автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Разработка процесса электроконтактного разделения заготовок в суспензиях

На правах рукописи

Сухорукоп Николай Владимирович

щг

ГУ. х. *

язработгса процесса электроконтактного разделения заготовок в суспензиях

пециальность 05.03.01-Процессы механической и физико-технической обработки, станки и инструмент

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж-1997

Работа выполнена на Воронежском механическом заводе и на кафедре технологии машиностроения ВГТУ

Научный руководитель - докт. техн. наук, засл. изобр. РСФСР

Смолениев В.П.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, профессор

Ушомирская Л.А. (СпбГТУ) канд. техн. наук, доц. Приходько A.B. (каф. АСПМП БГТУ) Ведущая организация - Научно-исследовательский институт

технологии машиностроения г. Москва Защита диссертации состоится 16 апреля 1997г. В 14 часов в конференцзале на заседании диссертационного совета Д 063.81.06 при Воронежском государственном техническом университете. (394026, Воронеж, Московский пр. 14)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского г ос; дарственного технического университета.

Автореферат разослан/^ 1997г.

Ученый секретарь

диссертационного совета (/¡'... >/ А.И.Оолдыре

1 '

Общая характеристика работы.

АкгухШЫЮСТЬ темы. Общая экономическая ситуация в стране питала рези • повышение стоимости материмой, особенно специальных сплавов. Если . 1990 году доля материалов п себестоимости продукции не превышала 12'7 к в настоящее время этот показатель возрос до 20—25% и продолжас/ увеличиваться. Поэтому снижение потерь на разделение материалов позволяет не просто улучшить структуру затрат на изделие, но и поднять уровень его конкурентоспособности как на внутреннем так н. на внешнем рынке. Ограниченное использование немеханических методов разделения заготовок, в частности электроконтактной обработки, отсутствие оборудования, специалистов, инженерных разработок в этом направлении тормозило темпы конверсии на многих предприятиях, что ухудшило их финансовое положение в условиях резкого снижения доли госзаказов. Однако даже на тех заводах, которые применяли электроконтактную обработку, возникла трудно разрешимая проблема получения жидкого стекла, которое рацее выпускалось, в основном, в ближнем зарубежьи, но из-за большой энергоемкости процесса, вредного воздействия на человека и окружающую среду, возможности неограниченной поставки в европейские страны стоимость этого продукта неоправданно возросла, а поставки не стали обеспечивать потребности производства. Попытки снизить концентрацию жидкого стекла ниже 15% привели к. резкому снижению производительности, повышению потерь металла, большому износу инструмента и в конечном счете сделали операцию разделения неконкурентоспособной по сравнению с механической разрезкой. Возникла ситуация, при которой перспективы применения процесса электроконтактной разрезки (ЭКР) стали зависеть от возможностей создания новых сред, позволяющих устранить недостатки жидксго стекла, но сохранить приемлемые технологические показатели процесса. Это тем более актуально, что сам метод ЭКР был открыт в России, а его развитие в мире шло, в основном, за счет разработок российских ученых и специалистов. Подробный анализ литературы об использовании нетрадиционных рабочих сред при ЭКР показал, что отрывочные сведения по этому вопросу не позволяют спроектировать технологию, которая отвечала бы запросам производства на современном этапе развития машиностроения. В основу работы положен многолетий опыт применения на за виде электроконтакгноП разрезкн сплавов, последние разработки по созданию новых рабочих сред и модернизации оборудования для этих целей. Такая работа отвечает запросам многих отраслей" машиностроения и квШегсч актуальной.

Целио .. диссертации .. .щшстся создание технолог!!» рзэделенш. металлических материалов в рабочих средах на базе экологически чистых л безвредных для персонала суспензий.

Лля достижения поетшшениои цели решались следующие задачи;

Обосногшнне выбора материала и размеров гранул для использования б полных суспензиях при :>лектроконгактпок разрезке заготовок

Создание моделей, раскрывающих ыс.чашш! протекания процесса ЭКР к суспензиях.

Разработка методик расчета технологических показателей и у злой оборудования, подлежащих модернизации при использовании в качсолк рабочих суспензии.

Опенка условий использования суспензий в производстве ирн ЭКР и разработка рекомендаций по поддержанию их эксплущациошшх свойств.

Проектирование и промышленная апробация рабочих сред, оборудова— пня и оснастки для ЭК)' загогоьок из различных материалов п рабочих средах на базе cyencminí.

