В Пермском Политехе нашли способ сверлить композиты без разрушений

За счет малого веса, высокой устойчивости к коррозии и высоким температурам полимерные композиты значительно превосходят металлические сплавы по механическим свойствам. Сегодня из композиционных материалов создаются различные изделия в коммерческой и военной аэрокосмической отрасли, в транспортной промышленности от гоночных автомобилей до водоплавающих средств специального назначения, в спортивных и развлекательных отраслях от бейсбольных бит до гоночных велосипедов, а также в медицине. Имея множество преимуществ, полимерный материал не поддается сварке, единственным вариантом для их скрепления является их механическое соединение с использованием крепежных элементов и клея. Для заклепок и небольших крепежных деталей путем сверления изготавливаются отверстия, которые, как ни странно, приводят к различным дефектам изделия. Ученые Пермского Политеха провели сравнительный анализ влияния режущего инструмента на качество получаемых отверстий и нашли способ, который позволяет создавать отверстия с полным отсутствием расслоения материала. Предложенная стратегия сверления обеспечит импортозамещение и получение отверстий высокого качества в различных областях применения полимерных композиционных материалов.

Исследование опубликовано в сборнике статей IV Международного научно-исследовательского конкурса, состоявшегося 20 марта 2022 года в городе Пенза. Разработка выполнена в рамках Программы академического стратегического лидерства «Приоритет-2030».

Во время эксперимента использовался композиционный материл на основе препрега углепластика, содержащий ткань кремнеземную и клеевые пленки. В качестве режущего инструмента было выбрано твердосплавное сверло с покрытием TiAlN с подрезными кромками и сверло твердосплавное с покрытием TiAlN стандартное спиральное.

— Проведенный анализ шероховатости поверхности отверстий показал, что при использовании сверла с подрезными кромками получается более чистая поверхность, чем у отверстий, полученных стандартным сверлом. Это объясняется в первую очередь тем, что у сверла с подрезными кромками более острая режущая кромка, — поделился аспирант кафедры инновационных технологий машиностроения Егор Демиденко .

— Сверло с подрезными кромками позволяет добиться наилучшего качества получаемых отверстий ввиду почти полного отсутствия расслоения на выходе. Применение стратегии резания за проход с двухэтапным уменьшением подачи позволяет добиться снижения машинного времени обработки отверстий за счет сокращения числа циклов ввода/вывода инструмента из отверстия. В работе показано, что режущий инструмент должен обладать особенными специальными элементами, обеспечивающими высокие технологические показатели обработанных поверхностей - остроту режущих кромок, перспективные инструментальные материалами с повышенными физико-механическими свойствами, характеризуемые высокой износостойкостью, — сообщил профессор кафедры инновационных технологий машиностроения, доктор технических наук Валентин Свирщев .

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.