УКРАЇНА, 04074, м.Київ, вул.Автозаводська,2,
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М.Бакуля НАН України
Лабораторія №19
Тел. (+38 044) 430 35 18, Факс (+38 044) 430 35 29
E-mail: wheel@ism.kiev.ua

ОСНОВНІ НАУКОВІ НАПРЯМКИ ДІЯЛЬНОСТІ

• Розвиток наукових основ створення новітніх технологій механообробки металів і неметалів абразивним інструментом із НТМ.
• Розробка методів і технології застосування інструменту із НТМ в базових галузях промисловості.
• Інструментальне забезпечення технологій механообробки інструментами із НТМ.

Переможець Всеукраїнського конкурсу-виставки "Кращий вітчизняний товар року" в номінації "Наука"

• Порошки кубічного нітриду бору широкого діапазону зернистостей для високопродуктивної обробки металів і сплавів.
• Високопродуктивні алмазні інструменти для обробки кераміки та скла.
• Круги шліфувальні з кубічного нітриду бора (кубоніта) для шліфування та заточки бурякорізальних ножів.

 

ІНСТРУМЕНТАЛЬНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТЕХНОЛОГІЙ ВИСОКОПРОДУКТИВНОГО ШЛІФУВАННЯ ІНСТРУМЕНТАЛЬНИХ ТА КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ

Відрізні круги форми 1А1	Відрізні круги форми 1А1
Шліфувальні круги форми 11	Кулі з кераміки
Шліфувальні круги форми 6A2Т	Шліфувальні круги форми 1E1
Алмазні круги форми 6А2-SS діаметром 400…500 мм	Алмазні круги форми 1А1 діаметром 400…500 мм

 

ТЕХНОЛОГІЯ АЛМАЗНОГО ШЛІФУВАННЯ ДЕТАЛЕЙ ТИПУ «ШАР» ІЗ КОНСТРУКЦІЙНОЇ КЕРАМІКИ

Схема абразивної обробки деталей типу «Шар»	Шари із карбіду бору
Нова кінематика формування сферичної поверхні	Клапани скважених насосів для ви добудування нафти

Технологія забезпечує:

• Обробку деталей типу «Шар» діаметром 8-100 мм із карбіду бору, карбіду кремнію, нітриду кремнію, твердих сплавів, технічної кераміки та композиційних матеріалів.
• Забезпечити показники прицезійної обробки керамічних шарів: відхилення від сферичної форми – 0,3-0,6 мкм; шор кість поверхні Ra – 0,05…0,06 мкм.

 

ТЕХНОЛОГІЯ АЛМАЗНО-АБРАЗИВНОЇ ОБРОБКИ ПОЛІМЕРНИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ

Імітаційна модель об````ємної будови одношарового алмазно-абразивного інструмента	Механізм формування поверхневого шару при алмазно-абразивній обробці полімерних композиційних матеріалів полягає в тому, що поверхневий шар матеріалу під дією механічних напружень, теплоти і окислювальних процесів деструктується і механодиспергується, його глибина залежить від швидкості різання і подачі та змінюється від 20 до 200 мкм.
Вплив подачі на оброблюваність полімерних композиційних матеріалів ●– 1A1R ● – 1A1RSS/C1, ● – 1A1RSS/C2 1 – углепластик ЭЛУР 2 – органостеклопластик Т10-80	Механіка контактної взаємодії алмазного зерна з оброблюваним матеріалом: 1 – алмазне зерно; 2 – зв’язка; 3 – оброблювальний матеріал.	Термограма взаємодії алмазного порошку АС15 400/315 з полімером
Алмазно-абразивний інструмент для обробки полімерних композиційних матеріалів	Режими різання Шорсткість Rz, мкм 20 - 30 30 - 40 V, м/с 30 - 40 S, м/с 0,04 – 0,08 0,08 – 0,15 t, мм 4,00 – 15,00 15,00 – 20,00 Зернистість алмазів 200/160 – 315/250 400/315 – 630/500 Оптимізація режимів різання при алмазно-абразивній обробці полімерних композиційних матеріалів Rz= CRz1ν–0,46s0,37t0,15d0,98D–0,14 Rz2 = CRz2 ν –0,46 s 0,39 t 0,15 d 0,98 D –0,14 Θ1 = С i υ 0,23 s0,15 δ 0,24 d-0,20 D-0,33 Θ 2 = С j υ 0,41 s0,24 δ 0,31 d-0,31 D-0,36

 

КОНЦЕПТУАЛЬНА МОДЕЛЬ ІНТЕНСИФІКАЦІЇ ПРОЦЕСІВ ШЛІФУВАННЯ

Функціональні ріжучі поверхні алмазних кругів

На основі вирізнення основного фактору впливу кінематики абразивного різання забезпечує ефект вібропрецесії шліфувальної системи. Це дозволяє за рахунок врахування інтегральної взаємодії функціональних елементів технологічної системи досягти продуктивності абразивного різання в межах 5000-10000 мм2/хв.

