tumnigИзвестия высших учебных заведений. Нефть и газOil and Gas Studies0445-01083033-8174Industrial University of Tyumen10.31660/0445-0108-2020-1-106-113tumnig-822Research ArticleМАШИНЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И ОБУСТРОЙСТВО ПРОМЫСЛОВMACHINERY, EQUIPMENT AND FIELD CONSTRUCTIONПластическая прочность режущих частей инструментов из СТМ при точении жаропрочных сплавовPlastic strength of cutting parts of tools from STM when there is turning heat-resistant alloysБелозёровВ. А.BelozerovV. A.

Белозёров Владимир Анатольевич - кандидат технических наук, доцент кафедры технологии машиностроения.

Тюмень.

Vladimir A. Belozerov - Candidate of Engineering, Associate Professor at the Department of Technology of Machine Building, Industrial University of Tyumen.

Tyumen.

belozerov48@mail.ruТемпельЮ. А.TempelYu. A.

Темпель Юлия Александровна - ассистент кафедры технологии машиностроения.

Тюмень.

Yulia A. Tempel - Assistant at the Department of Technology of Machine Building, Industrial University of Tyumen.

Tyumen.

belozerov48@mail.ruТюменский индустриальный университетРоссияIndustrial University of TyumenRussian Federation20202503202001106113Copyright © Белозёров В.А., Темпель Ю.А., 20202020Белозёров В.А., Темпель Ю.А.Belozerov V.A., Tempel Y.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tumnig.tyuiu.ru/jour/article/view/822

Рассматривается моделирование физико-химического процесса ползучести, определяющего пластическую прочность режущих частей при вершинах инструментов из СТМ. Процесс ползучести связан с явлениями диффузии и диффузионным износом инструмента из СТМ в зоне квазихрупкого перехода (то есть температурного перехода инструментальных СТМ от хрупкого к пластическому состоянию при высоких температурах резания) при тонком точении жаропрочных сплавов и сталей. Точение жаропрочных сплавов при высоких температурах резания, соответствующих квазихрупкому переходу, позволяет проводить процесс обработки на сверхвысоких скоростях резания, что расширяет области применения инструментов из СТМ.

Создана математическая модель изнашивания и разрушения режущей части при вершине инструмента и СТМ вследствие явлений диффузии в процессе тонкого точения жаропрочного сплава.

The article is devoted to the modeling of physical and chemical creep process, which determines the plastic strength of cutting parts at the vertices of the tools from STM. The creep process is associated with the phenomena of diffusion and diffusion wear of the tool from STM in the zone of quasi-brittle transition (that is, the temperature transition of tool STM from brittle to plastic state at high cut-ting temperatures) with thin turning of heat-resistant alloys and steels. Turning of heat-resistant alloys at high cutting temperatures, corresponding to the quasi-brittle transition, allows the machining process at ultra-high cutting speeds, which expands the application of tools from STM. We have created mathematical model of wear and destruction of the cutting part at the top of the tool and STM due to diffusion phenomena in the process of thin turning of a heat-resistant alloy.

