The Influence of Technological Modes of Forming the Surface, Close to Juvenile and Ultrafine Powders with a High-Speed Method in a Cryogenic Environment

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. The paper describes the research results of technological modes for high-speed processing of billets with the aim of obtaining juvenile surfaces and ultrafine powders. Methods of research. As technological factors, the presence/absence of liquid nitrogen in the treatment zone, the rate of revolution of grinding disk, the longitudinal feed, the characteristics of the abrasive tool, and the physical and mechanical characteristics of the materials being processed are taken. As response functions, when considering the influence of technological factors, foreign impurities are taken on the treated surface, the particle size of the powder and the wear of the abrasive tool. All the studies were carried out on the following materials: sintered-hard alloy VK-8, tool steel R-18, brass L63, aluminum alloy D16, ferromagnet M2500NMC1 and neodymium magnet N45M. A scanning electronic microscope Jeol JSM-5700 was used in the studies. The method of planning a two-factor experiment was used to obtain the ratio connecting the size of powder particles with technological factors. Results and discussion. The presence of liquid nitrogen in the processing area allows keeping the surface clean, preventing its oxidation and the appearance of abrasive wear products on it. The processing of viscous materials becomes possible only with the use of liquid nitrogen. The dispersion of the billet at grinding disc rate of revolution higher than 100 m/s leads to a sharp decrease in the particle size of the resulting powder. The use of a feed of less than 1 mm/min in the processing of billets is optimal in terms of the particle size of the powder obtained and the wear of the abrasive tool. The tensile strength of materials is the only parameter considered by physicomechanical characteristics of materials that affects the particle size.

About the authors

Y. V. Titov

Email: tyrin-88@mail.ru
Assistant; Omsk State Technical University, 11 Mira ave., Omsk, 644050, Russian Federation; tyrin-88@mail.ru

R. U. Kamenov

Email: renatkamenov@mail.ru
Omsk State Technical University, 11 Mira ave., Omsk, 644050, Russian Federation; renatkamenov@mail.ru

D. Belan

Email: Baltazar.13@mail.ru
Ph.D. (Engineering), Associate Professor; Omsk State Transport University, 35 Prospekt Marksa, Omsk, 644046, Russian Federation; Baltazar.13@mail.ru

A. I. Zinkin

Email: az@sibtmk.ru
LLC "SibTochMash", 55 (build. 2) Mira ave., Omsk, 644077, Russian Federation; az@sibtmk.ru