Поверхні різання, що сформовані при =5 мкм (а) та Аа=50 мкм (б)

Кінематична модель прецесійного руху

Кінематична схема шпиндельного вузла

 

Техніко-економічні показники процесів шліфування інструментальних матеріалів кругами із НТМ Техніко-економічні показники Одиниці вимірювання Величина показника плануємий базовий Продуктивність шліфування (по показнику добутку подач) Sпоп х Sпод, мм/пдв.х. х м/хв 0,5…1,5 0,2…0,3 Питомі витрати НТМ мг/см3 10…15 20…30 Коефіцієнт зниження енергоємкості процесу абразивної обробки Кє 1,5 1,0 Коефіцієнт підвищення стійкості інструментальних матеріалів Кст 1,3 1,0 Шероховатість обробленої поверхні по параметру R а мкм 0,10…0,20 0,20…0,30

 

ТЕХНОЛОГІЯ ЛАЗЕРНОГО ТЕРМОДЕФОРМАЦІЙНОГО СПІКАННЯ АЛМАЗВМІЩУЮЧИХ КОМПОЗИТІВ ІЗ НАДТВЕРДИХ МАТЕРІАЛІВ

Схема лазерного термодеформаційного спікання	Пристрій для лазерного спікання відрізних алмазних кругів

 

Технологія забезпечує:

• Збільшення продуктивності в 10 і більше разів
• Забезпечення твердості робочого шару інструменту 300-10000 МПа
• Виключення витрат на прес-формі>
• Виготовлення абразивного інструментів з одно- та багатошаровими поверхнями із НТМ

 

КЕРАМО-ПОЛІМЕРНІ КОМПОЗИТИ ДЛЯ ШЛІФУВАЛЬНОГО ІНСТРУМЕНТУ З НАДТВЕРДИХ МАТЕРІАЛІВ

а)		Шліфувальні інструменти з НТМ форми 1
б)
Структура композитів: а – закордонний аналог; б – розроблений.		Структура лінійного силоксанового полімеру
Кінетика полімеризації силоксанового полімеру, наповненого порошком КВ 63/50 при температурі — 473 (1), 523 (2), 573 (3)	Залежність ступеня конденсації силоксанового полімеру від температури термообробки: 1 – силоксановый полімер, модифікований іонами Na+, Zr4+; 2 – силоксановый полімер, модифікований іонами Li+, Zr4+; 3 – силоксановый полімер, модифікований іонами ДО+, Zr4+.

ЛАЗЕРНЕ СПІКАННЯ ІНСТРУМЕНТАЛЬНИХ КОМПОЗИТІВ
ІЗ НАДТВЕРДИХ МАТЕРІАЛІВ

 

Інструментальні композити Технологічні режими лазерного спікання Wp , Вт/м2 d0 , мм V , м/хв. Cu -алмаз (2,0…3,4)· 107 5…6 0,8…2,0 Cu - Sn -алмаз (1,4…2,0)· 107 8…10 0,8…2,0 Cu - Sn - Co -алмаз 2,0· 107 6…8 1,8…2,5 ПС12НВ KC1 - Co -алмаз 5,1· 107 5…6 0,8…1,2 XTH - Co -алмаз 5,1· 107 6…8 0,8…1,2
a)	b)
Дисперсність структури композитів при термічному (а) та лазерному (б) спіканні
Лазерна обробка нагрівання алмазів АС125Т 500/400, АС160 400/315, АС125 425/300 при часі дії 0,2…0,4 с до температури 1200…1500 0.С не призводить до їх термічного руйнування.

 

Вплив лазерного нагрівання на міцність синтетичних алмазів

Розподілення алмазних зерен інструментальному композиті при лазерному спіканні		Плівка кобальту на поверхні алмазного зерна АС 125Т 500/400 при лазерному спіканні (товщина 180-400 А)