Исследователи из Пермского Политеха смогли удвоить точность работы с металлическими элементами. Они создали рекомендации, усиливающие эффективность проволочной электроэрозионной обработки, что улучшает качество изделия, предотвращает образование дефектов и неровностей, и особенно полезно для деталей со сложной формой, таких как двигатели, пресс-формы, шестерни и имплантаты.
Обработка металла необходима во многих промышленных сферах, чтобы формы изделий соответствовали их функциональности, влияя на прочность и долговечность конструкций. Сложности возникают при работе с деталями, которые имеют замысловатую геометрию, тонкие стенки или малы размеры, как, например, компоненты авиационных двигателей, медицинские имплантаты или хирургические инструменты.
Такие изделия требуют высокой точности и аккуратности при обработке. Проволочная электроэрозионная техника применяется для этого, удаляя лишний материал с помощью серий электрических разрядов, которые идут через тонкую проволоку. Специалисты из Пермского Политеха улучшили этот метод, повысив его точность в два раза.
Порошковая лазерная наплавка используется для восстановления поврежденных металлических частей. Она заключается в нанесении металлического порошка на поверхность изделия и последующем его расплавлении лазером, что образует прочное и стойкое к износу покрытие.
После наплавки необходимо устранить неровности поверхности и придать детали желаемую форму. Проволочная электроэрозионная обработка, благодаря отсутствию механического давления на заготовку, подходит для этого, поскольку она может работать с тонкими и хрупкими элементами — шестернями, резцами, компонентами двигателей и медицинскими инструментами, при этом сохраняя высокую точность.
Учёные Пермского Политеха изучали эффективность этого метода обработки на примере деталей газотурбинного двигателя. Они работали с образцами из титана и стали, дополнительно нанося на них порошок титана и меди.
«В местах стыковки металлов появилась дефектная неровность — своеобразная „ступенька“, величина которой зависит от различий в физических свойствах металлов. Это может повредить конечное изделие», — пояснил Тимур Абляз, руководитель Высшей школы авиационного двигателестроения ПНИПУ.
Чтобы минимизировать эти дефекты, исследователи разработали рекомендации. Следует подобрать оптимальный угол наклона проволоки и проводить обработку в два этапа, причем второй — с меньшим усилием. Предварительное математическое моделирование поможет предсказать точность выполнения работы.
Для подтверждения своих выводов, специалисты провели новые модели и эксперименты, обработав сталь и медь тремя методами: без рекомендаций, с двумя проходами и с коррекцией угла. Как моделирование, так и практические тесты показали, что такие подходы снижают погрешность в два раза.
Предложения учёных Пермского Политеха позволят значительно увеличить точность проволочной электроэрозионной обработки, избегая дефектов и улучшая качество изделий со сложной геометрией — двигателей, пресс-форм, шестерней и имплантатов.
