авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 12 |

«3 СОДЕРЖАНИЕ ...»

-- [ Страница 6 ] --

б) карандашный графит Рис. 3. Структура порошковой углеродистой стали (1 % углеродсодержащей добавки), спеченной при 800 С в эндогазе Исследование объемных изменений при спекании показало, что, в отличие от образцов из железографитовой композиции, образцы из железа с добавкой ТРГ имеют усадку 1,5-2 %. Исследования показали, что технологические свойства шихты с добавкой ТРГ значительно хуже шихты с карандашным графитом: текучесть в 2-2,5 раза ниже, насыпная плотность – в 3-4 раза меньше и составляет соответственно 8 11 с/50 г и 0,6-0,8 г/см3. Это задерживает использование ТРГ в практике порошковой металлургии.

Введение углерода в виде органических добавок, разлагающихся при нагреве, также весьма перспективно для получения активного атомарного углерода. Кроме того, некоторые высокомолекулярные соединения способны играть роль смазок при прессовании.

В работе в качестве добавок впервые были предложены сложные высокомолекулярные соединения полидиэтиленгликольадипинат (1), полипропиленгликольадипинат (2), полипропиленгликольсукцинат (3), полипропиленгликольсебацинат (4), основой которых является этиленгликоль, имеющий температуру плавления 12,7 °С. Соединения при комнатной температуре находятся в жидком состоянии, что упрощает их введение в шихту. Для получения более равномерного распределения добавок предварительно готовили лигатуру, состоящую из 50 % железа и 50 % полимера, и затем лигатуру вводили в основную шихту, при этом количество добавки составляло 1 %.

Исследование прессуемости железа с добавками соединений показало (рис. 4), что вводимые соединения при всех давлениях прессования позволяют получить бльшую плотность, чем стандартная добавка стеарата цинка.

Плотность, г/см 200 400 600 Давление прессования, МПа 1 Fe + 1 % (1);

2 Fe + 1 % (2);

3 Fe + 1 % (3);

4 Fe + 1 % (4);

5 Fe.+ 1 % стеарата цинка Рис. 4. Кривые прессуемости железа с различными добавками В процессе спекания за счет образования жидкой фазы при плавлении высокомолекулярных соединений образцы испытывают усадку 0,2-0,7 %, практически не зависящую от температуры спекания, так как жидкая фаза появляется при низких температурах. Исследование структуры показало, что уже при температуре 900 С в железе с добавкой высокомолекулярных соединений имеется перлит, следовательно, атомарный углерод, образующийся при разложении соединения, полностью продиффундировал в железо (рис. 5).

Содержание перлита зависит от вида добавки. Наибольшее содержание перлита отмечается при введении соединений (1) и (3). При введении высокомолекулярных соединений в железо-графитовую композицию наблюдается активизация растворения графита в железе и после спекания при 900 С свободного графита не наблюдается, при этом большее содержание углерода находится по границам частиц железа, где располагалась добавка высокомолекулярного соединения.

а б в г д а) 1 % (1);

б) 1 % (2);

в) 1 % (3);

г) 1 % (4);

д) 1 % графита и 1 % (4). Х Рис. 5. Микроструктура спеченного при температуре 900 С железа с добавками 120 Предел прочности при сжатии, МПа Твердость, НВ 60 20 1 2 3 4 1 2 3 4 Состав материала Состав а б 1 – (1);

2 – (2);

3 – (3);

4 – (4);

5 – стеарат цинка;

черный столбик – температура спекания 1100 С;

серый температура спекания 900 С Рис. 6. Влияние температуры спекания и вида добавки на твердость и прочность спеченного железа При повышении температуры до 1100 С изменений структуры не наблюдается. Не происходит изменений твердости (рис. 6 а), прочность при этом незначительно повышается (рис. 6 б). Это говорит о том, что при спекании при 900 С практически полностью проходят диффузия углерода в железную основу. Необходимо отметить, что влияние вида добавки на прочность и твердость железа неодинаково.

Таким образом, введение углерода в виде ТРГ и высокомолекулярных добавок активизирует диффузию углерода в железную матрицу при спекании, обеспечивает образование однородной структуры и получение большей прочности порошковой углеродистой стали.

Список литературы 1. Авакумов, Е. Г. Механические методы активации химических процессов / Е.Г. Авакумов. - Новосибирск: Наука, 1986. - 307 с.

2. Ермилов, А. Г. Интенсификация твердофазных взаимодействий с помощью предварительной механической активации / А.Г. Ермилов // Известия вузов. Цветная Металлургия. 1997. № 1. – С. 53-61.

3. Матренин, С.В. Активирование процесса спекания железных порошков путем введения нанодисперсных добавок / С.В. Матренин [и др.] // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2009. № 2. С. 11- 4. Мейлах, А.Г. Активирование спекания порошков Cr-Ni стали добавками порошка графита и ультрадисперсного никеля / А.Г. Мейлах, Р.Ф. Рябова // Физика и химия обработки материалов. - 2002. № 5. С. 44-49.

5. Ермаков, С.С. Порошковые стали и изделия / С.С. Ермаков, Н.Ф. Вязников. Л.: Машиностроение, 1990. 319 с.

The results of research and development of methods for activating the sintering of powdered carbon and alloy steels by additives of different nature are presented.

УДК 621. В.С. Ивашко, В.В. Саранцев, В.Р. Калиновский, Е.Л. Азаренко (Белорусский национальный технический университет) КОМПЛЕКТ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЭЛЕКТРОИСКРОВЫХ ПОКРЫТИЙ Рассмотрены вопросы создания оборудования для нанесения электроискровых покрытий. Создан источник с частотой следования импульсов до 15 кГц и длительностью импульсов от 10 до 250 мкс. Разработан электромеханический вибратор с частотой вибрации электрода от 50 до 150 Гц. Созданный комплект оборудования позволил провести упрочнение большого количества деталей машин и инструмента.

Введение и постановка задачи. Область использования покрытий, полученных при электроискровом легировании (ЭИЛ) очень широка – это режущие и вырубные инструменты, посадочные места подшипников, торцевые уплотнения, рабочие кромки лопаток паровых турбин и т.д. [1].

Сущность процесса ЭИЛ заключается в переносе материала электрода на поверхность обрабатываемой детали в процессе электроискровой эрозии и полярного переноса материала анода (инструмента) на катод (деталь) при протекании импульсных разрядов в газовой среде (рисунок 1).

1 – источник;

2 – вибратор;

3 – электрод;

4 – деталь;

5 – покрытие Рис. 1. Схема установки для электроискрового легирования Применение ЭИЛ ограничено из-за повышенной шероховатости обработанной поверхности и низкой производительности процесса. Решение данных задач является актуальным направлением исследований.

Решение поставленных задач. Снижение шероховатости и повышение производительности нанесения электроискровых покрытий возможно за счет оптимизации режимов обработки, которые позволяют изменять оборудование для ЭИЛ.

Существующее традиционное оборудование для ЭИЛ имеет в своем составе источник тока и вибратор (см.

рисунок 1). В процессе сближения электрода с поверхностью детали происходит пробой искрового промежутка за счет электрического разряда конденсаторной батареи (рисунок 2). В таких установках частота определялась, в основном, вибрацией электрода (около 100 Гц) [2].

