ШЕРОХОВАТОСТЬ ЛИТЫХ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ (ГАЗАРОВ) ПРИ ОБРАБОТКЕ РЕЗАНИЕМ

 

Карпов В.Ю. (НМетАУ, г.Днепропетровск, Украина)

Бедин А.С., Толстенко А.В. (ДГАУ, г.Днепропетровск, Украина)

 

The article describes the influence of factors of the cutting process on the roughness of molded porous materials.

 

Развитие современной промышленности требует новые материалы и технологии. Это относится и к пористым металлам и материалам. Такие металлы используются давно, но их свойства подробно не изучены и не всегда удовлетворяют необходимым требованиям. Так основные недостатки пенометаллов – закрытые поры, что не позволяет использовать их в качестве фильтров, сепараторов и т.д. [1]. Изотропность их свойств не позволяет их использовать как облегченные конструкционные материалы. В связи с этим большой интерес представляют анизотропные литые пористые материалы с регулируемой пористостью – газары [2].

Газары получают направленной кристаллизацией и имеют четко выраженную анизотропию свойств. Изменяя параметры процесса возможно управление размерами и ориентацией  пор. Наиболее просты в изготовлении  газары с размером пор 100-200 мкм.

Полученные заготовки газаров подвергаются обработке. Для обеспечения точности размеров образцов и высокого качества обрабатываемой поверхности применяется обработка резанием. Цель проведенного исследования - изучение шероховатости поверхности образцов от следующих факторов мехобработки резанием: скорость резания, поперечная подача, используемая смазочно-охлаждающая жидкость.

Механическая обработка осуществлялась отрезным резцом из быстрорежущей стали Р6М5К5 . Испытания проводились на образцах медных газаров высотой 5 мм и диаметром 20 мм с аксиальными порами среднего диаметра – 20 мкм. В работе использовался полное факторное планирование эксперимента. Исследовалось влияние на шероховатость обрабатываемой поверхности скорости резания, поперечной подачи, смазочно-охлаждающих жидкостей. Шероховатость поверхности образцов измерялась профилометром (модель 296). Для оценки влияния указанных факторов и математического описания результатов использовалась модель первого порядка. Значения выбранных уровней варьируемых факторов даны в таблице 1. Матрица планирования эксперимента представлена в таблице 2.

 

Таблица 1 – Уровни варьируемых факторов

Факторы	Скорость резания, м/мин	Поперечная подача, мм/об	Смазочно-охлаждающая жидкость
Верхний уровень	78,5	0,1	Индустриальное масло (И20)
Нижний уровень	31,4	0,05	Водный раствор мыла

 

Таблица 2 – Матрица планирования эксперимента

№ опыта	Х0	Х1	Х2	Х3	Шероховатость Ra, мкм
1	+	+	+	+	2,97
2	+	_	+	+	2,30
3	+	+	_	+	4,23
4	+	_	_	+	2,27
5	+	+	+	_	2,11
6	+	_	+	_	0,89
7	+	+	_	_	5,87
8	+	_	_	_	1,90

 

Каждый опыт повторялся трижды. Для получения коэффициентов регрессии использовали полный факторный эксперимент 2³ . После расчета всех коэффициентов уравнение выглядит следующим образом:

R_a=2,82+0,98Х₁-0,75Х₂+0,13Х₃-0,51Х₁Х₂-0,32Х₁Х₃+0,44Х₂Х₃+0,18Х₁Х₂Х₃   (1)

  Измерение среднего арифметического отклонения профиля обработанной поверхности медного газара (R_a) при подачах 0,05-0,1 мм/об, скоростях резания 78,5-31,4 м/мин и при использовании смазочно-охлаждающих жидкостей двух составов (водный раствор мыла, масло) позволило сделать следующие выводы:

1.Скорость резания в исследуемом интервале оказывает наибольшее влияние на шероховатость обрабатываемой поверхности.

2. Наименьшее влияние на шероховатость обработанной поверхности оказывают исследуемые смазочно-охлаждающей жидкости.

3. Наряду с линейными эффектами значимыми оказались и взаимодействия Х₁Х_2, Х₂Х₃ и Х₁Х_3, причем взаимодействия Х₂Х₃ и Х₁Х₃ противоположны по своим эффектам.

Список использованных источников

1.    Mahdi Divandari  Metal Foams // Iran University of Science and Technology, 2006, 240 р.

2.    Карпов В.Ю., Шаповалов В.И., Карпов В.В. Водород – легирующий элемент эвтектических сплавов – газаров // Тезисы международной конференции ВОМ-2007, Донецк, - 2007, май 21 -25. - С. 577-580.