07 марта 2016г.
Алюминиевые порошки и крупку применяют в черной и цветной металлургиях, пиротехнике, химической и других промышленных отраслях экономики. Крупка имеет размеры до 5 мм и занимает промежуточное положение между порошком и чушкой. Она не взрывоопасна, обладает большей поверхностью и до 85% материала принимает участие в реакциях восстановления.
Производство металлических порошков может осуществляться различными способами. Часто производство порошков осуществляется распылением жидкого металла. Но все, широко применяемые в настоящее время способы производства порошков, в том числе и распыление жидкого металла, связаны с большими энергетическими затратами.
Производство порошков ротационными инструментами описаны в работах [1-3]. Получение крупки фракциями до 5 мм ранее не проводилось, поскольку это связано с применением больших подач на зуб при фрезеровании или на оборот при точении вызывающими повышенные нагрузки на систему СПИД.
На Рисунке 1 представлен процесс фрезерования чушки, закрепленной в тисках на столе станка. Ротационная фреза содержит в каждом подшипниковом узле две круглые чашки, установленные ступенчато с возможность заглубления каждой на свою глубину. На круглых лезвиях первого ряда чашек нарезаны канавки для дробления стружки по длине, с шагом для образования нужной крупки.
Второй ряд чашек либо не имеет канавок, либо они должны
быть выполнены мелкими для обеспечения зубчатого контакта с измельчаемой заготовкой и самовращения. Фрезерование на подачах
до 5 мм/зуб при толщине среза до 3 мм, выявило необходимость использования мощных станков с жестким шпиндельным узлом и механизмами подачи. Кроме того, выход годного по массе заготовки из чушки не превышает 30-40 % из-за сложности её крепления на станке.
Режущее лезвие при резании не нагревается выше 100-150 оС. При измельчении заготовки фрезерованием поверхность обработки является
плоской, поэтому возможна
установка на каждом
подшипниковом узле несколько режущих лезвий по обе его стороны с сохранением одинаковых геометрических параметров для получения
требуемого фракционного состава
крупки.
Возможно обеспечение переменных параметров измельчения как внутри каждого
ряда режущих чашек,
так и в каждом ряду. Рассев виброситом в бункере позволяет расширить технологические возможности изготовления порошков, крупки и пудры одновременно.
Измельчение заготовки на токарном
станке (Рисунок 2) ротационным резцом с канавками
на режущем лезвии определили возможность снятия им припуска
на сторону величиной 3 – 5 мм на сторону при подаче на оборот заготовки
до 3 мм. В работе
по измельчению могут участвовать 2 или 3 режущие
кромки канавки в зависимости от припуска
на обработку и подачи
резца на оборот.
Режущая кромка чашки и получаемая крупка также не нагревается выше 200 оС, что позволяет удалять крупку из зоны резания
пневмо- отсосом с гибким шлангом
в бункер с виброситом для её
разделения по фракциям. Для расширения фракций крупки каждый
проход резца можно производить на разных
подачах на оборот, припусках на обработку
и переменного шага канавок на режущем лезвии. Работа в подшипниковом узле одновременно двух чашек возможна, но изменение диаметра
заготовки при каждом проходе
резца изменяет параметры измельчения. Можно устанавливать 2 резца на токарном
станке - по обе стороны резцедержателя для повышения производительности измельчения.
По результатам испытаний получены данные
для измельчения крупных
заготовок на токарно – карусельном станке с производительностью, не уступающей распылению жидкого металла
но при значительной экономии затрат
на тепловую энергию.
Низкие температуры при ротационном резании
расширяют возможности применения нетрадиционных инструментальных материалов. В [5 - 8] разработаны составы
износостойких сплавов из легированных хромистых чугунов, из которых
можно изготавливать литой режущий инструмент и способы упрочнения такого инструмента. Режущий инструмент
из этих сплавов имеет существенные преимущества перед твердосплавным инструментом в случае,
когда температура в зоне резания не превышает
300…400 °С, а износ имеет абразивный характер [8]. Легированные хромистые чугуны могут применяться и как наплавочный материал для изготовления режущего инструмента [6, 7]. Использование данных сплавов для изготовления режущих
элементов ротационных инструментов позволит
повысить стойкость
этого инструмента при резании, а также производительность процесса.
Список литературы
1. Гатитулин М.Н. Ротационное измельчение порошков для аддитивных технологий и порошковой металлургии
/М.Н. Гатитулин, И.А. Башарин
// Вестник современной науки: Научно-теоретический журнал.
– Волгоград: Изд-во «Абсолют», 2015. – № 1. - С. 26 - 33.
2. Гатитулин М.Н. Ротационное резание ресурсобережливые технологии измельчения материалов/ М.Н. Гатитулин// Зауральский научный
вестник // Научно – инновационный журнал. – Вып. 2. – Курган: Изд-во Курганского областного союза ученых. –
С. 29 – 33.
3. Сметанин С.Д. Шаламов В.Г. Получение
порошков с частицами
заданных формы и размеров ротационным фрезерованием// Вестник машиностроения. -2013.-№10.–С.62 – 64.
4. Гатитулин М.Н. Перспективы измельчения рудных материалов ротационным инструментом /М.Н. Гатитулин, С.Д. Сметанин
//Материаловедение и термическая обработка металлов: Сб. научн.
трудов под ред. А.Н. Емелюшина, Е.В. Петроченко. - Магнитогорск, 2009.
– С. 155-157.
5.
Емелюшин А.Н. Влияние ориентировки и дисперсности карбидов
на износостойкость литого инструмента из хромистых чугунов/А.Н. Емелюшин, Н.М. Мирзаева, Д.А. Мирзаев
//Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 1983. № 4.
– С. 72-75.
6.
Емелюшин А.Н. Сравнение структуры и свойств литых и наплавленных износостойких материалов /А.Н. Емелюшин, Е.В. Петроченко, С.П. Нефедьев //Литейные процессы. 2012. № 11.
– С. 141-145.
7. Емелюшин А.Н. Формирование структуры
и свойств зоны сплавления при плазменно-порошковой наплавке покрытия
типа 250Х15Г20С / А.Н. Емелюшин,
Е.В. Петроченко, С.П. Нефедьев,
А.Н. Морозов //Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова.
2011. № 3.
– С. 70-73.
8.
Литой инструмент из хромистых
чугунов. Структура
и свойства: монография / Емелюшин А.Н., Мирзаев Д.А., Мирзаева
Н.М., Петроченко Е.В., Окишев К.Ю., Молочкова
О.С. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск гос. техн. ун-т им. Г.И. Носова, 2016.
190 с.