Г – источник питания, R – сопротивление, С – конденсаторная батарея, А – анод (электрод), К – катод (деталь) Рис. 2. Схема первых установок для ЭИЛ На качество легирующих покрытий, формируемых с помощью электроискровых методов, оказывают влияние энергетические характеристики используемого оборудования. Для достижения более мелкозернистой структуры наносимых покрытий необходимо увеличить частоту следования импульсов.

В последние годы на рынке появилось достаточное количество силовых транзисторов (MOSFET, IGBT), что позволило в совокупности с соответствующими драйверами осуществлять коммутацию мощных импульсных токов на частотах до 120 кГц, а использование микропроцессорной техники дало возможность реализовать программное управление импульсными режимами работы.

В ходе исследований было установлено, что для формирования покрытий с минимальной шероховатостью поверхности необходимо использование повышенных частот, а для увеличения количества переносимого материала электрода на поверхность обрабатываемой детали, необходимо увеличение длительности импульсов электрической энергии, что требует снижения частоты. Исходя из энергетических и технологических особенностей процесса ЭИЛ для установки мощностью 1 кВт, были определены оптимальные диапазоны частоты, 0,6 – 15,0 кГц, и длительности от 10 до 250 мкс (скважность 10-75%).

По разработанной схеме была изготовлена установка для проведения ЭИЛ (рисунок 3), которая имеет следующие параметры:

- частота следования импульсов до 15 кГц;

- длительность импульса от 10 до 250 мкс;

- возможность запоминания последних режимов работы;

- защита от перегрузок;

- отображение заданных режимов на индикаторе устройства.

Рис. 3. Внешний вид установки для ЭИЛ SPARK- Неотъемлемой частью комплекта оборудования для ЭИЛ является вибратор. При нанесении электроискровых покрытий немаловажным является качество используемого вибратора. Стандартные установки для ЭИЛ комплектуют электромагнитными вибраторами, которые не обладают достаточной надежностью, т.к. требуют постоянной регулировки при непрерывной работе и, кроме того, при длительной работе в течении 4-8 часов часто происходит оплавление корпуса.

1 – электрод;

2 – электрододержатель;

3 – токоподвод;

4 – эксцентрик;

5 – подшипниковый узел;

6 – рукоятка Рис. 4. Конструкция электромеханического вибратора Совместно с ОАО ВТИ (г. Москва) был разработан электромеханический вибратор (рисунок 4). Он имеет привод от электродвигателя постоянного тока марок ДПР или ДПМ. Вибрация обеспечивается с помощью сменного эксцентрика. Ресурс работы данного вибратора ограничен ресурсом электродвигателя (около 1000 1500 часов).

Разработанный комплект оборудования для ЭИЛ обладает возможностью варьирования энергетических параметров в широком диапазоне. В результате чего имеется возможность формировать покрытия с толщиной слоя от 20 мкм до 2 мм. Повышенный ресурс работы вибратора обеспечивает надежную эксплуатацию оборудования в производственных условиях.

Выводы. Целесообразность результатов работы подтверждается областью применения разработанного комплекта оборудования для ЭИЛ при упрочнении [3]:

- режущего инструмента (сверла, резцы);

- деформирующего инструмента;

- посадочных мест под подшипники качения, шпонки, шлицы;

- лопаток паровых и газовых турбин;

- деталей топливной аппаратуры (плунжеры, золотники, распределители и т.д.).

Список литературы 1. Саранцев, В.В. Достижения и развитие технологии электроискрового легирования (обзор) / В.В. Саранцев // Инженерный вестник. – №2 (22), 2006. – С. 67-72.

2. Электроэрозионные процессы на электродах и микроструктурно-фазовый состав легированного слоя / И.И. Сафронов [и др.];

под ред. Н.Н. Дорожкина. – Кишинев, 1999. – 562 c.

3. Ивашко, В.С. Современные технологии при восстановлении узлов и деталей автомобилей / В.С.Ивашко, К.В.Буйкус, В.В.Саранцев. – Минск: Изобретатель, 2011. – 308 с.

The work is devoted questions of creation the equipment for coatingelectrospark coverings. The source with frequency of following impulses to 15 kHz and duration theimpulses from 10 to 250 mks is created. The electromechanical vibrator with frequency of vibration the electrode from 50 to 150 Hz is developed. The created equipment package has allowed to spend hardening of the considerable quantity of details the cars and the tools.

УДК 678.027.3:678.073:666. К.В. Кравченко, Г.А. Костюкович, Е.В. Овчинников (ОАО «Белкард») МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ МУЛЬТИПРОЦЕССОРНОЙ ТЕХНИКИ ПРИ КОНСТРУИРОВАНИИ КАРДАННЫХ ПЕРЕДАЧ Осуществлена разработка с привлечением методов компьютерного моделирования и использования суперкомпьютера СКИФ конструкций карданных передач для наземного транспорта нового поколения, оптимизированных по критериям материало-, энергоемкости и виброактивности, применяемых для комплектации автотракторной техники, производимой на предприятиях России и Беларуси, и организации их опытно-промышленного производства.

В конструкции большинства разновидностей наземного транспорта (грузовые и легковые автомобили, троллейбусы, железнодорожные вагоны, спецтехника и т.п.) используют карданные валы, предназначенные для передачи энергии силовой установки трансмиссии. Карданная передача представляет собой сложно нагруженную динамическую систему, эксплуатируемую при переменных режимах в условиях воздействия ряда неблагоприятных факторов: коррозионно-активных сред, абразива, бросков мощности и т.п. Стабильная работа карданной передачи обеспечивает функционирование всей трансмиссии в оптимальном режиме и необходимые эргономические условия для обслуживающего персонала: отсутствие вибрации и шума сверх допустимых пределов в кабине.

В настоящее время в силу ряда объективных обстоятельств крупнейшим производителем карданных передач для наземного транспорта, сельскохозяйственной и специальной техники в странах СНГ и ближнего зарубежья является Открытое акционерное общество «Белкард» (ОАО «Белкард»). Конструкторско технологические, материаловедческие и маркетинговые решения, применяемые на ОАО «Белкард», обеспечили промышленное производство широкой номенклатуры карданных передач и комплектующих деталей с эксплуатационным ресурсом, превышающим ресурс аналогов и требования нормативной документации. ОАО «Белкард» занимает лидирующее положение на рынке автомобильных агрегатов и имеет долгосрочные благоприятные перспективы для развития.

Вместе с тем, сложившийся производственный традиционный цикл, включающий стадии разработки новых модификаций карданных передач, изготовления технологической оснастки, выпуска опытной партии изделий, стендовых и дорожных испытаний, подготовка производства и организации выпуска весьма трудоемок и длителен и требует больших материальных затрат и привлечения квалифицированного персонала.

Совершенствование продукции, серийно выпускаемой на ОАО «Белкард», в условиях нестабильного рынка потребителей также требует изменения методологии организации производственного цикла с учетом современных достижений в области материаловедения, технологии материалов, организации системы снабжения, сбыта и др. аспектов.