References

  1. Molitor P., Barron V., Young T. Surface treatment of titanium for adhesive bonding to polymer composites: a review // International Journal of Adhesion and Adhesives. – 2001. – Vol. 21, iss. 2. – P. 129–136. – doi: 10.1016/S0143-7496(00)00044-0.
  2. Handbook of adhesives and surface preparation: technology, applications and manufacturing / ed. by S. Ebnesajjad. – 1st ed. – Amsterdam: William Andrew/Elsevier, 2011. – 450 p. – ISBN 978-1-4377-4461-3. – doi: 10.1016/C2010-0-65918-9.
  3. Roberts R.W. Generation of clean surfaces in high vacuum // British Journal of Applied Physics. – 1963. – Vol. 14, N 9. – P. 537–543. – doi: 10.1088/0508-3443/14/9/301.
  4. Jona F. Preparation and properties of clean surfaces of aluminum // Journal of Physics and Chemistry of Solids. – 1967. – Vol. 28, iss. 11. – P. 2155–2158: 2159–2160. – doi: 10.1016/0022-3697(67)90239-9.
  5. A practical excimer laser-based cleaning tool for removal of surface contaminants / H.K. Park, C.P. Grigoropoulos, W.P. Leung, A.C. Tam // IEEE Transactions on Components, Packaging, and Manufacturing Technology: Part A. – 1994. – Vol. 17, iss. 4. – P. 631–643. – doi: 10.1109/95.335050.
  6. Preparation of atomically clean surfaces of selected elements: a review / R.G. Musket, W. McLean, C.A. Colmenares, D.M. Makowiecki, W.J. Siekhaus // Applications of Surface Science. – 1982. – Vol. 10, iss. 2. – P. 143–207. – doi: 10.1016/0378-5963(82)90142-8.
  7. X-ray photoelectron studies of the reaction of clean metals (Mg, Al, Cr, Mn) with oxygen and water vapour / J.C. Fuggle, L.M. Watson, D.J. Fabian, S. Affrossman // Surface Science. – 1975. – Vol. 49, iss. 1. – P. 61–76. – doi: 10.1016/0039-6028(75)90328-3.
  8. Muktepavela F., Maniks J. Mechanical properties and accommodation processes on metallic interfaces // Nanostructured Materials. – 1998. – Vol. 10, iss. 3. – P. 479–484. – doi: 10.1016/S0965-9773(98)00090-7.
  9. Muktepavelaa F., Manikaa I., Mironovsb V. Structure and mechanical properties of Al–B composite powder // Materials & Design. – 1997. – Vol. 18, iss. 4–6. – P. 257–259. – doi: 10.1016/S0261-3069(97)90061-3.
  10. Qureshi A.T. Silver nanoparticles as drug delivery systems: Dr. of philosophy diss. – Louisiana, 2013. – 173 p. – Identifier: etd-11052013-124819.
  11. Karkare M. Nanotechnology: fundamentals and applications. – New Delhi: I.K. International Publishing House, 2008. – 252 p. – ISBN-10: 8189866990. – ISBN-13: 978-8189866990.
  12. Koçak A., Karasu B. General evaluations of nanoparticles // El-Cezerî Journal of Science and Engineering. – 2018. – Vol. 5, N 1. – P. 191–236.
  13. Nanoengineered colloidal inks for 3D bioprinting / C.W. Peak, J. Stein, K.A. Gold, A.K. Gaharwar // Langmuir. – 2018. – Vol. 34, iss. 3. – P. 917–925. – doi: 10.1021/acs.langmuir.7b02540.
  14. Preparation of multi-component powder of any high solids process / Yu. Titov, D. Rechenko, I. Tsarenko, I. Petrov // Scientific-Technical Conference "Innovations in Engineering": Proceedings. – Burgas, 2015. – P. 27–29.
  15. Unit engineering of solid materials complex powder production by high speed process / Yu. Titov, D. Rechenko, I. Tsarenko, I. Petrov // 2nd Scientific Congress "Innovations in engineering": Proceedings. – Varna, 2016. – P. 41–42.
  16. Филимонов Л.Н. Высокоскоростное шлифование. – Л.: Машиностроение, 1979. – 248 с.
  17. Патент 146455 Российская Федерация, МПК B 22 F 9/04. Устройство для получения металлических порошков / А.Ю. Попов, Д.С. Реченко, Ю.В. Титов, К.К. Госина, Р.У. Каменов. – № 2014119229/02; заявл. 13.05.2014; опубл. 10.10.2014, Бюл. № 28. – 3 с.
  18. Scanning electron microscopy and X-Ray microanalysis / J.I. Goldstein, D.E. Newburu, P. Echlin, D.C. Joy, C. Fiori, E. Lifshin. – 1st ed. – New York; London: Springer US Publ., 1981. – 673 p. – ISBN 978-1-4613-3275-6. – eISBN 978-1-4613-3273-2. – doi: 10.1007/978-1-4613-3273-2.
  19. Бакуль В.Н. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента. – М.: Машиностроение, 1975. – 296 с.
  20. Справочник по алмазной обработке металлорежущего инструмента / В.Н. Бакуль, И.П. Захаренко, Я.А. Кункин, М.З. Мильштейн; под общ. ред. В.Н. Бакуль. – Киев: Технiка, 1971. – 208 с.
  21. Борисенко Н.И., Чичиро Е.А. Износостойкий твердый сплав ВК8УДП для подшипников скольжения и режущего инструмента // Материалы Международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров». Секция 9 «Техническая физика». – М.: МГТУ «МАМИ», 2010. – С. 18–24.
  22. ГОСТ 19265–73. Прутки и полосы из быстрорежущей стали. Технические условия. – Введ. 01.01.75. – М.: Изд-во стандартов. – 23 с.
  23. Пачурин Г.В. Сопротивление усталости при разных температурах отожженной и упрочненной латуни Л63 // Международный журнал экспериментального образования. – 2014. – № 3, ч. 1. – С. 119–126.
  24. Шаклеина А.В. Микроструктура и механические свойства алюминиевого сплава Д16 при нагружении в коррозионной среде: автореф. дис. … канд. техн. наук. – Тюмень, 2010. – 18 с.
  25. Саврук Е.В., Смирнов С.В., Климов А.С. Модификация поверхности Mn-Zn-феррита пучком низкоэнергетических электронов // Доклады ТУСУР. – 2012. – № 2 (26), ч. 2. – С. 172–174.
  26. Влияние термической обработки на магнитные свойства и структуру магнитов типа (Nd,Pr)-(Tb,Dy,Gd)-(Fe,Co,Al,Cu,Re)-B // О.А. Ариничева, А.С. Лилеев, А.А. Лукин, М. Райзнер, А.С. Старикова, Е.М. Семенова / Известия РАН. Серия физическая. – 2013. – Т. 77, № 10. – С. 1387–1390.
  27. Васильев Е.В. Повышение производительности алмазного шлифования твердосплавных изделий и ресурса кругов выбором оптимальных схем и режимов шлифования и характеристики круга: дис. … канд. техн. наук. – Омск, 2005. – 169 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).