Вплив алмазного суперфінішування на шорсткість поверхні антифрикційних композитних деталей з відходів силумінів для пост-друкарського устаткування

Тетяна Анатоліївна Роїк; Олег Анатолійович Гавриш; Юлія Юріївна Майстренко; Кшиштоф Ямрозяк; Адам Курзава

doi:10.20535/2077-7264.2(84).2024.308609

Автор(и)

Тетяна Анатоліївна Роїк НН ВПІ КПІ ім. Ігоря Сікорського, Україна https://orcid.org/0000-0002-4930-0173
Олег Анатолійович Гавриш НН ВПІ КПІ ім. Ігоря Сікорського, Україна https://orcid.org/0000-0002-1961-3267
Юлія Юріївна Майстренко НН ВПІ КПІ ім. Ігоря Сікорського, Україна http://orcid.org/0000-0002-8169-4328
Кшиштоф Ямрозяк Wrocław University of Science and Technology, Польща http://orcid.org/0000-0002-9887-0578
Адам Курзава Wrocław University of Science and Technology, Польща

DOI:

https://doi.org/10.20535/2077-7264.2(84).2024.308609

Ключові слова:

композит, силумінові відходи, суперфінішування, алмазний брусок, зернистість шліфувального кругу, зв’язка, режими різання, шорсткість, післядрукарські машини

Анотація

У статті наведено результати досліджень впливу режимів тонкого суперфінішування брусками з синтетичних алмазів на формування параметру шорсткості Ra поверхонь зразків з нових антифрикційних композитів на основі промислових шліфувальних відходів силумінів — алюмінієвих сплавів АК7, АК12М2, АК21М2,5Н2,5, що призначені для оснащення вузлів післядрукарської техніки. Визначено вплив зернистості алмазних брусків, типу матеріалу зерна алмазу, типу зв’язки інструменту і основних режимів різання на параметри шорсткості Ra поверхонь оброблення силумінових композитів для деталей післядрукарських машин. суперфінішування виконувалось на прецизійному суперфінішному верстаті FR-250 фірми Foster (США), із застосуванням мастильно-охолоджуючи рідини. Для суперфінішування використовувались алмазні бруски на основі мікропорошків синтетичного алмазу (АС) зернистістю 40, 28, 20, 10, 7 та 3 мкм. Як зв’язка застосовувались металеві зв’язки М2-01, М2-08, керамічні К3-01, СК4 та органічні зв’язки В2-01 і В2-07. Встановлено, що зі зменшенням зернистості суперфінішних алмазних брусків (3‒40 мкм) параметри шорсткості Ra поверхні оброблення зменшується. Показано, що зі збільшенням швидкості обертання деталі V_д та швидкості поздовжньо-зворотних переміщень V_п.з. суперфінішного алмазного бруска вздовж осі зразка шорсткість поверхні оброблення погіршується (параметр Ra зростає на 10‒15 %). Цей факт пов’язаний з інтенсифікацією режимів різання у відповідності до загальних положень теорії абразивного оброблення. Мінімальні параметри шорсткості Ra поверхневої зони оброблення, які забезпечують задоволення вимог до якості поверхонь тертя післядрукарських машин, можуть бути отримані при застосуванні дрібнозернистих брусків з алмазів синтетичних (АС) зернистістю 3‒7 мкм на органічній зв’язці та при застосуванні наступних технологічних режимів різання при алмазному суперфінішуванні: швидкість обертання деталі V_д = 80‒120 м/хв; швидкість поздовжньо-зворотних переміщень бруска V_п.з. = 0,5‒1,0 м/хв; питомий тиск брусків q₀ = 0,9‒1,1 МПа, амплітуда коливань брусків А = 3,0‒5,0 мм; інтенсивне застосування мастильно-охолоджуючої рідини. Отримані результати досліджень з надтонкого алмазного суперфінішування нових видів композитів на основі шліфувальних відходів силумінів для антифрикційних деталей дозволяють істотно поліпшити стабільність і надійність роботи вузлів тертя післядрукарської техніки завдяки можливості отримання високих параметрів шорсткості поверхонь композитних деталей.