Методы исследования. ,!.Viрешения поставленных задач применялись, положения теории подобии, моделировании, ¿леюгрокомтактнои обработки, теплопроводности и теплопередачи, гидродинамики, физики твердого зела, Ш1епок, электротехники, математической лотки.

Научнаяновизна. Проведен сраишпелышй анализ ciiohctu рабочих сред, установлены существенные факторы, определяющие показатели процесса ЭКР, и на базе положений теории подобия синтезирована рабочая среда с гранулами, наиболее полно отвечающая заданным требованиям. Разработана структура формирования рабочих сред для ЭКР с машшаль-ным усиление.».! положительных показателей и подавлением отрицательных факторои технологического, экономического и эксплуатационного тана.

Сформированы физические и математические модели, раскрывающие взаимосвязь внешних и внутренних факторов процесса при разделении заготовок г> различных средах.

Предложены новые методики расчета режимов ЭКР, включающие оптимизацию состава рабочих сред, их расхода, способы минимизации потерь металла на ширину паза и последующую подрезку, обоснование частоты вращения заготовок, закон подачи инструмента, обеспечивающий максимальную производительность, место и объем контроля режимов и полученных заготовок.

Практическая цениость.результатон днссергаднонноИ.раЗоти.

Предложенный состав рабочей среды для ЭКР позволяет адекватно заменить жидкое стекло, применение которого сдерживало расширенно области использования ресурсосберегающей технологии разделения заготовок без нарушения условии жизнедеятельности человека.

Сфорчулирогалы требования к применению технолоппеских процесс« д ЗГСР п ср?до суспензии каолина при длительной их эксплуатации л нрон i

•iCilCTUC.

Прсзелепз прош.шигеннач отработка технологии в серийном произволен« крупного машиностроительного предприятия, подтвердившая актуальное и н полетность применения разработанной рабочей среды. Показано, что ')1Л' г; среде суспензии каолина предложенного состава сущссшснно улучшает тсхлико-экономнческиз показатели процесса по сравнению с мсханичгс-•лргн тг другими ранее использованными методами разделения ;пгсло;;ок. Преносс внедрен на Воронежском механическом заводе с экономическим J е:сго;; 1011:57 тысяч рублей (доля азгора 53135 тыс. руб.) и пршшг к •';¡-,'¡;-.íu!í:o на ридс промышленных предприятий, НИИ ЦЧР, и Татарии, Елшгорнк. Результаты работы используются а учебном процессе ВП'У, ПЛТЛ. ;СГТУ, СпбГТУ п Других учебных згшеденита России. Материалы по ::сг.тотшл:г специалистов г, этой области науки запрошены университетов шгагд Миссури в CUJA.

AnsGftUMíi рЯ'лоты. Результаты работы докладыпхтесь и получили одобрение ла конференциях в Рыбинске (1352,1994), Казани (1993), Москве (1993,1995), Воронеже (1S9! — 1996), на ссмииг.рах кафедры технологии уакпшсстрсгшш ВГТУ, в Российском космическом агентстве, на конференциях Боронекххого механического злпода.

Пухляками:?* По теме диссертации опубликовано 8 работ, автор участвовал d пмпалиении 3 научно-исследовательских работ.

.Стр5тсгура _гг .оСпм^рпОош, Диссертация включает введение, 5 глав, осношше результаты и выводи, с 43 рисунками, 7 таблицами, списком мспользог.динон днтературн из 172 наименований, приложение — на /УЗ страницах машинописною текста.

Основное содержание работы.

Ла .лгезенпи обоснована актуальность темы работы, сформулированы пели и задачи, раскрыта научная новизна и практическая значимость, результаты обсуждения работы среди специалистов.

Н_л?pr.Qíiглаиз приведен, анализ процессов разделения заготовок а машиностроении. Показано, что для каждого вида материалов и заготовок имеются предпочтительные методы, позволяющие получить наибольший технико-экономический эффект. Эдектрокоптактное разделение заготовок нашло применение при разрезке круглого проката с диаметром более 60 мм. До диаметра 530-600 мм используют оборудование С дисковым инструментом, далее — ленточные станки. Процесс имеет значительные преимущества

при разрезке труднообрабатываемых сплавов, которые чаще применяют в оборонных отраслях. Главным достоинством электроконтактного разделения лвзчетен экономия материалов, инструмента, а в некоторых случаях и электроэнергии.

Проанализировано состояние теоретических разработок. Наиболее полно эти вопросы рассмотрены в трудах Л. А. Ушомирской, которая щучила протекание процессов на воздухе, в среде жидкого стекла, в воде. Построена модель движения капли расплавленного металла в жидкой и во пушной среде, даны численные решения для определения скоростей удалении металла из лунки. Даны оригинальные предложения по управлению движением частиц металла, например, с помощью наложения внешнего магнитного ноля.