Важнейшим условием динамичного развития производства карданных передач нового поколения является получение информации, адекватно отображающей эксплуатационные, технико-экономические характеристики продукции при минимальных затратах материальных и временных ресурсов. В этом аспекте особое значение приобретают методы моделирования напряженно-деформированного состояния как всей конструкции карданной передачи, так и ее отдельных узлов в различных условиях эксплуатации, которые позволяют осуществить выбор оптимального решения без проведения трудоемких и длительных испытаний различных вариантов разрабатываемого агрегата.

Для реализации этого эффективного направления оптимизации конструкторско-технологических и материаловедческих задач перспективным является использование возможностей наукоемких компьютерных технологий на базе мультипроцессорных вычислительных систем. Практический опыт применения методов моделирования на базе мультипроцессорных вычислительных систем для решения задач совершенствования карданных передач свидетельствует об их высокой эффективности и перспективе. ОАО «Белкард» является предприятием-монополистом в Республике Беларусь по производству карданных передач, необходимых для комплектации автотракторной техники, железнодорожного транспорта и специального оборудования. До настоящего времени методы моделирования при разработке конструкций карданных передач на предприятии применялись локально, что не позволило решить оптимизационные задачи для всей конструкции. Из анализа литературных и коммерческих источников следует, что на промышленных предприятиях СНГ, специализирующихся по выпуску продукции аналогичного назначения (г. Херсон, г. Чернигов и др.), подобные разработки не применяются. Известен ряд программных продуктов, разработанных за рубежом, позволяющих решать оптимизационные задачи различного уровня, в т.ч. и применительно к автомобильным агрегатам.

Однако такие программные продукты имеют высокую стоимость и требуют существенных затрат на их приобретение и непрерывное обновление.

В связи с этим необходима разработка отечественной методологии решения оптимизационных задач при создании карданных передач нового поколения на базе мультипроцессорных вычислительных систем, созданных ГНУ «Объединенный институт проблем информатики НАН Беларуси». Это позволит в значительной мере решить проблему унификации и оптимизации автомобильных агрегатов, применяемых для комплектации автотракторных средств и специальной техники, выпускаемых на предприятиях СНГ, прежде всего, на автомобильных заводах Российской Федерации и Беларуси (МТЗ, МАЗ, БелАЗ, КамАЗ, УралАЗ, ГАЗ и др.). В результате выполнения работ будет разработано программное обеспечение по оптимизации конструкторско технологического решения карданных передач различных типоразмеров, созданы новые материалы и конструкции виброгасящих деталей, обеспечивающие снижение виброактивности на 10-15% и уменьшение шума в кабине транспортного средства. Оптимизация конструкции карданных валов по критериям материало-, энергоемкости позволо снизить массу агрегата на 0,5-1,0 кг, что привело к экономии дорогостоящей стали 40Х, 40ХГ [1-5].

Целью работы является разработка с привлечением методов компьютерного моделирования и использования суперкомпьютера СКИФ для обработки большого массива данных, конструкций карданных передач для наземного транспорта нового поколения, оптимизированных по критериям материало-, энергоемкости и виброактивности, применяемых для комплектации автотракторной техники, производимой на предприятиях России и Беларуси, и организации их опытно-промышленного производства.

Для решения проблемы повышения эксплуатационного ресурса трибологических систем широко применяют системный подход. Износостойкость различных деталей автомобилей определяется режимом эксплуатации, макро- и микрогеометрическими параметрами контактных поверхностей, химическим составом материалов, физико-механическими и фрикционно-усталостными характеристиками приповерхностных слоев контактирующих деталей.

Для выбора оптимального метода повышения ресурса предложено установить функциональные связи между параметрами, дать им количественную оценку и определить долю в повышении суммарной износостойкости вносит изменения того или иного фактора.

Системный подход к рассмотрению процессов модельной системы позволил установить закономерности ее коррозионно-механического изнашивания. Установлено существование циклических процессов, катализирующих и ингибирующих износ. Так, разрушение микронеровностей и приповерхностного слоя контактирующих материалов вследствие усталостных явлений в зоне фрикционного контакта приводит к образованию частиц изнашивания и ювенильных поверхностей в активном состоянии.

Исходя из результатов системного анализа путем применения компьютерного моделирования и использования суперкомпьютера СКИФ для обработки большого массива данных, проведена оптимизация карданных передач по критериям материало-, энергоемкости и виброактивности, применяемых для комплектации автотракторной техники, производимой на предприятиях Росси и Беларуси.

Разработана система расчета карданных валов на прочность с помощью компьютерных методов инженерного анализа и создание трехмерных параметризированных математических моделей. Использование трехмерных параметрических моделей позволило построить правильную геометрическую форму и избежать типичных ошибок при конструировании карданных передач.

Согласно каталогу, разработанному ОАО «Белкард», карданные валы сгруппированы в семь основных схем. Каждый типоразмер имеет от трех до двенадцати схем. Все семь типоразмеров охватывают порядка изделий. Для предварительного построения 3D-модели карданной передачи использовали программный пакет Pro/ ENGINEER, который позволяет проводить модельные испытания частей карданной передачи в статическом режиме. Для изучения физико-механических характеристик карданной передачи в сборе при воздействии внешних факторов в динамическом режиме использовали суперкомпьютер и специальные программные пакеты. В данном случае результаты исследований были получены с помощью программного пакета Pro/ ENGINEER, которые адаптировались под программный пакет LS-DYNA и обрабатывались на суперкомпьютере семейства «СКИФ». Разработаны конечно-элементные модели деталей карданных валов, электронные модели деталей и сборки карданного вала и комплекта электронных чертежей. Проведен анализ геометрии деталей их собираемости, влияния сварных соединений на конструкцию карданной передачи.

Разработана рациональная методика формирования конечно-элементных сеток деталей карданного вала в глобальной системе координат изделия. Сформированы граничные условия динамического расчета для одного типа универсальных шарниров: величины внешних нагрузок, скоростей, ускорений, характер их изменения во времени, параметры закреплений деталей (учет структуры, прочностных свойств по объему детали:

сердцевина-поверхность), типы контактных взаимодействий и др. [5]. Выполнены предварительные экспериментальные расчеты динамической прочности на суперкомпьютере СКИФ, анализ влияния технологии сварки на выходные параметры карданного вала.

Таким образом, в ходе проведенных исследований получены следующие основные результаты, состоящие в:

- применении мультипроцессорной техники и программных продуктов, используемых для решения материаловедческих аспектов эксплуатации металлополимерных систем типа «карданных передач», позволившие создать оптимизированные конструкции универсальных шарниров;

- разработке составов и технологий композиционных материалов различного функционального назначения для узлов трения оптимизированных конструкций карданных передач повышенной надежности;

- оптимизации конструкции универсальных шарниров с пониженной материало-, энергоемкостью и стабильными прочностными и ресурсными характеристиками вследствие уменьшения виброактивности, динамических нагрузок и коррозионно-механического износа.

Список литературы 1. Антонов, А.С. Использование сквозных компьютерных технологий проектирования для оптимизации конструкции карданного вала / А.С. Антонов, А.В. Паньков, К.В. Кравченко // Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях: материалы Седьмой Промышленной конференции, п. Славское, Карпаты, 12-16 февраля 2007г. / УИЦ «Наука. Техника. Технология»;

под ред. З.Ю. Главацкой. – Киев, 2007. – С. 255-258.

