Дослідження можливості плазмово-механічної обробки деталей обладнання для суднобудування

Нечаєв, В. П. Дослідження можливості плазмово-механічної обробки деталей обладнання для суднобудування = The study of possibility of plasma-assisted machining for shipbuilding equipment parts / В. П. Нечаєв, А. О. Рязанцев // Shipbuilding & Marine Infrastructure. – 2018. – № 2 (10). – С. 199–203.Анотація. Проаналізовано результати впливу плазмової дуги на матеріал припуску заготовок із важкооброблюваних матеріалів, обґрунтовано можливості підвищення продуктивності обробки на металорізальних верстатах, описано процес плазмово-механічної обробки (ПМО). Деталі сучасного обладнання для суднобудування виготовляють зі сталей і сплавів з підвищеними механічними характеристиками, що призводить до значних труднощів під час оброблення на металорізальних верстатах. Процес оброблення супроводжується підвищеним опором різанню, високими температурами в зоні оброблення, швидкою втратою різальної здатності інструмента. Зниження негативного впливу названих факторів є можливим завдяки застосуванню високотемпературного плазмового нагрівання матеріалу зрізаного припуску. Нагрівання заготовки плазмовою дугою викликає низку явищ: збільшення здатності оброблюваного металу до пластичної деформації, зниження його міцності, виникнення системи структурних перетворень і термічних напружень у поверхневих шарах заготовки, розплавлювання поверхневого шару припуску, зміна параметрів тертя на контактних поверхнях заготовки й інструмента, температури контакту, зміна хімічного складу в поверхневих шарах. Технічний результат від використання пропонованої моделі ПМО литих і кованих злитків та заготовок із твердою ливарною кіркою або важкооброблюваних сплавів забезпечує поліпшення оброблюваності шляхом створення по всьому перетину припуску за рахунок термічного впливу, аустенітної або іншої структури, яка має значно нижчі фізико-механічні властивості, ніж вихідний матеріал заготовки. Унаслідок цього також підвищується період стійкості різального інструменту. У реальних виробничих умовах необхідно дотримуватися вимог до джерела високотемпературного плазмового нагрівання: можливість регулювання розмірів зони нагрівання, відсутність оплавлення поверхневого шару, забезпечення рівномірної глибини структурних перетворень, досягнення раціональної мікроструктури зміцненого шару. Застосування технології ПМО забезпечує підвищення продуктивності обробки заготовок з важкооброблюваних матеріалів, які використовуються в суднобудуванні, енергетичному й гірничому машинобудуванні.Abstract. In this article, an analysis of the results of the plasma arc effect on the material of the stock of hard-to-machine materials was conducted and to substantiate the possibility of increasing the productivity of their treatment on metal-cutting machine tools, and a method for implementing the plasma-assisted machining (PAM) process was described. Details of modern equipment for shipbuilding are made of steels and alloys with increased mechanical characteristics, which lead to considerable difficulties in their processing on metal-cutting machines. The processing process is accompanied by increased resistance to cutting, high temperatures in the treatment area, rapid loss of cutting power of the tool. Reducing the negative effects of these factors is possible due to the application of high-temperature plasma heating of the allowance material. The heating of the work piece with a plasma arc causes a number of phenomena: an increase in the ability of the treated metal to plastic deformation; reducing its strength; the emergence of a system of structural transformations and thermal stresses in the surface layers of the work piece; melting of the superficial layer of allowance; change of friction parameters on contact surfaces of a work piece and tool, contact temperature; change in the chemical composition in the surface layers. The technical result from the use of the proposed model of plasma-assisted machining of cast and forged ingots and work pieces with solid casting crust, or from hard-working alloys, provides an improvement in their machining through the creation of an entire inlet section, due to thermal influences, austenitic or other structure that is significantly lower physical and mechanical properties, than the source material of the work piece. As a result, the period of stability of the cutting tool also increases. In real production conditions, it is necessary to comply with the requirements for a source of high-temperature plasma heating: the ability to control the size of the heating zone; no melting of the surface layer; ensuring uniform depth of structural transformations; achieving a rational microstructure of the hardened layer. The use of technology of plasmaassisted machining provides an increase in the productivity of processing work pieces from hard-to-machine materials that are used in shipbuilding, power and mining engineering.Аннотация. Проанализированы результаты воздействия плазменной дуги на материал припуска заготовок из труднообрабатываемых материалов, обоснованы возможности повышения производительности обработки на металлорежущих станках, описан процесс плазменно-механической обработки (ПМО). Детали современного оборудования для судостроения изготавливают из сталей и сплавов с повышенными механическими характеристиками, что приводит к значительным трудностям при обработке на металлорежущих станках. Процесс обработки сопровождается повышенным сопротивлением резке, высокими температурами в зоне обработки, быстрой потерей режущей способности инструмента. Снижение негативного воздействия названных факторов возможно благодаря применению высокотемпературного плазменного нагрева материала срезанного припуска. Нагрев заготовки плазменной дугой вызывает ряд явлений: увеличение способности обрабатываемого металла к пластической деформации, снижение его прочности, возникновение системы структурных преобразований и термических напряжений в поверхностных слоях заготовки, расплавление поверхностного слоя припуска, изменение параметров трения на контактных поверхностях заготовки и инструмента, температуры контакта, изменение химического состава в поверхностных слоях. Технический результат от использования предлагаемой модели ПМО литых и кованых слитков и заготовок из твердой литейной корки или труднообрабатываемых сплавов обеспечивает улучшение обрабатываемости путем создания по всему сечению припуска за счет термического воздействия, аустенитной или другой структуры, которая имеет значительно худшие физико-механические свойства, чем исходный материал заготовки. В результате также повышается период стойкости режущего инструмента. В реальных производственных условиях необходимо соблюдать требования к источнику высокотемпературного плазменного нагрева: возможность регулирования размеров зоны нагрева, отсутствие оплавления поверхностного слоя, обеспечение равномерной глубины структурных преобразований, достижение рациональной микроструктуры укрепленного слоя. Применение технологии ПМО обеспечивает повышение производительности обработки заготовок из труднообрабатываемых материалов, используемых в судостроении, энергетическом и горном машиностроении