Показан механизм формирования поверхностною слоя чергз оценку теплового воздействия в момент разреза.

Объяснены причины малою нагрева диска 1:0 время процесса •.»лектроконтактней обработки.

Анализ теоретических исследовании российских и зарубе;;:лич >чви«:: позволил установить, что при выбросе металла из лунки им с с г месю его перегрев, по эта величина не превышает 6-7гг, часть оперши у.чудиг на нагрев диска, рабочей среды и ocnaeii.ii.

Оообшсшл спедснин о составах, сиойсшах рпОочнх сред, ¡¡сбивапн;: к ним при электроконтактно!» релкс. Уп.шшиелы нриоршешы? свойства, соблюдение которых обеспсчисаег гысокис техполш ические показатели процесса.

Систематизирована информация об оборудовании для разделения заготовок". Электроконтактные станки с лнекешим инструментом серийно не выпускаются, поэтому изложенный в рлГяне оньи создания подобного оборудования представляет интерес для машиностроителей. Изучены трсбоиания, предъявляемые к дискам, и вылечены »анГюдсс удачные консг-р ух н и и и н с гр у я е»п о в.

Из аиални состояния «опроса следует, ч;о а .'миерапре не имеете.'; кп-фпрмяшш о технологии и оборудовали» для разрезки мютооок 1; суспензиях. Ист информации о составе новых сред, их иснод;,знании в имеющемся 1! вновь проектируемом оборудовании.

Из состояния вопроса логически вытекают задали исслсдояажпг. прицеленные во введении.

Л глзке. 2'. изложена методика принелсипч исследогсшнй по решешно поставленных задач. Акгор выдвинул кршерин, гипс,юзы и до'.гушепил, которые позволяют достичь поставленной в работе цели.

В качестве критерия принята степень подобия <лрук1урных составляющих в процессе разделения заготовок при создании новых сред..

s

АФ„-.»т?.х; аФ„- >min.

Оп'.уда следует, что проектируя новые рабочие среды следует переносна. ш известных те показатели, которые усиливают позитивное (Фп) и сииишпп непшпшое (Ф,.) гоздейсг.чие на технологические показатели процесса.

Критерием проектерстнип новых процессов, в том числе обработки а пестix средг,, автор пыбрал подобиг геометрии и глубин лупок, и,-, разделительной поверхности заготовок, поскольку все изменения режимов oG;.:,ünr,'c>> проваляются в пеличине углубления на поверхности от разряд;». Пилсоиый подход нр.'длотгн автором и получил признание специалистов т;p:¡ игнолг.то'лчши "а:; традиционных так и новых рабочих сред.

CÓocHOiriüi. рабочие лшотсзы, согласно которым при определенных уса суспензиях мо„.:нс поддерживать раыюмерпую концентрацию ¡ранул, рагосры которых можно подобрать из числа порошков, применяемы?; на керамических заводах, что снимает проблему дефицита. Гранулы каолина смачиваются подои и низкими добавками, но не слипаются в единый тесин.

Допущения касались формы углублении на боковых стенках отрезанных заготовок, их расположения, постоянства свойств любой среды н течение рирегшия ззгщоякн, возможности исключения из объемов рабочей среды ТУзрлпх продуктов обработки, которые удаляются потоком жидкости за гремя, соизмеримое с паузами разрядов.

Рассмотрен внбгр схемы электрокоитактной обработки. В пользу ;ща:т::.)га ш^трум-лета апсютсп следующие факторы: наибольшая доля трудоемкости по разделению заготолок с диаметром выше 60 мм, широкий диапазон p,rv:itMo:t, mrapue только частично охватывает обработка ленточным инструментом. Сделано заключение, что исследования новых сред

станках с дисковым инструментом позволяют получить наиболее достояер-'Ые результаты, которые могут быть использованы л других :эт?гемят.«те::их cxcmuv.

В xa'i с а не оигекса исследования выбраны нержавеющие стали, жаропрочные и штацопне сиднем, разделение которых электроконтактным методом Ko.vevi'.v;' снизить трудоемкость до 5 раз по сравнению с механической разрезкой, а то время как для конструкционных сталей выигрыш п грудогмхосш не превышает -10Г5.

