Сотрудники кафедры «Химия и технология полимерных и композиционных материалов» Самарского политеха Александр Гречухин и Нурлан Ахмедов вместе со студентом Владиславом Титовым под руководством заведующего кафедрой доктора технических наук Ильи Нечаева создают новые высокоточные полировальные инструменты для ультразвуковой обработки различных материалов. В таких инструментах ресурсоемкость больше, чем в импортных.
Сам ультразвук не способен ничего отполировать. Для этого существуют разнообразные приспособления, которые передают ультразвуковые колебания от специального генератора к полируемому материалу. Такие инструменты и разрабатывают ученые Политеха.
Они выглядят как палочки шириной в сантиметр, длиной 10 см и толщиной 5 мм, изготовленные из композиционных материалов. Состоят из абразива – мелкодисперсных твёрдых частиц (алмаз, корунд), которые полируют обрабатываемую поверхность, полимерной связки – вещества, играющего роль связующего, и различных технологических добавок – неорганических наполнителей, улучшающих физико-механические свойства инструмента. В качестве связующего для абразивных частиц может выступать, например, бакелитовая смола.
– Первым делом мы экспериментальным путём вырабатываем оптимальный состав «полировщиков», изменяя процентное содержание связки и наполнителя, – говорит Нурлан Ахмедов. – Мы ищем такое соотношение, при котором инструменты не рассыпаются при лёгком внешнем воздействии и не «мажут» обрабатываемую поверхность.
В ходе работы была также оценена абразивная способность материала для изготовления полировального инструмента. Для этого инженеры проводили триботехнические испытания инструментов – подвергали их трению, например, о подшипниковые кольца, взвешивали до и после испытаний. Уже проведено примерно 50 экспериментов. На основании полученных результатов ученые выбрали оптимальный состав и изготовили демонстрационные образцы полировального инструмента типа «супералмазный камень». Эта разработка существенно превосходит импортные аналоги.
– Ресурс работы нашего инструмента оказался на 30 процентов больше, чем у зарубежных образцов, за счёт того, что абразивные зёрна фракцией 14 – 10 микрон распределены по всему объёму стержня, – говорит Илья Нечаев. – Из-за этого происходит постоянное обновление рабочей поверхности, тогда как в импортных инструментах абразив используется только в качестве напыления на основу.
В ходе экспериментов учёные пришли к выводу, что благодаря уникальным свойствам полимерной связки инструментам можно придать различную форму. Например, можно изготавливать инструменты с хвостовиком, позволяющим закреплять его в держателе.
Результаты исследования политеховцев опубликованы в сборнике трудов XXIV Всероссийской научно-технической конференции «Наука. Промышленность. Оборона» 2023 года.