Біографії авторів

Тетяна Анатоліївна Роїк, НН ВПІ КПІ ім. Ігоря Сікорського

д-р техн. наук, проф., кафедра технології поліграфічного виробництва, член редколегії збірника наукових праць «Технологія і техніка друкарства»

Олег Анатолійович Гавриш, НН ВПІ КПІ ім. Ігоря Сікорського

д-р техн. наук, проф.

Юлія Юріївна Майстренко, НН ВПІ КПІ ім. Ігоря Сікорського

канд. техн. наук, доц., кафедра репрографії

Кшиштоф Ямрозяк, Wrocław University of Science and Technology

доктор наук, професор

Адам Курзава, Wrocław University of Science and Technology

канд. техн. наук, доцент

Посилання

Kyrychok, P. O., Roik, T. A., Havrysh, O. A., Maistrenko, Yu. Yu., & Oliinyk, V. H. (2024). Prohresyvni tekhnolohii syntezu i tonkoi obrobky novykh antyfryktsiinykh kompozytnykh detalei dlia vuzliv drukarskykh mashyn. ch. 1 [Progressive technologies of synthesis and fine processing of new antifriction composite parts for components of printing machines. Part 1]. Kyiv: Vydavnychyi dim ‘ArtEk’. 268 p. Retrieved from https://ela.kpi.ua/handle/123456789/65033 [in Ukrainian].

Havrysh, A. P., Roik, T. A., Havrysh, O. A., Kyrychok, P. O., Vitsiuk, Yu. Yu., & Oliinyk, V. H. (2021). Shlifuvannia i dovodka znosostiikykh antyfryktsiinykh kompozytnykh detalei drukarskykh mashyn. ch. 3. [Grinding and finishing of wear-resistant antifriction composite parts of printing machines. Part 3]. Kyiv: Vydavnychyi dim ‘ArtEk’, 202 p. Retrieved from https://ela.kpi.ua/handle/123456789/41909 [in Ukrainian].

Chumak, A. O., Melniichuk, Yu. O., & Klymenko, S. A. (2022). Osoblyvosti finishnoi obrobky robochykh elementiv rizalnykh instrumentiv iz polikrystalichnoho kubichnoho nitrydu boru hrupy BL [Features of working cutting tools elements’ finishing from polycrystalline cubic boron nitride of group BL]. Tekhnichna inzheneriia, 1(89), 55‒61. DOI: 10.26642/ten-2022-1(89)-55-61 [in Ukrainian].

Novikov, M. V., Shepeliev, A. O., Klymenko, S. A., & Lavrinenko, V. I. (2005). Tekhnolohii mekhanoobrobky instrumentamy z nadtverdykh materialiv i tverdykh splaviv u INM im. V.M. Bakulia NAN Ukrainy [Technologies of machining with tools from superhard materials and hard alloys at the V. M. Bakul Institute of Superhard Materials of the National Academy of Sciences of Ukraine]. Protsesy mekhanichnoi obrobky v mashynobuduvanni, 2, 91‒100. Retrieved from https://library.ztu.edu.ua/e-copies/Zbirnyk/Process_obrobky_2/91.pdf [in Ukrainian].

Klimenko, S., Manokhin, A., Belousova, N., Kheifets, M., Zakiev, I., Kolmakov, A., & Nasakina, E. (2017). Mechanical properties of surface layer of cutting elements from polycrystalline superhard composites based on cubic boron nitride. Mechanics and Advanced Technologies, 79(1), 108‒114. Retrieved from https://doi.org/10.20535/2521-1943.2017.79.99428 [in English].

Havrysh, A. P., Roik, T. A., Melnyk, O. O., & Vitsiuk, Yu. Yu. (2015). Vplyv almaznoho superfinishuvannia na yakist poverkhon detalei zi znosostiikykh kompozytiv na osnovi aliuminiiu [Influence of diamond superfinishing on the quality of surfaces of parts made of wear-resistant composites based on aluminum]. Naukovi Visti NTUU ‘KPI’, 1, 58–65 [in Ukrainian].