Показаны ;юзмсж1ше сочетания компонентов рабочих сред, и пастностЛ установлено, что направление поиска п сторону снижения концентрации

жилкою стекла неперспективно, т.к. при ном процесс становится неконкурентоспособным. Использование суспензии с добавками устраняет главные нецостатки жидкого стекла. Рассмотрены 12 марок магериалои гранул, из них но совокупности свойств признаны перспективными 3. а пригодным в настоящее время — каолин. Применение методов аналогии позволило выделить наиболее значимые свойства суспензии и наметить нуги поиска добавок. в частности вязких веществ, приюдных для использовании при элект— роконтактной обработки. Доказано, чш рекомендации об использовании в качестве добавок растворимого и поде жидкого стекла несостоятельны.

Такими добавками могут служить масла типа глицерина, не растворимые в воде и хорошо смачивающие гранулы из каолина, но не приводящие к их слипанию.

Предложены оригинальные метод!)) измерения параметров и показателей процесса, позволяющие на промышленном оборудовании при минимальных затратах на эксперимент получить достоверные результаты с числом опытов до 20 на одну точку.

13_главе..3 рассмотрено .моделирование механизма электроконтактною разделения заготовок. Изучены особенности механизма протекания процесса в жидком стекле, что позволило выделить степень воздействия структурных 'элементов на процесс разделения .за!отопок и применить эти критерии при проектировании рабочих сред на базе суспензий.

Из рассмотрении механизма иршекаиня процесса в суспензиях удалось обосновать выбор размеров и минимальной концентрации (С,.) гранул в рабочей среде.

Дг + Нд (1 + К() '

Здесь диаметр гранул

д,4

где и — напряжение;

Е„ - напряженность, при которой происходит пробой промежутка.

5 в

Для суспензий с глицерином эта величина £„=(6+8)10 —-

с м

Тогда диаметр гранул Дг =(3+5)10 'мм

Кг— коэффициент, учитывает заполнение суспензии гранулами; 6„ - толщина пленки глицерина на грануле (б„~(1,5+2)10~3мм);

Мд — глубина лунки на рабочей поверхности заготовки (близка к глубине на боковой поверхности);

К| — коэффициент, учитывает соотношение глубин лунок на рабочей по верхности диска заготовки.

Содержание добавок ( например глицерина ) (Сл) находится по формуле

иГСд, +2й„У-Д?] с . I- ' v;!'H!

!fсколя ¡п »eo^í'oíü'fcai! uunoea продукта нз рабочей зоны, смоде-дироган процесс течения суспензий через зазор с учетом жилкой и твердой фаты, й результате разрабопша меюлика опенки минимального расхода .xivurocr.t для стабильною протекания процесса, что позволяет объективно ог.спить выбор схгмы подачи рабочей жидкости.

Установлены зависимости предельной подачи диска на врезание при раз'шчнои ншенснинскти прокачки рабочей среды. В работе доказано, что нсполыуе.мал в оборудовании постоянна!! не позволяет в полной мерс реализовать преимущества нового процесса, т.к. в начале разрезания полач.з ниже ipeóycMoii, а в да п.|.ч»иця'М перемещение диска происходи! н ие~ .!.зг(но:.! рсн.име и i;s,:>!:;; ¡ет большие huí ери '.¡.иериалоп детали, диска, т ¿хнолои.чсск.гн ¿»wpi ии ш» сравнению с расчетным вариантом обработки.

И i p.iv'ir го:» найдены счру кзуриме составлявшие рабочих сред i ранулы (каолин) - 16-20Г,' тихие присадки (глицерин) - 1,5—3% •пчшм.'скдя но ta - остальное И паг; 4 i!¡;-!'¡í',!chh Tíorviii'ifCKiie и экспериментальные тискания rnntM.i.'iuim ргтичо» р-.гаедатч woionci: в суспензии и обоснованы ме— to,-г р.ч.ч-л.» орипша 1ьш-:.\ у поп оборудования дзл .злектроконтактпоп

обр |б.У1КИ.

Кемтсгс акгпертк-нтоо по аш;шши напряжения на технические по->-ir?.ii!i ъчо.тргжотлкшиго разделения пгоюшк нз различных материалов гж'.'л см, чга /('¡i |ч с ч снл.-'Híit ::t te»,кис пока иге п\ но пронзвознтеты'осгп, *1:1:■;¡i! i).:((i,"i iii.'p.v.oraiocn! и ишоеу инструмента лежат в диапазоне от 20 до (;>-,:¡ироапочпяеял! n:i;ep¡>u 21—3GB).

