0,1; 6 - Ka = 2, Кф = 0,1; 7 - Ka = 3, Kj = 0,1; 8 - Ka = 4, Kj = 0,1. Графики зависимости аппроксимированы уравнениями:

1 - Рт = 0,25 kT - 0,15; 5 - Рт = 0,33 kT + 0,25;

2 - Рт = 0,25 kT - 0,05; 6 - Рт = 0,41 kT + 0,5;

3 - Рт = 0,49 kT + 1,5; 7 - Рт = 0,74 kT + 1,5;

4 - Рт = 0,6 kT + 7,55; 8 - Рт = 2 kT + 8, где kT = l/d

Заметно существенное влияние геометрических характеристик обрабатываемой поверхности: с увеличением длины канала и уменьшением его диаметра необходимо большее давление в подающем цилиндре для обеспечения сдвигового течения.

Библиографические ссылки

1. Левко В. А. Абразивно-экструзионная обработка: современный уровень и теоретические основы процесса : моногр. ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2007. 228 с.

2. Сысоев С. К., Сысоев А. С. Экструзионное хо-нингование деталей летательных аппаратов: теория, исследования, практика : моногр. ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2005. 220 с.

© Ермоленко А. И., Теряев Н. С., Володин А. Ю., Сысоева Л. П., 2014

УДК 621.9.06.001

В. В. Зверинцев, Ю. С. Завершинская, Ю. И. Тягусева Научный руководитель - Л. В. Зверинцева Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ФИЗИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА АБРАЗИВНОГО ПОЛИРОВАНИЯ

Знания о процессах полирования требуются повсеместно. Появление и рост эффективности и производительности дисководов, силиконовых чипов, а также солнечных батарей, полирование кремниевой поверхности которых перед нанесением тонких магнитных или проводящих пленок, должна быть идеальной. Заглаживание рисок, оставшихся после механической обработки полированием, благотворно сказывается на износостойкости деталей. В результате полирования сокращается площадь поверхности детали, окисляющейся воздухом и агрессивными средами, что повышает коррозионную стойкость детали. Полирование позволяет обнаружить дефекты поверхностного слоя: трещины, волосовины и флокены, которые на грубо обработанной поверхности незаметны.

Согласно ГОСТ 23505-79 абразивное полирование -абразивная обработка, предназначенная для уменьшения шероховатости обрабатываемой поверхности и увеличения зеркального отражения.

Поверхность становится оптически гладкой, блестящей, если величина неровностей на ней меньше половины длины волны видимого света, т. е. не должна превышать 0,2 мкм [1].

Существует несколько точек зрения сущности полирования, среди которых можно выделить основные.

По первой теории по аналогии с процессом шлифования при полировании производится микрорезание, сдвиги и разрушение кристаллической решетки. Эта гипотеза не может быть принята, поскольку не объясняет процесс, когда твердый материал хорошо полируется более мягким.

С точки зрения второй теории при полировании происходит лишь пластическое течение материала, при котором перераспределяется только верхний слой ме-

талла, поверхностные впадины заполняются за счет выступов. Но масса полируемых изделий уменьшается, это свидетельствует о том, что при полировании происходит абразивное удаление материала с поверхности.

Третья точка зрения принадлежит Д. Бейльби. В процессе притирки и полировании происходит чрезвычайно сильный нагрев поверхности и металл приобретает псевдожидкое состояние. Джорж Бейльби провел эксперименты, где после поверхностного химического вытравливания, на полированном образце проступали следы царапин от предыдущей стадии абразивного процесса. Возможность плавления в этих условиях маловероятна. Расплавленный металл под влиянием поверхностного натяжения образует гладкую поверхность, мгновенно застывает и не успевает приобрести кристаллическое строение. Такому поверхностному слою приписывают аморфный характер. Но, как известно, еще никем не получен металл в виде некристаллического, аморфного состояния.