Разработка демпфирующих элементов и покрытий на основе полимеров для контактных поверхностей сборного осевого металлорежущего инструмента

ggtu_admin - ср, 02/27/2019 - 13:59
Цели и задачи: 


Цель - разработка композиционного материала на основе эпоксиполиэфирных смол для покрытия контактных поверхностей осевых металлорежущих инструментов, обеспечивающего повышение их работоспособности (прочности, жесткости, износостойкости)

Задачи:

Исследование влияния параметров контактных поверхностей на адгезионные свойства эпоксиполиэфирных смол. Влияние наполнителя композиционного материала на демпфирующие свойства сопряжений. Разработать композиционный материал на основе эпоксиполиэфирных смол для покрытия контактных поверхностей металлорежущего инструмента, провести анализ его структуры и физико-механических параметров. Проанализировать качество технологии контактных поверхностей элементов режущих инструментов по стабильности их параметров. Исследовать физико-механические характеристики материала покрытия и влияния на них силовых и термических воздействий, моделирующих условия резания. Исследовать влияние композиционного покрытия контактных поверхностей на жесткость, прочность и износостойкость режущих инструментов. Разработать технологии получения композиционных материалов и технологии нанесения покрытий.

Актуальность (решаемые проблемы): 

Повышение производительности и качества обработки деталей в машиностроении в значительной степени определяется работоспособностью металлорежущего инструмента. В условиях современного производства широко используется режущий инструмент, в котором в качестве режущих элементов используется дорогостоящий материал. Повышение стойкости и прочности инструмента, приводит к снижению расхода дефицитного материала, что является важным для экономики Беларуси. В республике применением полимерных материалов в различных областях народного хозяйства занимается ряд институтов и университетов. В результате разработаны новые материалы с различными физико-механическими свойствами. Однако недостаточно исследованы материалы, которые можно использовать в качестве тонких демпфирующих покрытий на базовые поверхности осевых режущих инструментов.

Краткое описание создаваемой научно-технической продукции: 

Разработана методика анализа качества контактирующих поверхностей и состава покрытия на основе эпоксидных смол с абразивным  наполнителем, позволяющая учитывать особенности топографии и оптимизировать составы композиционных материалов. Установлено влияние содержания эпоксидной смолы, абразивного наполнителя и его зернистости на адгезионную прочность на отрыв и сдвиг.

Разработана методика анализа демпфирующих свойств композиционных материалов на основе эпоксидных смол с абразивным наполнителем, позволяющая оптимизировать составы композиционных материалов. Установлено влияние содержания эпоксидной смолы, абразивного наполнителя и его зернистости на демпфирующие свойства. В результате выполненных исследований были созданы 3-D модели зон обработки осевым инструментом, отражающие условия резания. Получены расчетные модели для анализа напряжений с использованием метода конечных элементов. При этом были выделены контактирующие поверхности и созданы участки сменных многогранных пластин с композиционными полимерными покрытиями. Созданы технологии формирования композиционных материалов. Разработана математическая модель формирования материала минимальной пористости. Разработана технология нанесения композиционных покрытий на базовые грани сменных многогранных пластин, позволяющая сократить сроки подготовки пластин.

Область применения результатов НИОКР: 

Композиционные материалы будут использоваться в качестве покрытий для контактных поверхностей сборного осевого металлорежущего инструмента.

Технические преимущества по отношению к лучшим отечественным и зарубежным аналогам: 

Проведенные испытания осевых инструментов с нанесенными на них разработанными покрытиями, в производственных условиях позволили установить, что износостойкость и прочность инструментов увеличилась в 1,4 раза.

Экономические преимущества: 

Использование разработанного композиционного материала в качестве покрытия на контактные поверхности сборного осевого металлорежущего инструмента повышает стойкость и прочность инструмента, позволяет снизить расходы на дорогостоящие материалы, обеспечивает сокращение энергоресурсов.

Потенциальные потребители создаваемой научно-технической продукции: 

Предприятия машиностроительного направления Республики Беларусь.

Контактная информация: 

УО "Гомельский государственный технический университет"
Научный руководитель
Михайлов Михаил Иванович, заведующий кафедрой "Металлорежущие станки и инструменты", доктор технических наук
Тел.: +375 232 40 11 28
E-mail: mihailov@gstu.by