Сала i,-¡ а, «;оюрун> чч:: но {чмлтомп. и стаик«, зависит от конструкции тс:''irií',;; i. ¡,а к дН'Ч'у и оцети-легся предельными размерами втулки (Д5,.), i]:mí'с;¡inyi--i.i--тí) диск Па шп'мп.ч-::; станка

где П1-коэффициент, учитывающий заполнение поверхности лунки; Кр— коэффициент, учитывающий соотношение лунок 1! импульсов па диске ;

К4— коэффициент, учитывающий уширенне паза нз—за биения диска,

боковых разрядов и др. (К4=1,08—1,1); Кг—коэффициент, определяющий соотношение диаметра и глубины

лунки на аноде (для суспензии К2=3—3,5); Д3— диаметр заготовки; Нд-толщина диска;

■У01р-окружная скорость на периферии диска (\'п|ф ¿40м/с) К3—коэффициент, определяющий связь съема металла с силой тока; см^

с а

Д —диаметр диска;

1—удельный ток, допустимы! по условиям электропередачи через проводники. Для железа при охлаждении суспензий ¡-~-1,2-!,5Л/мм2 Предельны!! ток ]„, который можно подвести через втулку известного диаметра Д„т составит

1„=пД1и.Нл1

Тогда'при известной конструкции оборудования мощность источника N оценивают по зависимости

Ы=пяД„г.НдШ,

где Ц—коэффициент, учитывает потери от внешней цепи до рабочей зоны.

Для современных источников подачи тока ^=0,85-0,9. Скорость оптимальной подачи диска на врезание определяется по зависимости

\у= К,Г„ (бсз крашения заготовки) НаЦт)

К т I п , . ---->_.»__.— (с вращением заготовки)

- Т)

Злесь 5,(4')— длина контакта диска с заготовкой во время т;

п'—количество полных оборотов диска. При разрезке без вращения заготовки

Цс)=2у\Ут(Д, - \Ут)

Решения для обоих с,-ем находятся численным методом на ПК. Рас чесы, йнполнгнные без учета износа диска, показали, что подп«а и-; врезание в суспензии изменяется от 3 до 0,3 мм/с. Экспериментальные исследования , выполненные для тех же заготовок показали незпа-н.'Телш"-: расхождение с расчетными результатами. Так минимальная подача в экспериментах оказалась .меньше на 0,03 мм/с. По предложенным зависимостям можно автоматизировать подачу, за счет ".ею улучшить технологические показатели процесса.

Б литературе не обнаружено рекомендаций по расчету окружной скорости заготовки, которая связана с подачей диска и должна быть либо неременной, либо минимальной.

Частота вращения заготовки п

л=------—

п(Д} - \\'(10х)

где Ь—глубина резания.

Если подачу принять постоянной, рапной некоторой средней величине С*¥(Ь)=\Уср.), то

2

Если изменение частоты вращения заготовки невозможно, то

6<ЛУС„ 11=——— =сопя(. лДз

Но в последнем случае будет значительная потеря производительности. Г? работе предложен метод определения измененного слоя Т, как функции от рельефа боковой поверхности заготовки. Это оправдано, т.к. формирование лупок и измененного слоя происходят под действием одного и того же источника энергии.

о,,„ЧУ,

зд?. 0 — параметр, учитывающий условия протекания процесса.

I

8лР0^Р0 '

Здесь Р0 — критерий Фурье;

Т)и ~ коэффициент полезного действия импульса;

\У3 — энергия, поступающая на поверхность лун:ш;

1||Л — температуря плавления разрезаемого материала;

I — температура, при которой происходит изменение свойств или структуры материала;

См- удельная теплоемкость материма;

7„— плотность .'материала заготовка.

Для выбранною айда изменений (закалка, отпуск и др.) проведены расчеты глубины измененного слоя. Данные расчета оказались на ¡0—15% ниже, чем тс ;..с результаты, снятые эксперт¡еитапьио. Полученные зависимости нозъодили дифференцированно лодэши к расчету к назначению припусиои на ¡¡сдрезку гиотовох с ис/ыо удклеяня дефектного слоя, который может дня одних и те,к же маршалов измешгп-ся от 0,2 до 1,5мм и и силу чего ш шачение припусков без ¡«счета их дейстпшсдыаг-с зиичени»', приводит г. большим поюрвм металла.

Расчет расхода 0. р..сочен среды проводится но зависимости

где - коэффициент шнерь жщжостп в м;ппырал>;\ и рабочей зон?

Кс=(1,8; 2,0).

£_Ш1.».-5_нрш-.еаеи!л результаты проверки теоретически:: положений, предложения по испэл;. „шанпю результатов работы г, производстве.