2. Оптимизационные решения по карданным валам транспортных средств в программной среде конечно-элементного анализа PRO/MECHANICA / Г.А. Костюкович [и др.]. // Композиционные материалы в промышленности: материалы Международной конференции и семинара, Ялта, 26-30 мая 2008. / УИЦ «Наука. Техника. Технология»;

под ред. З.Ю.

Главацкой. – Киев, 2008. – С. 75-78.

3. Антифрикционные, термостойкие покрытия для технологической оснастки / Е.В. Овчинников [и др.] // Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях: материалы Одиннадцатой международной Промышленной конференции, п. Плавья, Карпаты, 10-14 февраля 2011 г. / УИЦ «Наука.

Техника. Технология»;

под ред. З.Ю. Главацкой. – Киев, 2011. – С. 19-21.

4. Кравченко, В.И. Использование мультипроцессорной техники при конструировании карданных передач / В.И. Кравченко, К.В. Кравченко, Е.В. Овчинников // Промышленность региона: проблемы и перспективы инновационного развития: материалы Республиканской научно-технической конференции. Гродно, 19-20 мая 2011 г. / ГрГУ имени Янки Купалы, ОАО «Белкард»;

под ред. В.А. Струка [и др.]. – Гродно, 2011. – С. 204-211.

5. Фторсодержащие ингибиторы изнашивания для трибосистем повышенной надежности / Е.В. Овчинников [и др.] // Фазовые превращения и прочность кристаллов: Сб. тезисов шестой международной конференции, посвященной памяти академика Г.В. Курдюмова, г. Черноголовка, 16 – 19 ноября 2010. / ГНЦ «ЦНИИчермет имени Бардина». – Черноголовка, 2010. – С. 187-188.

Development carried out with the assistance of computer modeling techniques and the use of the supercomputer SKIF propshaft for land transport new generation of optimized according to the criteria in material, energy and vibration activity, used for assembly of automotive vehicles produced at plants in Russia and Belarus, and the organization of pilot production.

УДК 621. Н.Е. Курносов1, А.А. Николотов1, А.С. Асосков ( Пензенский Государственный университет, 2ОАО «Пензадизельмаш») ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ РАСПЫЛЕННЫХ СОТС ПРИ ОБРАБОТКЕ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ Предложена методика определения необходимого и достаточного количества распыленных СОТС для охлаждения деталей при механической обработке. Приведены результаты исследований влияния многокомпонентных распыленных СОТС на тепловые потоки при резании.

Основной задачей технологии машиностроения как науки является достижение заданного качества изготавливаемых машин в установленном программой выпуска количестве при наименьших затратах материалов, энергии и иных ресурсов и высокой производительности труда, облегченного в максимальной степени и безопасного [1].

Одним из аспектов решения этой задачи является управление характером и интенсивностью процессов, протекающих на контактных поверхностях обрабатываемой заготовки и инструмента. Они в значительной мере зависят от технологической среды, окружающей зону резания, с которой происходит взаимодействие поверхностей режущего инструмента и обработанной поверхности.

Другим аспектом решения этой задачи является управление точностью механической обработки, на которую значительное влияние оказывают температурные деформации обрабатываемых заготовок. Их нагрев происходит в результате выделения тепла в процессе резания. Тепловые деформации тонкостенных заготовок с относительно большими обрабатываемыми поверхностями могут достигать величин, сопоставимых с допусками по 6-7 квалитету точности. Влияние температурных деформаций на точность растет при обработке внутренних поверхностей, когда поглощение тепла заготовкой увеличивается.

Для решения поставленных задач широко используют смазочно-охлаждающие технологические среды (СОТС). В качестве СОТС на практике используют самые разнообразные вещества, находящиеся в различном агрегатном состоянии. Целенаправленное применение тех или иных веществ в том или ином состоянии позволяет снизить изнашивание режущего инструмента, улучшить качество и точность обработанной поверхности, а также повысить производительность труда. Так к примеру применение СОТС позволяет повысить стойкость инструмента от 1,5 до 10 раз, производительность труда в 1,1... 3 раза, увеличить параметры режима резания, улучшить качество и эксплуатационные свойства обработанных поверхностей, а также санитарно-гигиенические условия труда [2].

Среди всех существующих методов подачи СОТС в последнее время большой интерес вызывает использование СОТС в распыленном состоянии [3]. В этом случае СОТС с помощью сжатого воздуха распыляется на мельчайшие капельки и вместе с воздухом в виде тумана с большой (до 200...300 м/с) скоростью подается в зону резания. Двигаясь с большой скоростью, капли жидкости соприкасаются в зоне резания с нагретыми, и трущимися поверхностями, охлаждая и смазывая их. Капельное состояние жидкости определяет большую тепловую эффективность этого способа охлаждения, так как мельчайшие капли, попадая на нагретые поверхности, свободно испаряются. Ввиду небольшой массы капель и высокой температуры нагретых поверхностей, испарение капель происходит очень быстро. Образующийся пар струёй воздуха уносится из зоны резания с большой скоростью, освобождая рабочие поверхности для следующих капель. При кипении капель тепло от нагретых поверхностей отбирается вследствие высокой удельной теплоты парообразования. Вторым компонентом газожидкостной смеси при тонкораспыленном охлаждении является воздух. С одной стороны, совместная подача в зону резания воздуха, содержащего кислород, и жидкости интенсифицирует процесс образования окисных пленок на трущихся поверхностях, что уменьшает износ инструмента, а с другой сам отбирает некоторое количество тепла за счет конвекции. Распыленная жидкость оказывает наибольший охлаждающий эффект по сравнению с остальными способами охлаждения, так как смесь жидкости и воздуха расширяется при выходе из сопла и при этом ее температура снижается до 3...15 °С.

Повышение эффективности распыленных СОТС возможно при совместном использовании высоких охлаждающих свойств эмульсий и смазывающего действия масляных СОТС. Охлаждающие свойства распыленных СОТС в наибольшей степени зависят от количества распыляемой жидкости. Потому при разработке технологического процесса с применением распыленных СОТС необходимо в первую очередь определить минимально необходимую массу распыляемой жидкости.

При обработке температура в зоне резания не постоянна и может меняться в широких пределах, поэтому для определения минимально необходимого количества жидкости, подаваемой в распыливающее устройство, были проведены экспериментальные исследования по определению влияния количества подаваемой жидкости на среднюю температуру зоны резания.

Анализ методов измерения температуры резания применительно к стоящей задаче позволил выбрать в качестве основного метода метод естественной термопары, а в качестве вспомогательного метод бесконтактного измерения температур.

Первоначально количество жидкости было определено в предположения, что вся теплота, образующаяся при резании, перейдет в СОТС. Тогда количество подаваемой жидкости будет определяться из выражения (1).