Fesenko, A. V., Yevsiukova, F. M., Slipchenko, S. Ye., & Lynnyk, O. I. (2022). Pidvyshchennia efektyvnosti finishnoi mekhanichnoi obrobky [Increasing the efficiency of finishing mechanical processing]. Visnyk NTU ‘KhPI’, 1(5), 33‒43. DOI: 10.20998/2079-004X.2022.1(5).05. Retrieved from http://library.kpi.kharkov.ua/files/Vestniki/1_2022_texnologiy_mash.pdf [in Ukrainian].

Deng H., & Xu, Z. (September, 2019). Dressing methods of superabrasive grinding wheels: A review. Elsevier. Journal of Manufacturing Processes, Vol. 45, 46˗69. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2019.06.020.

Hashimoto, F., Yamaguchi, H., Krajnik, P., Wegener, K., Chaudhari, R., Hoffmeister, H.-W., & Kuster, F. (2016). Abrasive fine-finishing technology. Elsevier. CIRP Annals. — Manufacturing Technology, Vol. 65, Issue 2, 597‒620. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2016.06.003.

Brinksmeier, Е., Mutlugünes, Y., Klocke, F., Aurich, J. C., Shore, Р., & Ohmori, Н. (2010). Ultra-precision grinding. Elsevier. CIRP Annals, Vol. 59, Issue 2, 652–671. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2010.05.001.

Roik, T. A., & Vitsiuk, Yu. Yu. Kompozytsiinyi znosostiikyi material na osnovi aliuminiiu [Composite wear-resistant material based on aluminum] // Patent 128695 Ukraine. Publish 10.10.2018 [in Ukrainian].

Havrysh, A. P., & Melnychuk, P. P. (2004). Finishna almazno-abrazyvna obrobka mahnitnykh materialiv [Finish diamond-abrasive processing of magnetic materials]. Zhytomyr: Zhytomyr. derzh. tekhnol. un-t, 551 p. Retrieved from http://www.ukrbook.net/litopys/Knigki/2005/Lk_9_05.pdf [in Ukrainian].

Novikov, M. V. (2006). Abrazyvni materialy [Abrasive materials]. Entsyklopediia Suchasnoi Ukrainy. Kyiv: Instytut entsykloped. dosl. NAN Ukrainy. Retrieved from http://esu.com.ua/search_articles.php?id=42203 [in Ukrainian].

Klymenko, S. A. (2018). Naukovo-tekhnichni problemy mekhanichnoi obrobky instrumentamy z nadtverdykh materialiv: stan i perspektyvy [Scientific and technical problems of mechanical processing with tools from superhard materials: status and prospects]. Visnyk NAN Ukrainy, 9, 45‒52. https://doi.org/10.15407/visn2018.09.045 [in Ukrainian].

Nengru, T., Genyu, C., Zhuoming, L., Fengrong, L., Yi, W., & Wei, Z. (2024). Laser dressing of fine-grained metal-bonded diamond grinding wheels with concave surface. Elsevier. Optics & Laser Technology, Vol. 175, 1‒14. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2024.110812. Retrieved from https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0030399224002706.

Brinksmeier, E., Heinzel, C., & Bleil, N. (2009). Superfinishing and grind-strengthening with elastic bonding system. Elsevier. Journal of Materials Processing Technology, Vol. 209, Issue 20, 6117–6123. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2009.08.027.

Mazur, M. P., & al. (2020). Osnovy teorii rizannia materialiv [Basics of the theory of cutting materials]. Lviv: Novyi Svit, 2000, 471 p. Retrieved from http://ns2000.com.ua/wp-content/uploads/2019/11/Osnovy-teorii-rizan.mater.pdf [in Ukrainian].

(1996). Tribology. Elsevier Ltd. https://doi.org/10.1016/B978-0-7506-1198-5.X5000-0.

Kuzmenko, A. H., & Dykha, O. V. (2005). Doslidzhennia znosokontaktnoi vzaiemodii zmashchenykh poverkhon tertia [Research on wear-contact interaction of lubricated friction surfaces]. Khmelnytskyi: KhNU, 183 p. Retrieved from http://lib.khnu.km.ua/inf_res/avtory_HNU/Dyha.htm [in Ukrainian].