Сргжпснпо прокоддлось в раатичиих рабочих среда/,: (иода, жпикое сто;.— .'■.о, суси-лк-.пл каолина с добавками н без них) при неподвпхашх г:гогошл» 5; с • :. кржаиш'.см с цосгояиной или переменной частотой.

При оор.йоп-с в чисток суспензии (рнс.1, зависимость 4), как н в воде (кршхя 3) процесс протекал иестабгмь.ю и разрезать заютовкг, удавалось до СО—70 14.-л, где яви:.я* преимущества имеет способ разделения загелаъок вул-

0,

ятНАНд(1 + ^К1) 6К:

+ иддг + —-соу^и

лшН?.(1 + , К?)

3 ,,

Подача, мм/с

Рис. 1. Производительность обработки. Рабочая среда:

1 — жидкое стекло (18%), толшина диска 1мм;

2 — жидкое стекло (18%), толщина диска 2мм; 3,4 — суспензия каолина (17%) и 3% глицерина,

толщина диска 1мм (крипаяЗ) и 1,5мм (хри-вая 4);

5,6,7 — суспензия каолина (20%). Толщина диска 1мм (кривая 5); 1,5мм (кривая 6); 2,0мм (кривая 7); .

8 - вода техническая, толщина диска 1мм

j2

хааитом. При добавлении ь суспеннш 2-3% глицерина (зависимость I) процесс стабилизируется ц протекает устойчиво во всем диапазоне расчетные параметров. При врезании в неподвижную заготовку и выходе из нее диска скорость подачи в предложенной смеси даже выше, чем при разделены: заготовок в жидком стекле (зависимость 2). Однако в среднем подача i рп изучаемом процессе на 8-10% уступает традиционной, что легко может üí 'Tl компенсировано вращением заготовки (кривая 6). Особенно заметный ¡•ы'трыш по производительности дает вращение с переменной, рекомендованной и работе, частотой (кривая 5).

Экспериментально подтверждены теоретические результаты по положительному изменению, шероховатости, глубины измененною слоя, отиосц-¡ельному износу дисков, анерюемкости процесса, металпосбергххнию, затратам на инструмент, рабочую среду. В работе показано, что л предложенной рабочей сред,» без вращения заготоики шерохозЯтость поверхности на 0,05—0,!мм :л.пле, чем в жидком стекле, по в случае i.pautJunn заготовки эти показатели полностью выравниваются. Повышение глубина лунок при разрезке без крашения заготовок практически не сказывается ин величине припуска на подрезку торцгв и не приводит к увеличению металлоемкости конструкции. Средняя глубина лупок при разделении заготовок в суспензии с глицерином не превышает для жаропрочных сплавов и нержавеющих сталей 320 мкм.

Залегание закаленного слоя при малых токах не превышает 150 мкм, далее i:? ;;ысгает и может достичь 650 мкм, причем при всех вариантах обработки (кроме разделения в суспензии без глицерина) колебания параметров д'ъч розничных сред находятся в пределах точности измерение. Вращение зеготс еки не ьппиет на глубину зоны закалки. При назначении припускав на подрезг.у не обязательно удалять весь измененный слой, т.к. после нармсгизации твердость материала выравнивается и припуск рассчитывают исходя из необходимости удалить неровности, зону дефектного (как прплую, с измененным химическим составом и с мпкротрещкпамп) слоя и учесть погрешности при разделении заготовок (обычно не более 20% припуска). Расчеты н эксперименты показали, ч.о, в зависимости от piorno.'» н марки материалов, припуск находится в пределах 0,3-0,8 мм.

Объемный износ дисков, измеренный по предложенной методике, показал, что, при разделении заготовок в базовой и предложенной среде износ практически одинаков и снижается но мере интенсификации процесса с о—10 до 3-4% к обьему снятого Магерйала. В силу сказанного затраты на инструмент при электроконтактной разрезке в 1,5-1,7 раза Ниже по сравнение с механическим разделением заготовок.

Энергоемкость процесса электроконтактно!! разрезки заготовок за спет разделения цикла обработки превышает тот же показатель для некоторых видов механической резки и разделения заготовок на прессах, но с повышением диаметра этот показатель сдвигается в пользу электроконтактного метода.

Сравнение различных вариантов разрезки показывает, что даже при диаметре 50 мм потерн материалов на разделение и подрезку ториев после электрокоитактной обработки на 25—30% и идее по сравнению с /деханк— ческой, а для диаметра 300 мм экономия жаропрочного сплава на рж-реза-нин может составить до 200% к объему удаленного металла.