Q рез h tg( ) q об щ, (1) f k нр k а ( с р (t к t ) r ) Qрез – тепло, выделяемое при резании, Дж;

h – расстояние от сопла до орошаемой поверхности, м;

/2 – половина корневого угла факела;

f – площадь охлаждаемой поверхности, м2;

- время работы распылителя, c;

kнр коэффициент радиальной неравномерности факела;

ka коэффициент окружной неравномерности;

сp теплоемкость жидкости, Дж/С;

tк температура кипения жидкости, С;

t начальная температура жидкости, С;

r теплота испарения жидкости, Дж/кг.

Исследования проводили в диапазоне оптимальных параметров режима резания v, S, t при продольном точении алюминиевых сплавов АК6, Амг6 и Д16 инструментом из быстрорежущего материала Р6М5.

Инструмент имел постоянные значения геометрических параметров режущей части.

Исследования снижения температуры деталей при технологических процессах обработки с применением многокомпонентных распыленных СОТС проводились при следующих условиях охлаждения:

1) с использованием многокомпонентных распыленных СОТС:

a. СОТС на водной основе;

b. СОТС на масляной основе;

c. комбинация СОТС на водной основе и на масленой основе;

2) без использования многокомпонентных распыленных СОТС:

d. резание без использования СОТС;

e. с обдувом сжатым воздухом;

f. охлаждение свободно падающей струей СОТС.

Получение комбинации СОТС на водной и масленой осуществлялось в распылителе по патенту РФ RU 2187383. Отличительной особенностью данного устройства является предварительное интенсивное перемешивание вихревым потоком распыляемой жидкости. При организации одновременной эжекции СОТС на масленой и водной основе происходит их перемешивание и распыление в виде однородного тонкодисперсного факела. Смешивание разнородных жидкостей непосредственно перед распылением устраняет необходимость эмульгирования механическим или химическим способом.

Общий порядок проведения экспериментальных исследований был следующий;

обрабатывалась партия деталей на настроенном станке с контролем обрабатываемого размера по средствам индикаторной головки при одинаковых режимах резания, и геометрических параметрах режущего инструмента;

при обработке различных партий менялись способы охлаждения зоны резания;

производилось измерение отклонения от номинального размера на настроенном на данный размер стенде с помощью индикаторной головки.

Обработка результатов измерений их сопоставление и анализ показали, что:

1. При точении алюминиевых сплавов АК6, АМг6 и Д16 с применением различных способов охлаждения просматривается четкая зависимость между способом охлаждения и максимальной температурой в зоне резания. Минимальная температура наблюдается при охлаждении зоны резания поливом. Максимальная температура при обработке без охлаждения. При использовании распыленных СОТС уровень температуры не превышает 250 С охлаждение распыленными СОТС на водной основе позволяет снизить температуру в зоне резания до 200 С. При применении комбинированных распыленых СОТС температура несколько выше однако смазывающие и противозадирные свойства СОТС на масляной основе позволяют получить более качественную обработанную поверхность.

2. Проведенные исследования температурных деформаций обрабатываемых деталей без использования охлаждения показали, что наблюдается смещение размеров в сторону их увеличения, что при прочих равных условиях вызывает появление брака.

3. При применении охлаждения поливом наблюдается концентрация величины размеров вокруг номинального и вероятность появления брака снижается.

4. При применении распыленных СОТС также наблюдается концентрация величины размеров вокруг номинального, и вероятность появления брака снижается, но при этом также повышается качество обработанной поверхности.

5. Проведенные исследования показали, что применение МКР СОТС в количествах до 80 г/мин позволяют эффективно заменить подачу СОТС в виде свободно подающей струи.

Список литературы 1. Технология машиностроения: В 2 т. Т 1. Основы технологии машиностроения / В.М. Бурцев [и др.];

под ред. А.М. Дальского. – 2-е изд. стереотип. – М.: Изд-во МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2001. – 564 с. ил.

2. Справочник технолога-машиностроителя в 2 т. Т 1. / под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещеряковой, А.Г. Суслова. 5-изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение-1, 2001 – 912 с.

3. Потапов, В.А. Применение механической обработки с минимальным количеством СОТС на Германских заводах / В.А. Потапов // Машиностроитель. 1999. №11. С. 46-52.

The technique of definition necessary and enough sprayed lubricant-cooling agent for cooling details is offered at machining job. Results of researches of influence multicomponent sprayed lubricant-cooling agent on thermal streams are resulted at cutting.

УДК 621. Н.Е. Курносов1, А.А. Николотов1, А.С. Асосков ( Пензенский Государственный университет, 2ОАО «Пензадизельмаш») ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ Приводятся исследования величины шероховатости обработанной поверхности и стойкости режущего инструмента при охлаждении с использованием вихревого ионизатора.

Особенностью технологии изготовления дизельных двигателей является преобладание в технологических процессах операций механической обработки деталей [1, 2]. Повысить качество и производительность механической обработки заготовок можно использованием ионизированного воздуха в качестве смазочно охлаждающего технологического средства [3].

Технические средства, предназначенные для подготовки и подачи ионизированного воздуха в зону резания при механической обработке, состоят, как правило, из вихревой трубы А.П. Меркулова [4] и коронного электрического ионизатора [5, 6]. Подобные решения громоздки, требуют подвода сжатого воздуха для работы вихревой трубы и отдельного подвода электрической энергии для питания коронного ионизатора. Более рациональным решением является использование устройства, работающего на принципе вихревого энергетического разделения воздуха – вихревого ионизатора (ВИ). ВИ конструктивно изготовлен на основе вихревой трубы [7] и отличается от последней конструктивным исполнением. Принцип работы устройства основан на баллоэлектрическом эффекте и трении потоков воздуха о диэлектрические материалы деталей ВИ.

Устройство не требует отдельного подвода электрической энергии, легко монтируется на металлорежущие станки.

Для возможности использования ВИ в технологическом процессе проводились сравнительные исследования величины шероховатости обработанной поверхности и стойкости режущего инструмента при обработке с ВИ, обдувом сжатым воздухом, поливом СОЖ и при отсутствии охлаждения.

Шероховатость обработанной поверхности является одним из показателей эффективности выполняемой технологической операции. Стойкость режущего инструмента оказывает существенное влияние на шероховатость обработанной поверхности и производительность механообработки [2].

Для исследования стойкости режущего инструмента и шероховатости обработанной поверхности был разработан и изготовлен экспериментальный стенд, включающий в себя: токарно-винторезный станок МК 6056;

ВИ;

сужающий наконечник. Схема стенда приведена на рисунке 1.

Подача ионизированного воздуха в зону резания осуществлялась ВИ, полив эмульсией обеспечивался оборудованием станка;

охлаждение обдувом сжатым воздухом реализовывалось сужающим наконечником.

Работа ВИ и наконечника обеспечивалась центральной цеховой пневматической сетью при давлении воздуха 0,46 МПа. Режущий инструмент – съемная твердосплавная квадратная прямая пластина из материала Т5К10 с диаметром описанной окружности D=18 мм и державка правая, сечение державки h x b 29 х 20 мм, =45 °, =10 °, =10 °, =4 °, f=0,2 мм.

В качестве измерительного оборудования было использовано:

1. Приспособление измерительное, включающее призму с зажимом, прикрепленную к шлифованному столу, на котором располагалась головка измерительная рычажно-зубчатая с ценой деления 0,001 мм со стойкой. Приспособление позволяло измерять радиальный износ пластины с учетом ее наклона в державке.

