Разработка Пермских Политехников поможет повысить износостойкость сложного оборудования

В каких случаях наличие макрорельефа на   рабочих поверхностях изделия не вредит конструкции, а, напротив, помогает сократить износ деталей из-за трения? Если макрорельеф   на поверхности заполнен смазывающими веществами. Именно такой метод борьбы с износом используется в высоконагруженных изделиях специального назначения, таких как строительная техника или оборудование для нефтедобычи. Зачастую маслоудерживающий рельеф в виде канавок наносится на поверхность используемых материалов с помощью специализированного алмазного или твердосплавного инструмента, что является экономически и технологически нерациональным. Ученые Пермского Политеха нашли способ обойти эти ограничения с помощью применения технологии электроэрозионной обработки с применением электродов полученных технологией 3D-печати. Работа выполнена в рамках Программы академического стратегического лидерства «Приоритет-2030».

В статье, опубликованной в журнале «Materials» (№15, 2022г.), представлены результаты эксперимента ученых ПНИПУ по созданию текстурированных поверхностей с помощью отпечатанного на 3D-принтере электрода-инструмента.

Поскольку требуемый размер канавок минимален, для их нанесения необходим стержневой острозаточенный инструмент. Он подвержен интенсивному износу, образованию сколов на режущей части, что ведет к снижению точности требуемого рельефа. В результате применение такой технологи обходится довольно дорого и не позволяет создавать точный рисунок, тогда как его форма и глубина, сложность рельефа являются основными требованиями при создании маслоудерживающих канавок на поверхности ответственных изделий.

Используя метод послойного наложения, ученые Пермского Политеха создали металлический инструмент с требуемым рельефом торцевой поверхности. Для проведения эксперимента были изготовлены электроды разной формы. С их помощью ученым удалось перенести на выбранную поверхность заданный узор со сложной макро- и микрогеометрией.

— Полученные экспериментальные данные позволили нам обеспечить на обрабатываемой поверхности изделия маслоудерживающие канавки с развитой текстурой макро и микрогеометрии.  Показано, что применение выращенного электрода позволяет не только обеспечить требуемый макрорельеф  на малогабаритных участках рабочих поверхностей изделия, без применения лезвийного стержневого инструмента, но и создать микрорельеф внутри канавок, способствующий дополнительному эффекту удерживания смазывающего вещества. Так как технология электроэрозионной обработки позволяет обрабатывать токопроводящие материалы независимо от их физико-механических характеристик, то применение выращенных электродов-инструментов позволит существенным образом расширить технологические возможности данного процесса, — рассказал ведущий научный сотрудник Центра аддитивных технологий,  доцент кафедры инновационных технологий машиностроения, кандидат технических наук Тимур Абляз .

Своим исследованием разработчики доказали, что произведенный методом послойного наложения электроинструмент эффективен для создания необходимой шероховатости. Это значит, что с его помощью можно улучшить водостойкость деталей и износостойкость поверхностей.

Для справки:

Пермский Политех стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн рублей. «Приоритет 2030» является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель — формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60 % — региональные университеты.