Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) разработали метод электрофизической обработки сложных элементов техники, повышающий их прочность и долговечность. Подобные сложнопрофильные изделия включают протезы, имплантаты, хирургические инструменты, а также детали авиационных и автомобильных двигателей. Об этом ТАСС рассказали в пресс-службе вуза.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда. Результаты исследования пермских ученых опубликованы в журнале Materials.

Для этого исследователи провели электроплазменную полировку (ЭПП) деталей, удаляющую мелкие дефекты на поверхности, которые приводят к разрушению изделий.

«Результаты эксперимента показали, что микрорельеф поверхности, полученный в результате процесса электроэрозионной обработки, сгладился после применения электроплазменной полировки. Это говорит об эффективности метода комплексной электрофизической обработки. Предложенная учеными технология позволит повысить долговечность и прочность сложнопрофильных изделий машиностроения», – рассказали в университете.

По мнению ученых, метод электроэрозионной обработки – эффективная производственная технология для придания нужной формы и улучшения свойств твердых материалов. Но этот процесс нарушает структуру поверхностного слоя заготовки, что приводит к возникновению трещин, впоследствии разрушающих деталь. Поэтому изделия требуют финишной обработки для удаления дефектов.

«Оптимальным решением является применение комплексной электрофизической технологии, включающей первоначальную электроэрозионную обработку деталей и последующую электролитно-плазменную обработку для снятия поверхностного дефектного слоя», – пояснили в вузе.

Метод основан на плазменных и электрохимических процессах, возникающих в тонкой парогазовой оболочке у поверхности погруженного в раствор металлического электрода под действием высокого напряжения. Под воздействием микроразрядов тока происходит испарение выступов микрорельефа. Такой способ позволяет отполировать поверхность заготовки за несколько минут.

Об эксперименте

Для эксперимента ученые проводили электроэрозионную обработку в двух режимах: черновом и чистовом. Скорость обработки чернового режима выше, но качество изделия хуже, чистовой же режим отличается высоким качеством обработки, но требует больше времени. Ученые изготовили 12 образцов, шесть из которых были обработаны на черновом режиме, шесть – на чистовом. После этого половина из всех образцов подверглась плазменно-электролитной полировке.

«В процессе электроэрозионной обработки образуется дефектный (белый) слой, и в режиме черновой обработки толщина белого слоя в 3,3 раза больше, чем в режиме чистовой. Технология ЭПП позволяет значительно уменьшить толщину белого слоя. Величина остаточных напряжений при процессе полировки уменьшается, в черновом режиме – на 61%, а в чистовом – на 36%», – цитирует пресс-служба кандидата технических наук, директора высшей школы авиационного двигателестроения ПНИПУ Тимура Абляза.

Как пояснил исследователь, это говорит о том, что в результате эксперимента микрорельеф поверхности, полученный в результате процесса электроэрозионной обработки, сгладился, что доказывает эффективность метода комплексной электрофизической обработки.