2. Психрометр аспирационный.

Обрабатывалась сталь 40Х ГОСТ 4543-71, пруток 95 мм и длиной 500 мм. В качестве СОЖ применялась 5 % эмульсия на водной основе ТУ 38.101149-75, согласно рекомендациям [8].

Рис. 1. Схема экспериментального стенда для исследования стойкости режущего инструмента и шероховатости обработанной поверхности Исследование стойкости режущего инструмента.

Цель исследования: определение числового значения стойкости режущего инструмента при отсутствии охлаждения;

охлаждении обдувом сжатым воздухом;

поливом СОЖ;

обдувом ионизированным воздухом от ВИ.

Последовательность выполнения исследования следующая:

1. Устанавливался режим резания, соответствующий черновой обработке: глубина резания t=1,5 мм, подача s=1 мм/об, частота вращения шпинделя n=400 мин-1 [9]. При отсутствии охлаждения при установленном режиме обработки пруток протачивался на длину 400 мм одним проходом, после чего пластина менялась. Опыт повторялся на 3 пластинах без смены прутка.

2. После смены прутка устанавливался режим резания, соответствующий чистовой обработке: глубина резания t=0,5 мм, подача s=0,2 мм/об, частота вращения шпинделя n=1000 мин-1 [9]. Опыт повторялся на пластинах без смены прутка.

3. П.1 и П.2 повторялись при охлаждении различными способами: обдувом сжатым воздухом, поливом СОЖ, подачей ионизированного воздуха в зону резания. При охлаждении ионизированным воздухом сопло ВИ находилось на расстоянии 10 мм от пластины.

Исследование величины шероховатости обработанной поверхности.

Цель исследования: установление зависимости средней шероховатости (Ra) обработанной поверхности при отсутствии охлаждения;

охлаждении обдувом сжатым воздухом;

поливом СОЖ;

подачей в зону резания ионизированного воздуха от ВИ.

Шероховатость обработанной поверхности измерялась профилометром после каждого чистового прохода.

Результаты исследований стойкости режущего инструмента и шероховатости обработанной поверхности приведены на диаграмме, рисунок 2.

Рис. 2. Диаграмма результатов исследований стойкости режущего инструмента и шероховатости Анализ результатов исследований показал, что:

- величина средней шероховатости обработанной поверхности при использовании ВИ сравнима с величиной средней шероховатости при поливе эмульсией;

в 2,5 раза ниже, чем при отсутствии охлаждения;

в 1,8 раза ниже, чем при охлаждении обдувом сжатым воздухом;

- стойкость режущего инструмента при охлаждении ионизированным воздухом незначительно (на 510%) уступает стойкости инструмента при охлаждении поливом эмульсией.

Список литературы 1. Карунин, А.Л. Технология двигателестроения. / А.Л. Карунин, О.А. Дащенко;

под ред. А.И. Дащенко. - М.: Высшая школа. 2006. 608 с.

2. Клепиков, В.В. Технология машиностроения. / В.В. Клепиков. М.: ФОРУМ ИНФРА, 2004. 860 с.

3. Подураев, В.Н. Механическая обработка с охлажденным ионизированным воздухом / В.Н. Подураев. // Вестник машиностроения. 1991. №11. С.27-31.

4. Меркулов, А.П. Вихревой эффект и его применение в технике. / А.П. Меркулов. Самара Оптима, 1997. 348 с.

5. Патент РФ №2016738. Устройство для ионизации воздуха / авторы: Татаринов А.С., Петрова В.Д., заявка 4839399/ 15.06.1990, опубликовано 30.07.1994.

6. Ахметзянов, И.Д. Влияние униполярного коронного разряда на процесс обработки резанием / И.Д. Ахметзянов. // Научные труды ЧувГУ. Чебоксары, Изд. ЧувГУ. 1987. С. 132-139.

7. Патент РФ №2042089. Вихревая труба / авторы: Курносов Н.Е., Будников И.В., заявлено 30.07.1993, зарегистрировано в госреестре 20.08.1995.

8. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием: справочник. / под ред.

С.Г. Энтелиса, Э.М. Берлинера. М.: Машиностроение, 1986. 352 с.

9. Справочник технолога-машиностроителя / под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985. 496 с.

The article has information about research of size of roughness and a firmness of the cutting tool with cooling application by the vortical ionizer.

УДК 621. К.Л. Левков, П.В. Потапенко, П.В. Веремей (Белорусский национальный технический университет) ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ ЭНЕРГОУСТАНОК В ОПЫТНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ Представлен сравнительный обзор традиционных и прогрессивных технологий получения сложнопрофильных деталей.

Отдельное внимание уделяется технологиям быстрого прототипирования (БП).

Основным сдерживающим фактором при создании и разработке новой высокотехнологичной промышленной продукции являются научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки (НИОКР), а точнее скорость прохождения их этапов. В немалой степени это зависит от технологических возможностей опытного производства.

Решить задачи НИОКР во многом пытаются с помощью систем автоматизированного проектирования – САПР (англ. термин – Computer Aid Design (CAD)), профессиональных программных продуктов фирм Autodesk, Аскон и других. Однако наибольшие трудности возникают при изготовлении нестандартных, сложных по своей конфигурации деталей в различных отраслях промышленности и в энергетике в частности (рабочие и сопловые аппараты турбин, элементы двигателей внутреннего сгорания, детали компрессоров, насосов и вентиляторов и т.д.), которые часто являются самой трудоёмкой и дорогостоящей частью всего проекта. Остро стоит вопрос представления полноценной физической модели будущего изделия в кратчайшие сроки при оптимальных затратах.

Целью данной работы является обзор существующих на сегодняшний день технологий получения сложнопрофильных деталей (или их моделей) для энергоустановок, анализ их достоинств и недостатков.

Технологии получения сложнопрофильных деталей отображены на рисунке 1.

Традиционными технологиями получения сложнопрофильных деталей являются: обработка резанием а) с использованием фасонного инструмента или б) с применением программного управления траекторией режущего инструмента;

обработка материалов давлением (ОМД) либо а) выдавливанием через экструдер, либо б) ковкой;

порошковая металлургия;

литьё по выплавляемым моделям.

Традиционные методы получения сложнопрофильных деталей при опытном производстве весьма неуниверсальны – часто приходится сочетать два метода и более или выполнять ряд последовательных операций. Этот процесс, в свою очередь, связан с необходимостью привлечения специалистов различного профиля и увеличением времени получения детали.

Технологии получения сложнопрофильных деталей Без изменения исходного состояния материала С изменением исходного состояния материала Со съёмом материала Без съёма материала Литьё RP-Технологии Обработка Резание Порошко материа вая метал лов давле- 3D SLA LOM Фасонные лургия нием(ОМД) printing инструменты FDM SLS Движения инстру мента по программе Лазерная объёмная наплавка Рис. 1. Технологии получения сложнопрофильных деталей В настоящее время наравне с традиционными технологиями применяются прогрессивные технологии, так называемые технологии быстрого прототипирования (БП, англ. термин rapid prototyping technologies (RP technologies)) – технологии быстрого создания опытных образцов или функциональных моделей. К RP технологиям относят: метод лазерной стереолитографии (англ. термин – Stereo Lithography Apparatus (SLA));

процесс послойной заливки экструдируемым расплавом полимера (англ. термин – Fused Deposition Modeling (FDM));

метод селективного лазерного спекания (англ. термин – Selective Laser Sintering (SLS));

процесс трёхмерной печати (англ. термин – 3D printing Ink Jet tehnology);

метод послойного формирования моделей из листового материала (англ. термин – LaserObjectManufacturing (LOM));

методики лазерной объёмной наплавки [1-3].