точениежаропрочные сплавыдиффузионный износпластическая прочностьинструменты из СТМturningheat-resistant alloysdiffusion wearplastic strengthtools from STMReferencesПодураев В. Н. Технология физико-химических методов обработки. – М.: Машиностроение, 1985. – 264 с.Poduraev, V. N. (1985). Tekhnologiya fiziko-khimicheskikh metodov obrabotki. Moscow, Mashinostroenie Publ., 264 p. (In Russian).Лоладзе Т. Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. – М.: Машиностроение, 1982. – 320 с.Loladze, T. N. (1982). Prochnost' i iznosostoykost' rezhushchego instrumenta. Moscow, Mashinostroenie Publ., 320 p. (In Russian).Белозёров В. А., Утешев М. Х. Моделирование процесса ползучести и энергия активации при диффузионном износе режущей части инструмента из СТМ // Научно-технические проблемы и прогнозирование надежности и долговечности конструкций и методы их решения. Труды VI Междунар. конф. – СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2005. – С. 70–72.Belozerov, V. A., & Uteshev, M. Kh. (2005). Modelirovanie protsessa polzuchesti i energiya aktivatsii pri diffuzionnom iznose rezhushchey chasti instrumenta iz STM. Nauchno-tekhnicheskie problemy i prognozirovanie nadezhnosti i dolgovechnosti konstruktsiy i metody ikh resheniya. Trudy VI Mezhdunarodnoy konferentsii. St. Petersburg, St. Petersburg Polytechnic University Publ., pp. 70-72. (In Russian).Бокштейн Б. С. Диффузия в металлах. – М.: Металлургия, 1978. – 248 с.Bokshteyn, B. S. (1978). Diffuziya v metallakh. Moscow, Metallurgiya Publ., 248 p. (In Russian).Креймер Г. С. Прочность твердых сплавов. – 2-е изд. – М.: Металлургия, 1971. – 248 с.Kreymer, G. S. (1971). Prochnost' tverdykh splavov. 2nd edition. Moscow, Metallurgiya Publ., 248 p. (In Russian).Васин С. А., Верещака А. С., Кушнер В. С. Резание металлов: Термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании: учебник для технических вузов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Е. Баумана, 2001. – 447 с.Vasin, S. A., Vereshchaka, A. S., & Kushner, V. S. (2001). Rezanie metallov: Termomekhanicheskiy podkhod k sisteme vzaimosvyazey pri rezanii: uchebnik dlya tekhnicheskikh vuzov. Moscow, Bauman Moscow State Technical University Publ., 448 p. (In Russian).Кушнер В. С. Термомеханическая теория процесса непрерывного резания пластичных материалов. – Иркутск: Издательство Иркутского ун-та, 1982. – 180 с.Kushner, V. S. (1982). Termomekhanicheskaya teoriya protsessa nepreryvnogo rezaniya plastichnykh materialov. Irkutsk, Irkutsk University Publ., 180 p. (In Russian).Nekrasov R. Yu., Starikov A. A., Korchuganov M. A. Performance Assessment of Carbide Tooling under Thermal and Loading Conditionds // Applied Mechanics and Materials. – 2014. – Vol. 682. – P. 414–417. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.682.414Nekrasov, R. Yu., Starikov, A. A., & Korchuganov, M. A. (2014). Performance Assessment of Carbide Tooling under Thermal and Loading Conditionds. Applied Mechanics and Materials, 682, 414-417. (In English). DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.682.414Diagnostics of cut-layer deformation and rational tool loading in numerically controlled lathes / R. Yu. Nekrasov [et al.] // Russian Engineering Research. – 2014. – Vol. 34, Issue 12. – P. 826–828. DOI: 10.3103/S1068798X14120181Nekrasov, R. Yu., Putilova, U. S., Nekrasov, Yu. I., Starikov, A. I., & Kharitonov, D. A. (2014). Diagnostics of cut-layer deformation and rational tool loading in numerically controlled lathes. Russian Engineering Research, 34(12), pp. 826-828. (In English). DOI: 10.3103/S1068798X14120181Nekrasov R. Yu., Soloviev I. V., Putilova U. S. Laser Interferometry Method of Stress Determination in Loaded Cutting Tool Parts // Applied Mechanics and Materials. – 2015. – Vol. 698. – P. 537–541. