PROBLEMS AND SOLUTIONS OF COMPOSITE MACHINING BY ELECTRO-DIAMOND METHODS FOR MATERIALS BASED ON ZIRCONIUM DIBORIDE

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Problematic issues related to the development, machinability and application of new high-strength ceramic materials are viewed. Such materials possess high hardness comparable to the hardness of abrasive materials. Therefore, it makes difficult to produce such materials using traditional techniques. To solve this problem, we have proposed the modernization of the PP 600F machine with the implementation of combined electro-diamond processing of high-strength ceramic materials with diamond wheels on a binder metal. The modernization provides for the development of special components and structures of a current collector, a cathode for straightening a circle, a circuit for a technological current source and constructive solutions for automatic control of the straightening current. Based on the results of the study, rational cutting modes have been established to guarantee the quality of products made of high-strength composite materials. The experiments were performed with standard techniques using optical and electron microscopy. The tasks were solved taking into account the study of diamond wheels flow density on a metallic binder, as well as forces, power, cutting temperature, defects on the surface of the grinding wheel and the machined product. The solution for controlling the cutting capacity of a grinding wheel and the conditions of their operation in the self-sharpening mode is shown. Based on the stabilization of cutting power, the self-sharpening mode of diamond wheels on a metallic binder and grinding modes are switched on:Vgwh = 35 m/s; Spr = 0.5.1.5 m/min; Spr = 0,5…1,5 m/min; Spop = 0,02…0,05 mm/dv.stroke ipr = 0,2…0,6 A/cm2; itr = 4…6A/cm2. Using the example of grinding zirconium diboride with an A C 6 diamond wheel with a grain size of 125/100 in these modes, it guarantees the absence of micro, macro cracks, and the roughness of the machined surface within 0.2…0.4 microns.

About the authors

Andrey Romanovich Yanyushkin

Email: andreyyanyushkin@gmail.com

Dmitriy Vladimirovich Lobanov

I.N. Ulyanov Chuvash State University

Email: lobanovdv@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-4273-5107

Aleksandr Sergeevich Yanyushkin

Email: yanyushkin@brstu.ru
professor, doctor of technical sciences

Vladimir Vladimirovich Skripnyak

National Research Tomsk State University

ORCID iD: 0000-0003-2238-5856

Vladimir Al'bertovich Skripnyak

National Research Tomsk State University

ORCID iD: 0000-0001-7162-3983

References

  1. Крутский Ю.Л, Гудыма Т.С., Дюкова К.Д., Кузьмин Р.И., Крутская Т.М. Дибориды некоторых переходных металлов: Свойства, область применения и методы получения, Ч. 2. Дибориды хрома и циркония (обзор) // Известия вузов. Черная металлургия. 2021. Т. 64. № 6. С. 395–412.
  2. Bakshi S. D., Basu B., Mishra S. K. Microstructure and mechanical properties of sinter-HIPed ZrO2–ZrB2 composites // Composites. 2006. Part A 37. P. 2128–2135.
  3. Microstructure and mechanical properties of ZrB2–Nb composite / X. Sun.,W. Han, P. Hu [et. al] // Int. Journal of Refractory Metals & Hard Materials. 2010. Vol. 28. P. 472–474.
  4. Preparation of ZrB2 based hybrid composites reinforced with SiC whiskers and SiC particles by hot-pressing /D. Chen, L. Xu, X. Zhang [et.al] // Int. Journal of Refractory Metals & Hard Materials. 2009. Vol. 27. P. 792–795.
  5. Guo S.-Q. Densification of ZrB2-based composites and their mechanical and physical properties: A review //Journal of the European Ceramic Society. 2009. Vol. 29. P. 995–1011.
  6. Степанов И.А., Скрипняк В.А., Андриец С.П и др. Исследование закономерностей уплотнения наноструктурной керамики на основе диборида циркония при горячем прессовании//Ядерная физика и инжиниринг. 2011. Т. 2. No 3. С. 1–16.
  7. Скрипняк В.А., Скрипняк Е.Г., Ваганова И.К., Янюшкин А.С., Скрипняк В.В., Лобанов Д.В. Механические свойства наноструктурной керамики на основе диборида циркония// Известия высших учебных заведений. Физика. 2012. Т. 55. No 7/2. С. 119–123.
  8. Лобанов Д.В., Янюшкин А.С., Рычков Д.А., Петров Н.П. Организация инструментального хозяйства при обработке композиционных материалов // СТИН. 2010. № 11. С. 2–4.
  9. Рычков Д.А., Скрипняк В.А., Янюшкин А.С., Лобанов Д.В. Разработка технологии подготовки режущего инструмента для обработки слоистых композиционных материалов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2014. № 2 (63). С. 6–13.
  10. Макаров В.Ф., Волковский А.А., Сабирзянов А.И. Повышение производительности и качества обработки композиционных материалов на основе выбора и рационального применения абразивного инструмент // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2020. № 9 (111). С. 40–48.
  11. Киричек А.В., Федонин О.Н., Хандожко А.В., Жирков А.А., Соловьев Д.Л., Баринов С.В. Гибридные технологии и оборудование аддитивного синтеза изделий // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2022. № 8(134). С. 31–38.
  12. Смоленцев В.П., Ненахов Н.Н., Извеков А.А., Стародубцев И.Г. Аддитивные технологии изготовления инструмента для комбинированных методов обработки // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2022. № 7(133). С. 3–8.
  13. Смоленцев В.П., Кириллов О.Н., Извеков А.А. Расширение области использования в машиностроении комбинированных наукоемких технологий // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2024. Т. 20. № 2. С. 188–192.
  14. Болдырев А.И., Усов С.В., Болдырев А.А., Мандрыкин А.В. Экспериментальные исследования технологических возможностей электрохимического формообразования // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2014. Т. 10. № 3-1. С. 120–122.
  15. Янюшкин А. С. Технология электроалмазного затачивания режущих инструментов и методы ее реализации: монография / А. С. Янюшкин. Старый Оскол: ТНТ, 2013. 336 с.
  16. Пат. 2304504 RU, МПК В24В53/00, В23Н3/00. Метод автоматического управления процессом непрерывной электрохимической правки круга и устройство для его осуществления / А. С. Янюшкин, А. А. Сурьев и др.; патентообладатель Братский гос. ун-т. 2010. Заявл. 31.01.05; опубл. 20.08.07, Бюл. 23.
  17. Лобанов Д.В., Янюшкин А.С. Технология инструментального обеспечения производства изделий из композиционных неметаллических материалов: Монография / Тонкие наукоемкие технологии. Старый Оскол. 2012. 296 с.
  18. Янюшкин А.С., Лобанов Д.В., Батаев В.А., Архипов П.В., Медведева О.И. Исследования работоспособности алмазных кругов при обработке композиционных материалов // Системы. Методы. Технологии. 2010. № 3 (7). С. 87–91.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».