Эффективность уплотнения некомпактных сплавов алмазным выглаживанием

Активное применение деталей, синтезированных с помощью аддитивных технологий из порошков, ограничивается из-за наличия остаточной пористости, способствующей снижению прочности, пластичности, вязкости разрушения, трещиностойкости, обрабатываемости резанием, а также триботехнических характеристик. Предложено для расширения сферы применения деталей, полученных из некомпактных сплавов, использовать методы упрочнения поверхностного слоя. Исследованы особенности локального поверхностно-пластического деформирования алмазным выглаживанием образцов из спеченного титанового сплава ВТ1-0, а также сплава на основе алюминидов титана LMD ОХ 45-3 (Ti–45Al–3Nb), синтезированного путем селективного лазерного спекания. Установлено, что алмазное выглаживание является эффективным способом уплотнения поверхностного слоя образцов из малопластичных некомпактных материалов, полученных различными способами. Показано, что для эффективного устранения пористости и повышения прочности поверхностного слоя несущих поверхностей деталей из этих материалов обработку необходимо выполнять в узком диапазоне режимных параметров с учетом механических свойств материала, остаточной пористости и параметров инструмента. Например, использование алмазных выглаживателей с радиусом сферы 0,5 мм вследствие маленькой контактной поверхности инструмента и низкой пластичности обрабатываемого материала приводит к разрушению поверхностного слоя, так как инструмент «проваливается» в большие поры, что ведет к скалыванию материала или неравномерному воздействию инструмента на поверхностный слой. Определено, что для результативного применения установленных режимов необходимо учитывать исходную пористость, которая имеет случайное распределение по площади поверхности исследуемых образцов. Для максимальной эффективности уплотнения сплава на основе спеченного титанового сплава ВТ1-0, а также сплава на основе алюминидов титана LMD ОХ 45-3 (Ti–45Al–3Nb) необходимо учитывать совокупное влияние параметров

алмазное выглаживание, титан, алюминид титана, некомпактный сплав, порошковая металлургия, аддитивные технологии

1. Манохин, А. И. Развитие порошковой металлургии / А. И. Манохин, М. X. Шорников. М.: Наука, 1988. 77 с.

2. Назаров, А. П. Типовые образцы изделий, получаемых методом селективного лазерного спекания / А. П. Назаров, А. А. Окунькова // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2012. Т. 67, № 3. С 76–83.

3. Анциферов, В. Н. Перспективные материалы и технологии порошковой металлургии / В. Н. Анциферов. Пермь: Пермский госуд. техн. ун-т, 2014. 109 с.

4. Егоров, М. С. Технология и особенности изготовления деталей методом порошковой металлургии / М. С. Егоров, Ю. М. Вернигоров, Р. В. Егорова; под общ. ред. М. С. Егорова. Р-на-Д: Изд-во ДГТУ, 2017. 63 с.

5. Effect of Harmonic Structure Design with Bimodal Grain Size Distribution on Near-Threshold Fatigue Crack Propagation in Ti–6Al–4V Alloy / K. Shoichi [et al.] // International Journal of Fatigue. 2016. Vol. 92. P. 616–622. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2016.02.038.

6. Павленко, Д. В. Оценка газонасыщения спеченных титановых сплавов, синтезируемых из порошков с применением винтовой экструзии / Д. В. Павленко // Порошковая металлургия. 2017. № 5/6. С. 46–59.

7. Каблов, Е. Н. Интерметаллиды на основе титана и никеля для изделий новой техники / Е. Н. Каблов, В. И. Лукин // Автоматическая сварка. 2008. № 11. С. 76–82.

8. Влияние режимов прессования и спекания на пористость спеченных титановых изделий / А. Е. Капустян [и др.] // Обработка материалов давлением. 2015. Т. 41, № 2. С. 221–225.

9. Получение деталей из сплавов титана аддитивными методами / А. А. Cкребцов [и др.] // Строительство, материаловедение, машиностроение: сб. науч. трудов. Днепропетровск, 2017. Вып. 95. С. 118–122. (Стародубовские чтения-2017).

10. Петрик, И. А. Разработка порошков титановых сплавов для аддитивных технологий применительно к деталям ГТД / И. А. Петрик, А. В. Овчинников, А. Г. Селиверстов // Авиационно-космическая техника и технология. 2015. Т. 125, № 8. С. 11–16.

11. Павленко, Д. В. Влияние деформирования методом винтовой экструзии на структуру и свойства сплава ВТ1-0 в разных состояниях / Д. В. Павленко, А. В. Овчинников // Фізико-хімічна механіка матеріалів. 2015. № 1. С. 50–57.

12. Павленко, Д. В. Повышение технологической пластичности спеченных титановых сплавов / Д. В. Павленко // Процеси механічної обробки в машинобудуванні. 2015. № 15. С. 102–112.

13. Pavlenko, D. V. Vortices in Noncompact Blanks During Twist Extrusion / D. V. Pavlenko, Ya. E. Beygel’zimer // Powder Metallurgy and Metal Ceramics. 2016. Vol. 54, No 9–10. P. 517–524. https://doi.org/10.1007/s11106-0169744-9.

14. Вишнепольский, Е. В. Повышение сопротивления усталости мест концентрации напряжений в цилиндрических оболочках алмазным выглаживанием / Е. В. Вишнепольский, Г.В. Пухальская, И. Л. Гликсон // Вісник двигунобудування. 2009. № 1. С. 90–94.

15. Эльдарзаде, Э. Г. Особенности шлифования деталей из порошковых материалов на основе железа / Э. Г. Эльдарзаде, А. А. Кулиев // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2016. Т. 1, № 12. С. 154–148.

16. Папшев, Д. Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием / Д. Д. Папшев. М.: Машиностроение, 1978. 152 с.

17. Одинцов, Л. Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием / Л. Г. Одинцов. М.: Машиностроение, 1987. 328 с.

18. Грановский, Э. Г. Измерение износа алмазных выглаживателей / Э. Г. Грановский // Известия вузов. Машиностроение, 1968. № 11. С. 128–131.

19. Microstructure and Oxide Particle Stability in a Novel ODS -TiAl Alloyprocessed by Spark Plasma Sintering and Laser Additive Manufacturing / C. Kenel [et al.] // Intermetallics. 2017. Vol. 90. P. 63–73. https://doi.org/10.1016/j.intermet.2017.07.004.

20. Pavlenko, D. V. Effect of Deformation by the Method of Screw Extrusion on the Structure and Properties of ВТ1-0 Alloy in Different States / D. V. Pavlenko, А. V. Ovchinnikov // Materials Science. 2015. Vol. 51, Is. 1. P. 52–60. https://doi.org/10.1007/s11003-015-9809-9.