Ученые ПНИПУ исследовали электроэрозионную обработку 3D-печатных биметаллических изделий

На сегодняшний день нет технологических рекомендаций по обработке биметаллических изделий, состоящих из компонентов разной электроэрозионной обрабатываемости. Ученые Передовой инженерной школы Пермского национального исследовательского политехнического университета экспериментально исследовали точность и качество проволочно-вырезной электроэрозионной обработки на образцах из послойно наплавленных сталей, широко применяемых в промышленности.

В современном машиностроении для изготовления новых видов изделий с улучшенными характеристиками нашли применение биметаллические материалы, получаемые с применением аддитивных и гибридных технологий наплавления. Они представляют собой послойные соединения разнородных сплавов. Повышенные физико-механические свойства таких материалов накладывают ограничения на обрабатываемость традиционными методами, что служит сдерживающим фактором при производстве сложнопрофильных изделий.

Проблему может решить применение технологии проволочно-вырезной электроэрозионной обработки, позволяющей изготавливать изделия из биметаллических токопроводящих материалов любой твердости. Ученые Передовой инженерной школы ПНИПУ экспериментально исследовали особенности этого процесса и их влияние на точность и качество поверхностей, сообщает пресс-служба вуза.

Функционально градиентный биметаллический материал состоит из двух или более прочно соединенных между собой различных металлов или сплавов. Заготовки получают методом послойного выращивания, что обеспечивает нужное сочетание свойств — высокую прочность, тепло- и электропроводность, низкую пластичность и плотность, коррозионную стойкость, и другие.

Такие материалы применяют в производстве деталей в судо- и машиностроении, инструментов для кухни и сельского хозяйства, используют в термоэлектрических конструкциях и элементах приборостроения. Традиционная лезвийная обработка из-за ударных нагрузок в зоне резания снижает качество поверхностей, что особенно критично для тонкостенных сложнопрофильных заготовок.

Применение проволочно-вырезной электроэрозионной обработки позволяет избегать таких недостатков. Под действием электрических разрядов проволока плавит материал и формирует нужный контур на металлической заготовке. Технология подходит для сплавов любой твердости, однако при работе с биметаллическими материалами важно учитывать неоднородность и разную реакцию на электроэрозию в зависимости от используемого сплава.

«Мы выбрали именно стали 307 Lsi и 30ХГСА, так как при создании биметалла стояла цель совместить разносторонние материалы. Первая отличается хорошей пластикой и коррозионной стойкостью, а вторая — хорошими прочностными свойствами», — пояснил директор Высшей школы авиационного двигателестроения ПНИПУ Тимур Абляз.

Политехники подвергали образцы проволочно-вырезной электроэрозионной обработке, а затем определяли структуру поверхностных слоев, ширину реза и коэффициент электроэрозионной обрабатываемости. Определение этих параметров позволяет контролировать процесс обработки и повышать ее точность в вытекающим повышением качества.

«Коэффициенты электроэрозионной обрабатываемости для сталей 30ХГСА и 307 Lsi составляют 0,9 и 0,4. Значит, в процессе обработки сталь 30ХГСА быстрее достигает температуры плавления. Это же объясняет большую ширину реза ее слоев (в интервале от 300 до 330 мкм) в отличие от второй стали (от 280 до 300 мкм). Также присутствует разница в шероховатости поверхности. В итоге мы можем сделать вывод, что проволочно-вырезная электроэрозионная обработка по-разному влияет на обработку исследуемых сталей, но регулируя параметры процесса можно обеспечить необходимые характеристики для изделий из биметалла», — рассказал Тимур Абляз.

Результаты исследования опубликованы в научно-техническом журнале «СТИН», №11 за 2024 год.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.