Точність обробки металевих деталей збільшена вдвічі.

Дослідження опубліковано у журналі Russian Engineering Research. Дослідження отримало фінансування Російського наукового фонду.

Відновлення пошкоджених металевих деталей здійснюється за допомогою порошкової лазерної наплавки – це процес, при якому на поверхню деталі наноситься порошок металу, який потім розплавляється лазером. Таким чином, створюється покриття з високою міцністю та зносостійкістю.

Проте після наплавки з деталі потрібно усунути нерівності на поверхні та отримати потрібну форму. Для цього використовують дротову електроерозійну обробку. Її перевага в порівнянні з іншими методами полягає в тому, що вона не створює механічного тиску на заготовку і дозволяє працювати зі складними, тонкими та крихкими деталями – шестернями, ріжучими інструментами, елементами двигунів, хірургічними інструментами та імплантатами. Це також вимагає обробки високого ступеня точності.

Вчені Пермського Політеху перевірили ефективність дротової електроерозійної обробки та змоделювали обробку деталей газотурбінного двигуна. Зразки виготовлялися з титанових сплавів та сталі, на них методом наплавки додатково нанесені порошки титану та міді.

«Виявилося, що на місці з'єднання металів утворюється похибка – нерівна «ступенька». Її розмір залежав від того, наскільки сильно різняться фізичні властивості взаємодіючих металів. Наприклад, між сплавом і порошком титану «ступенька» складала 0,02 метра, а у з'єднанні сталі та міді, більш неоднорідного за властивостями, – 0,06 метра. Такий дефект може зіпсувати готовий виріб», – пояснює Тимур Абляз, директор Вищої школи авіаційного двигунобудування ПНІПУ, кандидат технічних наук.

Вчені Пермського Політеху розробили рекомендації, які підвищують точність дротової електроерозійної обробки. Спочатку потрібно ретельно вибрати підходящий кут нахилу дроту. Обробку краще проводити в два етапи, причому другий має бути менш жорстким. Точність роботи можна прогнозувати за допомогою попереднього математичного моделювання.

Для перевірки своїх висновків політехніки провели повторне моделювання, а потім провели експеримент. Обробили сплав сталі та міді в трьох варіантах: без урахування рекомендацій, з двома проходами та з корекцією кута дроту. І модель, і практика показали, що запропоновані методи знижують похибку обробки вдвічі.

Рекомендації вчених Пермського Політеху дозволять суттєво підвищити точність дротової електроерозійної обробки металевих виробів. Це допоможе уникнути дефектів і нерівностей поверхні, а також підвищить якість деталей зі складною геометрією – двигунів, прес-форм, шестерень та імплантів.