Обзорное исследование провели ученые Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) совместно с зарубежными коллегами. Специалисты изучили больше двухсот работ и сделали вывод, какие параметры продлят жизнь обрабатывающих инструментов, особенно работающих с жаропрочными сплавами.

Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом журнале «CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology» (Q1).

Жаростойкие сплавы относятся к материалам, сложным для обработки. Несмотря на это, их широко используют в таких сферах, как машиностроение, авиастроение и других. Причина заключается в устойчивости к высоким температурам и высокой прочности этих материалов. Однако обрабатывающие инструменты быстро изнашиваются при работе с жаростойкими сплавами: в результате качество обрабатываемой поверхности ухудшается, а это влияет на ее целостность, изменение топографии, микроструктуры и механических свойств.

В исследовании, проведенном ученым Южно-Уральского государственного университета Данилом Пименовым и его коллегами, были всесторонне изучены ранее существовавшие работы по жаростойким сплавам и выявлены закономерности в изменении трибологических свойств. До настоящего времени малая часть исследований покрывала вопрос, связанный с обработкой. В новой публикации представлены результаты глубокого анализа темы.

«Мы исследовали износ инструмента и механизмы износа, такие как абразивный, адгезионный, окислительный и диффузионный, и представили результаты пластической деформации. Мы изучили свыше 200 источников, лучшие выводы из которых использовали в своей работе. Это исследование – результат совместной деятельности разных всемирно известных научных школ», – рассказал старший преподаватель Политехнического института ЮУрГУ Данил Пименов.

Исследователи рассмотрели возможные варианты снижения износа инструмента и тем самым продления срока его службы, а также улучшения целостности поверхности в зависимости от параметров обработки, модификации инструмента и передовых методов охлаждения. К ним относятся обработка без использования смазочно-охлаждающей жидкости, или сухая обработка, обработка с использованием поточного охлаждения, с использованием минимального количества смазки и криогенной смазки. Также ученые представили параметры, благодаря которым можно уменьшить износ и улучшить целостность поверхности, оптимизировав режимы резания.

Были сделаны следующие выводы: текстурирование режущего элемента инструмента – многообещающая технология. Потенциально при ее использовании будет снижаться износ, а целостность поверхности улучшится. Обработка с охлаждением потоком жидкости хорошо защищает режущую кромку инструмента от интенсивного износа и также улучшает целостность поверхности. Гибридное использование минимального количества смазки и криогенной смазки может быть полезно для рабочего процесса и защиты окружающей среды.

В подготовке обзорного исследования участвовали доктор Мурат Сарыкая (Синопский университет, Турция), доктор Муниш Гупта и профессор Гжегож Кролчик (Опольский политехнический университет, Польша), доктор Итало Томаз (Технологический институт Уотерфорда, Ирландия), старший преподаватель Данил Пименов (Южно-Уральский государственный университет, Россия), доктор Мустафа Кунтоглу (Сельджукский университет, Турция), доктор Навнит Ханна (Институт инфраструктурных технологий, Индия), доктор Чагры Йылдырым (Университет Эрджиес, Турция).

Результаты исследования будут полезны ученым, работающим в области производства, особенно в сфере обработки суперсплавов.