На основании теоретических и экспериментальных исследовании разработан чиповой технологически)! процесс разделения заготопо.х ч суспензиях с добавкой глицерина. Он включает подготовительный этап, где для заданных материалов ¡1 размеров заготовок находят по предложенным зависимостям размеры диска, напряжение, силу тока, состав и расход рабочей среды, подачу диска :: частоту вращения зазезовки, тлинпг/ нж^неппого С;»о :, припуски, тип применяемого оборудования.

Далее следует рабочий 7 пит, при ко юром контролирует режимы и ка-жжм'о получаемых заготовок. На заключшельноч лжж проложи язьтрож,. промывку и консерг-апн.'о (если это ¡ребуетсл) заготовок.

п главе рассмотрены конструкции ра ;рл5от;ии;сго и гг.сд^инс! о па зж-воле оборудования для э. 1екгроконтак11юго разделен.*»« замнепек, срип:— чалыгые узлы, необходимые для создания оборудован!!::, расчет технике--экономического эффекта. В приложении приведены документы, подтверждающие эффективность нового процесса.

Результаты исследований и выводы по рпСтле.

!. Ражжбозаны критерии подобна дейсп'углчгго -и пре, (даглемои) технологических прокессоз па всех стадиях прогеетндл процесса элехт-гжжпгакзнсго разделения материалом. Показано, чго при разре'ке необходимые дли протекания стабильного >;; опеееа (обрилужялжс"' а рж./льгне жг'пкескнх рез'лшп) пзердые чистины мотуг Сын. вменены титулами из ¡тр;-чимх мч.черхтон, например, каолина, с терпка оси к», обеспечлгаклпей протекание и:.!пу;и.сного разряда, с высокой •лонк'.'ч-ч го к шлазкич темперапрам при больших градиентах нагрева и охлаждения. Предчсжеши-ш критерий подобия для ->ле«проксн гак!него раж-ведепиг, заготовок в суспензии позволяет усилии. положительные и снизить негтшзные факторы нового процесса, используя и качестве переходной функции завой изменения величины следа от режима обработки па поверхности раздела заготовок.

и

2. Проведено всестороннее обоснование выбора материалах-, и ьещесга для проектирования рабочих сред на базе суспензий. Показано, что из имеющихся гранул наиболее перспективным является каолин, отвечающий требованиям по прочности, устойчивости к химическому 1! термическому воздействию. При этом требуемый размер гранул отвечает зернистости помела каолина для производства бытог.ой посуды.

3. Сформулированы физические модели разделения металлических заготовок в действующей и предлагаемой рабочей среде, что позволило выявить научиообоснованный подход к формированию желаемых свойств.

4. Дано обоснование выбора напряжении в рабочем диапазоне режимов разделения заготовок в среде суспензии. Такой материал может использоваться в других технологических приложениях электроконгактнои обработки, т.к. позволяет оптимизировать величину одною из определяющих факторов эффективности процесса — напряжения.

5. Показано, что режимы обработки следует рассчитывать из условия снижения потерь материала на разделение и адаптировать их с помощью средств автоматизации станка к текущему положению диска относительно глубины обработки заготовки. При разделении дорогостоящих труднообрабатываемых сплавов (типа ВН2, ВИС и др.) режимы обработки следует оптимизировать по минимуму потерь металла.

С. Предложены расчетные зависимости для оптимизации подач диска при неподвижной и вращающейся заготовке. Это позволило поднять коэффициент полезного использования подводимой энергии и повысить конкурентоспособность предложенного процесса.

Разработана методика расчета и оценки глубины измененного слоя, что позволяет обоснованно назначать припуск под подрезку, достигая экономки материала. Учитывая, что по ранее используемым технологиям величина припуска изменялась от десятых долей до десятков миллиметров, полученные нами уточненные зависимости позволяют сократить припуаш на подрезку и достичь значительной экономии сплавов.

7. Теоретически обоснованы требования к оценке частоты вращения заготовки и предложены пути оптимизации режимов, позволяющих повысить скорость разделения заготовок до теоретически достижимой величины без снижения качества поверхности.

8. Получены зависимости для оценки износа инструмента в суспензиях что позволяет планировать объемы изготовления дисков для известной номенклатуры заготовок. 1

9.' Экспериментальные и промышленные исследования, выполненные дш: гсех ргко.иендокаииых кинематических схем, подтвердил« правомерность полученных теоретически«: зависимостей по технологическим режимам и ожидаемым результатам процесса разрезки заготовок в суспензиях, что г.оз-

полило разработать шиокой технологический процесс рлчделент. злотсьои a предложенной рабочей среде.