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.698.537Nekrasov, R. Yu., Soloviev, I. V., & Putilova, U. S. (2015). Laser Interferometry Method of Stress Determination in Loaded Cutting Tool Parts. Applied Mechanics and Materials, 698, pp. 537-541. (In English). DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.698.537Numerical studies to determine spatial deviations of a work piece that occur when machining on CNC machines / R. Yu. Nekrasov [et al.] // MATEC Web of Conferences. – 2017. – Vol. 129. – Available at: https://doi.org/10.1051/matecconf/201712901072.Nekrasov, R. Yu., Tempel, Yu. A., Tempel, O. A., Solovyov, I. V., & Starikov, A. I. (2017). Numerical studies to determine spatial deviations of a work piece that occur when machining on CNC machines. MATEC Web of Conferences, 129. (In English). Available at: https://doi.org/10.1051/matecconf/201712901072Белицкий М. Я., Гайдаренко Ф. Л., Баталин Г. И. Контактные взаимодействия нихрома Х20Н80 с нитридом бора // Порошковая металлургия. – 1976. – № 12. – С. 31–39.Belitskiy, M. Ya., Gaydarenko, F. L., & Batalin, G. I. (1976). Kontaktnye vzaimodeystviya nikhroma KH20N80 s nitridom bora. Soviet Powder Metallurgy and Metal Ceramics, (12), pp. 31-39. (In Russian).Адлер Ю. П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. – М.: Наука, 1976. – 279 с.Adler, Yu. P., Markova, E. V., & Granovskiy, Yu. V. Planirovanie eksperimenta pri poiske optimal'nykh usloviy. Moscow, Nauka Publ., 279 p. (In Russian).Налимов В. В., Чернова А. Н. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. – М.: Наука, 1965. – 340 c.Nalimov, V. V., & Chernova, A. N. (1965). Statisticheskie metody planirovaniya ekstremal'nykh eksperimentov. Moscow, Nauka Publ., 340 p. (In Russian).Nekrasov R. Yu., Starikov A. I., Soloviev I. V. Simulation of Technological Systems for Diagnosis and Management Machining with CNC // Applied Mechanics and Materials. – 2015. – Vol. 770. – P. 617–621. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.770.617Nekrasov, R. Yu., Starikov, A. I., & Soloviev, I. V. (2015). Simulation of Technological Systems for Diagnosis and Management Machining with CNC. Applied Mechanics and Materials, 770, pp. 617-621. (In English). DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.770.617Старков В. К. Физика и оптимизация резания металлов. – М.: Машиностроение, 2009. – 640 с.Starkov, V. K. (2009). Physics and optimization of cutting of materials Moscow, Mashinostroenie Publ., 640 p. (In Russian).Lomova O. S. Mathematical modeling of structural changes in the surfaces of work pieces with thermal perturbations in the process of grinding // Omsk Scientific Bulletin. – 2013. – № 2–120. – P. 95–98.Lomova, O. S. (2013). Mathematical modeling of structural changes in the surfaces of work pieces with thermal perturbations in the process of grinding. Omsk Scientific Bulletin, (2-120), pp. 95-98. (In English).Моделирование систем и процессов: учебник для академического бакалавриата / В. Н. Волкова [и др.]; под ред. В. Н. Волковой. - М.: Юрайт, 2014. - 592 с.Volkova, V. N., Kozlov, V. N., Lypar', Yu. I., Firsov, A. N., Chernen'kaya, L. V., Gorelova, G. V., & Paklin, N. B. (2014). Modelirovanie sistem i protsessov. Moscow, Urait Publ., 592 p. (In Russian).Белозеров В. А., Силич А. А., Утешев М. Х. Термомеханическая модель процесса тонкого точения жаропрочных сплавов инструментами из СТМ // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 2014. – № 4. – С. 91–94.Belozerov, V. A., Silich, A. A., & Uteshev, M. H. (2014). Thermomechanical model of the process of fine turning of heat-resistant alloys by tools from STM. Higher educational institutions news. Neft' i gaz, (4), pp. 91-94. (In Russian).Белозеров В. А., Утешев М. Х., Калиев А. Н. Сверхскоростное точение жаропрочных сплавов инструментами с двухслойными пластинами из композиционных СТМ // Наука и технологии. Тезисы докладов XXXIII Всеросс. конф. по проблемам науки и технологий. – Миасс, 2013. – С. 38.Belozerov, V. A., Uteshev, M. Kh., & Kaliev, A. N. (2013). Sverkhskorostnoe tochenie zharoprochnykh splavov instrumentami s dvukhsloynymi plastinami iz kompozitsionnykh STM. Nauka i tekhnologii. Tezisy dokladov XXXIII Vserossiyskoy konferentsii po problemam nauki i tekhnologiy. Miass, p. 38. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.