Термин «быстрое прототипирование» означает класс процессов, которые автоматически создают сложные трёхмерные физические объекты без инструментального их изготовления, путём преобразования данных, поступающих из CAD-системы. На рисунке 2 приведено распределение применения технологий БП по отраслям.

Рис. 2. Распределение применения технологии БП по отраслям Аналогичная ситуация с применением технологий БП по отраслям наблюдается в Республике Беларусь.

Однако острая необходимость в повышении энергоэффективности топливно-энергетического комплекса РБ, высокие цены на энергоресурсы и другие факторы обуславливают стремление к созданию энергосберегающих энергетических установок и модернизации существующих. Проведение НИОКР в данном направлении ставит целый ряд задач, которые могут быть решены с применением технологии БП:

1) создание функциональных моделей установок;

2) визуализация агрегатов и процессов при их конструировании;

3) контроль собираемости сложных механизмов;

4) разработка моделей для изготовления прототипов;

5) создание презентационных моделей и макетов;

6) непосредственное выращивание деталей машин и механизмов;

7) создание моделей для литья металлов;

8) изготовление компонентов оснастки;

9) визуализация при создании инструментов;

10) проведение эргономических исследований;

11) другие области применения.

Для выбора технологии БП необходимо учитывать комплекс факторов, включающих в себя размер детали, производительность, требования к материалу, время изготовления, точность полученных деталей, стоимость изготовления и т.д. В таблице 1 представлен сравнительный анализ применения различных технологий при изготовлении сложнопрофильных деталей.

Таблица 1 – Сравнительный анализ применения различных технологий № Технология Достоинства Недостатки п/п Перенесение геометрии Инструмент не унифицирован, дорог в Фасонные инструменты инструмента на деталь изготовлении Обработка резанием Возможность получения Движение инструмента Высокая стоимость оборудования с практически любой по программе ЧПУ и оснастки к нему поверхности Выдавливание через Высокий коэффициент Возможность получения заготовки экструдер использования материала только постоянного профиля 2 ОМД Невозможность получения Ковка то же ступенчатых отверстий Уникальность химического Заготовки требуют механической или 3 Порошковая металлургия состава модели химико-термической обработки По выплавляемым Необходимость создания «мастер»

4 Литьё Высокая точность способа моделям модели каким-либо другим методом Химическая токсичность Скорость способа;

SLA фотополимера;

его усадка при универсальность оборудования отверждении FDM Широкая гамма материалов Низкая скорость построения модели Отсутствие «поддержки» при Высокая шероховатость и пористость SLS построении модели;

недорогие модели;

неравномерная плотность RP-техно- материалы модели логии Возможность получения Низкий коэффициент использования LOM функциональных моделей материала Стоимость оборудования в разы Невысокие прочность и точность 3D-printing ниже, чем при SLA, FDM, SLS готовой модели Для применения метода необходима Лазерная объёмная Широкий спектр металлических основа, на которую и будет наплавка порошков производиться наплавка Рассмотренные методы позволяют получать сложнопрофильные детали энергоустановок в опытном производстве. Выбор конкретного способа изготовления обуславливается требованиями, предъявляемыми к конкретной детали. В некоторых случаях получение точной формы изделия может быть достаточным и требования к материалам будут минимальны, например, при оценке газодинамических параметров, наглядности модели и проверке технологичности сборки. Однако при необходимости более точного анализа процессов тепло- и массообмена, а также прочностных испытаний необходимо применение технологий наиболее приближенных, по свойствам получаемых деталей, к серийному производству.


Наиболее передовыми являются технологии БП, которые позволяют быстро и эффективно преобразовать виртуальные образы деталей в опытные модели. Однако существуют также методы (SLS и лазерная объёмная наплавка) позволяющие создавать не только точные копии деталей (моделей), но и функциональные изделия, обладающие высокими эксплуатационными показателями.

Список литературы 1 Шишковский, И.В. Лазерный синтез функционально-градиентных мезоструктур и объёмных изделий / И.В. Шишковский. – Москва: Физматлит, 2009. – 421 с.

2 Валетов, В.А. Технология приборостроения: учебное пособие / В.А. Валетов [и др.]. – СПб.: СПбГУ ИТМО, 2008. – 336 с.

3 Инженерный центр «Компактные интеллектуальные технологии». – 24 февраля 2012. – Режим доступа: http://centr kit.com.ru/proto.php.

The comparative analysis of conventional and progressive production methods of nonuniform component are given. The focus is on a rapid prototyping technologies (RP) for experimental models creating in a power engineering.

УДК 629. Д.А. Линник (Гродненский государственный университет имени Янки Купалы) РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ВИБРОЗАЩИТНЫХ СИСТЕМ ВОДИТЕЛЯ КОЛЕСНЫХ ТРАКТОРОВ Представлены методы исследований виброзащитных систем водителя колёсных тракторов, позволяющие обеспечить выбор оптимальных параметров упруго-диссипативных элементов подвески сиденья и кабины водителя колёсных тракторов для гашения низкочастотных колебаний в диапазоне от 2 до 8 Гц.

Многие ведущие фирмы Европы, США и Японии вкладывают значительные средства в решение проблем связанных с обеспечением высоких технических показателей, повышением надёжности и долговечности тракторов, тем самым создавая предпосылки претворения теоретических исследований в практику. При этом особое внимание уделяется обеспечению условий труда водителя, которые должны соответствовать требованиям международных стандартов.

При решении задач виброзащиты водителя колёсных тракторов важная роль принадлежит подвеске сиденья и кабины водителя, что объясняется спецификой конструкции трактора и условиями его эксплуатации [1-5].

Создание эффективной виброзащитной системы водителя колёсного трактора представляет собой актуальную задачу, заключающуюся в улучшении труда водителя и его безопасности.

Ужесточения международных требований по показателям безопасности труда водителя вынуждают многие заводы СНГ, в том числе и Минский тракторный завод, нести дополнительные валютные затраты на приобретение зарубежных сидений и подвесок кабин.

Директива Совета ЕЭС № 78/764 особое внимание уделяет уровню вертикальных колебаний, согласно ей международный стандарт устанавливает значения вертикальных среднеквадратичных ускорений, не превышающих 2,5 м/с2, а их амплитуда не должны быть больше 0,025 м при любых частотных воздействиях и скорости движения трактора.

Задачи исследований:

1. Разработать математическую модель исследования колебаний масс колёсного трактора.

2. Разработать имитационную модель исследования колебаний масс колёсного трактора на ПЭВМ.

