Размер
A A A
Цвет
Ц Ц Ц Ц Ц
Разрядка
ИИ И И И И
Изображения
нет Ч/Б Цв.
08 декабря 2019 | неделя нечетная
19 Марта 2018
Наука

Юрий Иванов защитил кандидатскую диссертацию по оптимизации технологических параметров сверления отверстий в пакетах из углепластиков и титановых сплавов

Сотрудник ИРНИТУ Юрий Иванов успешно защитил кандидатскую диссертацию на тему «Оптимизация технологических параметров сверления отверстий в пакетах из углепластиков и титановых сплавов». Результаты диссертационной работы использованы при разработке и внедрении технологии стыковки консольной части крыла с центропланом нового самолета МС-21.

Работа выполнена по специальности «Технология машиностроения» под руководством д. т. н., заведующего кафедрой технологии и оборудования машиностроительных производств Андрея Пашкова. Официальными оппонентами стали д. т. н., главный технолог АО «АэроКомпозит» (г. Москва) Андрей Громашев и д. т. н., профессор кафедры технологии машиностроительных производств Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева-КАИ (г. Казань) Юрий Катаев.

Актуальность темы научного исследования Юрия Иванова заключается в том, что в течение последних лет стремительно растет доля композиционных материалов (КМ) в машиностроении. Эти материалы обладают высокими физико-механическими и эксплуатационными характеристиками, их применение позволяет получать изделия с набором свойств, которыми не обладают традиционные материалы.

С помощью КМ в машиностроении можно решить такие задачи, как повышение прочности, коррозионной стойкости, снижение веса, уменьшение радиолокационной заметности и т.д. При этом цена производства деталей, по сравнению с металлами, уменьшается из-за снижения доли механической обработки и увеличения коэффициента использования материала. Механические свойства КМ можно адаптировать для конкретного применения путем изменения расположения армирующих элементов и за счет изменения пропорции «армирующие элементы/связующее».

Большое распространение в машиностроении получили композиционные материалы с полимерной матрицей (ПКМ) на основе углерода или углепластики. Этот материал отличается высокими показателями прочности, упругости и малой плотностью. Среди металлических сплавов используемых совместно с ПКМ наибольшее применение находят алюминиевые и титановые сплавы. Одной из важнейших задач при сборке является получение надежных соединений деталей выполненных из ПКМ с деталями из металлических сплавов. Такие сочетания материалов называют смешанными пакетами. В подавляющем большинстве соединения выполняют путём установки соединительных элементов в предварительно обработанные отверстия. Надежность этих соединений, прежде всего, зависит от параметров качества поверхности и точности отверстий, снижение которых может привести к высоким контактным нагрузкам, снижению ресурса и разрушению.

На сегодняшний день в промышленности обозначена проблема повышения эффективности процессов механической обработки методом снятия стружки как с самих ПКМ, так и их конструктивных сочетаний с металлическими материалами. ПКМ, и титановые сплавы считаются труднообрабатываемыми и требуют использования специальных режимов обработки и дорогостоящего режущего инструмента. При обработке имеет место высокий расход инструмента по причине быстрого износа.

Для испытаний Юрий Иванов использовал образцы в виде трехслойных пакетов, конструктивно-подобные стыку консоли крыла и центроплана самолета МС-21. Смешанный пакет состоял из наружных листов титанового сплава толщиной 6 мм и внутреннего слоя ПКМ толщиной 16 мм.

В качестве режущего инструмента было выбрано сверло диаметром 12 мм фирмы Sandvik Coromant (PRECORP) с режущими вставками из поликристаллического алмаза, использовалось сверло диаметром 12 мм.

Важно отметить, что в рамах совместного комплексного проекта ПАО «Корпорация «Иркут» и ИРНИТУ «Автоматизация и повышение эффективности процессов изготовления и подготовки производства изделий авиатехники нового поколения» был разработан ряд сверл для обработки отверстий в пакетах, содержащих ПКМ и титановые сплавы для выполнения операции стыковки консолей крыла с центропланом МС-21.

«Одним из разработанных инструментов является сверло с параболической режущей кромкой. За счет того, что режущие кромки сверла сопрягаются с кромками направляющих ленточек под определенным углом, при резании не образуется тонких стружек, приводящих к возникновению вибраций, что обеспечивает низкие значения шероховатости. Данное сверло с параболической заточкой защищено патентом РФ на полезную модель.Второй модификацией инструмента являются ступенчатые сверла. Конструктивное решение ступенчатого сверла по результатам опытно-промышленных испытаний признано пригодным для обработки отверстий 9-го квалитета точности и использовано при стыковке агрегатов в производстве», - пояснил Юрий Иванов.
На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований аспирант разработал методику выбора рациональных режимов резания при сверлении отверстий в пакетах «титан-композит», обеспечивающих повышение качества, точности и производительности процесса сверления. Оптимальные режимы резания, предложенные исследователем, обеспечивают повышение производительности процесса в 2,4 раза.

Среди основных результатов показано, что лучшим решением для повышения точности и качества обработки отверстий в смешанных пакетах является совмещение прорывных инструментальных разработок с научно обоснованным назначением режимов резания, учитывающим особенности данных материалов. Молодой ученый выявил, что отказ от применения при сверлении смазочно-охлаждающих технологических средств, хотя бы в минимальных количествах, снижает точность отверстий и их качество в слое титанового сплава в два и более раз по каждому из параметров, при этом шероховатость отверстий в ПКМ практически не изменяется.

Как подчеркивает научный руководитель диссертационного исследования Андрей Пашков, основным достоинством работы Юрия Иванова является комплексный характер результатов, имеющих научную новизну и практическую значимость. Научная работа отражена в восьми публикациях. В журналах рекомендуемого ВАК перечня молодой ученый опубликовал пять статей.

«Юрий Иванов успешно справился с поставленными перед ним задачами. Диссертационная работа представляет собой законченное исследование, в результате которого получены выводы, имеющие теоретическое и практическое значение для машиностроения. Автор проявил себя как целеустремленный исследователь, способный самостоятельно и эффективно решать самые сложные научные и технологические задачи. Разработанные сверла признаны пригодными для производства, инструментальные решения запатентованы», - сообщил А. Пашков.

Отметим, что результаты диссертационной работы Юрий Иванов докладывал на Международной молодежной научной конференции в 2012 году (КНИТУ им. Туполева, г. Казань), на III Международном форуме «Инженеры будущего – 2013» (п. Большое Голоустное, 2013 год), на Международном семинаре «Прогрессивные технологии, стратегии обработки и инструмент» в 2014 году (г. Иркутск), на IV Международной научно-практической конференции «Системы управления жизненным циклом изделий: актуальные проблемы, исследования, опыт внедрения и перспективы развития» (г. Ульяновск), на Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в машиностроении и металлургии» (КВЦ «ВертолЭкспо», г. Ростов-на-Дону).


 

март
2018
пн
вт
ср
чт
пт
сб
вс
3
4
8
9
10
11