10. Разработаны оригинальные конструкции узлов длч кочплеято.чзиия имевшегося оборудования для электрокоитактного ра^зелеипл гаплызох к поддержания рзОочего состояния суспензии в течение всего периода использования.

11. Анализ различных методой разделения специальных сплдаоп показал, что ирелло.-чешшй метод является перспективным кесурсссСерегжсшп': •:|Т1'лссом и ¡ш диаметров заткч'.о'; более 60 мм згс> -erru кс/дкурентносноеоРен для ггнречкп конструкционных сталей к mu: сплавов.

Роботы по теме диссертации

1. Сухпужп И.О. Особенности разрезки енлагов г, иегч'ск'тмх э течгро-лгзах /Гс^кссг;:; кт\ рные нетрадиционн1 »с тс;.ноло;!:н з Сб. науч. Трудов - Бороне;;: ВГТУ, 1')?6-с.103-107.

1. Сужнпков 'Г.П., Смоление« В.П. Гемшлогия чкпгг.песчи ".veraín разделен!;:! ::iroroiK>k //100 лет ресснйск«—у птомоОилк;' Гек докл. .'п.;кд)цл-родней научно— технической конференции - Рсссчл, Мосчгл: РАН, с.50-51.

3. Смодешк'в В.П., Сухоруко« И.О. Модель процесса злекгпокинтакзпоч обработки в жидкой среде //Теплофизика технологических пиопессор:Сб. науч. трудов — Рыбинск: РАТИ,1992.

4. Смоленцев П.П., Сухоруков Н.П., Кириллов О.Н. Ресурсосберегающее разделение заготовок //Ресурсосберегающая технология маши)юстроенил: Материалы международной научно—практической конференции — Москтзг: МА>\Ш. !?93—с.82-83.

5. Сухоруков Н.П., Кириллов О.Н., Садиков 3.D. Ингегсификлция элеютро-коптактнон разрезки заготовок в ней тральных средах //Технологические проблемы производства летательных аппаратов и личтотелен; Тезисы докладов- Казань: КГТУ, 1996-е.71.

"женллов О.Н., Су.-оруков II.В. Влияние темперагурм п зоне обработки па электрода—щетки //'Теплофизика технологических irpouccccn: CG.

научи , руд о в - Рыбинск: P.ATIÍ, 1992.

7. Смоленцев В.П., Кириллов О.Н., Сухоруков 11.11 Удаление гаусеннев электродом—щсгкой //Наукоемкие технологии в машиностроении и приборостроении: Сб. научи, трудов — Рыбинск: РАТИ, 1994.

8. Технология комбинированных методов обработки /Смоленцев В.П., Кириллов О.Н., Голоденко Б.А., Жачкин С.Ю., Сухоруков Н.В. //Методические указания к выполнению лабораторных работ.-Воронеж: ВГТУ, 1993—25с.

9. Чистовая обработка и ресурсосберегающее разделение заготовок /Рук. Смоленцев В.П., Сухоруков Н.В. //Техн. отчет по теме 62-93, р.2.4—Воронеж: ВГТУ, ¡994—31с.

10. Разработка методов механизации и зачисти: сварных швов /Исп. Сухоруков Н.В. и др. (всего 7 человек) // Техн. отчет по теме 62-93, р.2.4—Воронеж: ВГТУ, 1994-31с.

П.Сухоруков Н.В. Обоснование выбора напряжения при электроконтактном разделении заготовок в суспензиях /Обоснование выбора напряжении при электроконтактном разделении заготовок в суспензиях. Наукоемкие технологии в машиностроении и приборостроении. Межвузовский сб. научн. трудов -Липецк: ЛГТУ, 1997 - С.99-101.

12. Сухоруков Н-В. Расчет и выбор параметров электроконтактных установок /Сб. Теория и практика машиностроительного оборудования. Тезисы докладов международной научн. техн. конференции - Воронеж: ВГТУ, 1996. 160 с.

13.Сухоруков Н.В. и др.(всего 7 чел.) Сиецтема / Сб. научных трудов в 2" томах. Т. 1,2 - Воронеж: ВМЗ, 1996-140с.

Подписано в печать 12 марта 1997г. Формат 60.84/16

Бумага для множительных аппаратов Усл. печ. и. 1,0 Уч-изд. л 1,0

Тираж 100 экз. заказ ^^наряд-заказ/^^-

Бесплатно

Типография ВМЗ

394055, Воронеж, Ворошил* > 22.