3. Провести анализ результатов имитационного моделирования и сформулировать выводы по практической реализации разработанной программы моделирования на ПВЭМ при определении оптимальных значений параметров упруго-диссипативных элементов подвески сиденья и кабины водителя колёсного трактора.

Для исследования колебаний масс колёсного трактора была разработана расчётная схема (рисунок 1).

Рис. 1. Расчётная схема колебаний масс колёсного трактора с подрессоренной кабиной Для анализа расчётной схемы разработан алгоритм моделирования, позволяющий осуществить имитационное моделирование колебаний мас колёсного трактора (рисунок 2).

Рис. 2. Структурная схема алгоритма имитационного моделирования с ограничением Из расчётной схемы (рисунок 1) составили дифференциальные уравнения, используя уравнение Лагранжа 2-го рода [4]:

d T T П Ф Qi, i 1,..., n, (1) dt zi zi z i z i где T, П, Ф соответственно кинетическая, потенциальная энергии и диссипативная функция;

z i, Qi обобщённые координаты и обобщённая работа моделируемой системы;

n число обобщённых координат.

Вычислительный эксперимент проводили в среде программирования Турбо-Паскаль [6].

Определение оптимальных значений параметров упруго-диссипативных элементов подвески сиденья и кабины водителя колёсного трактора осуществляли путём ввода в алгоритм имитационного моделирования барьера, позволяющего ограничить значения вертикальных среднеквадратичных ускорений на рабочем месте водителя.

Для наглядности работы разработанного алгоритма имитационной модели, рассмотрим кривую ускорения центра масс остова трактора без учёта ограничения и с учётом ограничения, например, в интервале от 0,25 до -0,25 м/с2 (рисунок 3). Для того чтобы расчётные значения ускорений остова трактора (Р), которые зависят от значений жёсткости и коэффициента вязкого сопротивления шин колёс передней и задней осей трактора, не вышли за рамки установленного ограничения (Д), осуществим варьирование значениями этих параметров в разработанной программе.

1 – кривая ускорения центра масс остова трактора;

2 – кривая ускорения центра масс остова трактора при изменении значений жёсткости шин колёс передней оси трактора;

3 – кривая ускорения центра масс остова трактора при изменении значений жёсткости шин колёс заднего моста трактора Рис. 3. Графики зависимости ускорений центра масс остова трактора от времени в интервале [0,25;

-0,25] Выполненные исследования позволили сделать следующие выводы:

1. Для снижения гашения низкочастотных колебаний необходимы следующие характеристики: с=130 Н/м, =1,2 Нс/м, которые обеспечивают среднеквадратичное ускорение ниже 2,5 м/с2 на сидении водителя при рабочей скорости движения колёсного трактора 5 км/ч.

2. Разработанная математическая модель колебаний масс колёсного трактора позволяет исследовать колебания сидения водителя при различных характеристиках упруго-диссипативных элементов подвески.

3. Программа моделирования на ПВЭМ позволяет определить оптимальные значения параметров упруго диссипативных элементов подвески сиденья.

4. Задачами перспективных исследований является выбор оптимальных параметров подвески кабины водителя колёсного трактора (вторичное подрессоривание), позволяющих существенно повысить виброзащитные свойства рабочего места водителя колёсного трактора.

Список литературы 1. Амельченко, Н.П. Подвеска сиденья водителя колёсного трактора / Н.П. Амельченко, В.А. Ким. – Могилев: БРУ, 2007. – 187 с.

2. Ким, В.А. О некоторых мерах гашения колебаний на сиденье колёсного трактора / В.А. Ким, О.В. Билык, Н.П. Амельченко. // Вестн. Могилёв. гос. техн. ун-та. Транспортные и строительные машины. – 2001. – № 1. – С. 77-82.

3. Амельченко, Н.П. О создании перспективного тракторного сиденья с интегральной подвеской / Н.П. Амельченко // Механика машин и практика: материалы международной конференции. – Минск, 2003. – С 345-348.

4. Силаев, А.А. Спектральная теория подрессоривания транспортных машин / А.А. Силаев. – М.: Машиностроение, 1972. – 192 с.: ил.

5. Амельченко, Н.П. Активная виброзащитная система сиденья водителя / Н.П. Амельченко, В.А. Ким // Тракторы и сельхозмашины. – 2006. – № 2 – С. 1–4.

6. Фаронов, В.В. Turbo Pascal. / В.В. Фаронов. СПб.: Изд-во «БХВ-Петербург», 2004. 1056 с.

In work methods of researches vibration systems of the driver of the wheel tractors are presented, allowing to provide a choice of optimum parametres is elastic-dissipativnyh elements of a suspension bracket of a seat and a cabin of the driver of wheel tractors for clearing of low-frequency fluctuations in a range from 2 to 8 Hz.

УДК 621.791.753. Ф.Г. Ловшенко, А.И. Хабибуллин (Белорусско-Российский университет) ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭКСТРУЗИИ НА СВОЙСТВА ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННОЙ МЕДИ Приведены результаты исследований влияния основных технологических параметров экструзии дисперсно упрочненной гранулированной композиции на основе меди на физико-механические свойства получаемых прутков.

Введение. Дисперсно-упрочненная медь (ДУМ), получаемая по технологии, разработанной в Белорусско Российском университете [1,2], имеет следующие физико-механические свойства: электропроводность составляет 65-70% от электропроводности меди, твердость – 190-220 НВ, предел прочности при растяжении – 700-900 МПа, длительная прочность – [ 100 ] = 200-250 МПа, температура рекристаллизации – 800-850 0С, относительное удлинение – 2 %.

Эти свойства позволяют использовать ее в качестве жаропрочного материала, обладающего высокими значениями электропроводности. Изделия электротехнической промышленности (скользящие и коммутирующие электроконтакты, электроды контактной точечной сварки, токоподводящие наконечники для сварки проволокой в среде защитных газов, сопла плазмотронов и пр.), изготовленные из этого материала, отличаются высокими эксплуатационными характеристиками.

Технология изготовления ДУМ относится к высоким технологиям, так как позволяет получать электротехнические материалы с уникальным комплексом свойств, используя недефицитные материалы.

Важными преимуществами этого метода являются простота технологии получения материала, невысокие энергозатраты при достаточной производительности процесса. Основные технологические этапы изготовления дисперсно-упрочненных материалов на основе меди включают в себя реакционное механическое легирование;

холодное прессование полученных дисперсно-упрочненных гранулированных композиций;

термообработку гранулированных композиций;

экструзию прутков требуемого профиля;


формообразование заготовок методами горячей объемной штамповки и, наконец, получение изделий с помощью механообработки. Для достижения высоких значений всего комплекса физико-механических свойств порошковые композиции подвергают горячей экструзии с высокими степенями деформации, в результате которой обеспечивается окончательное формирование структур с ультрадисперсным и равномерным распределением упрочняющих фаз.

Целью данной работы являлось исследование влияния технологических параметров экструзии дисперсно упрочненной гранулированной медной композиции на физико-механические свойства получаемых прутков.

Методика исследования. Для изучения влияния технологических факторов на процесс экструзии изменяли температуры нагрева брикетов и контейнера, а также коэффициент вытяжки. Температура нагрева оснастки для экструзии 350-600 С, температура нагрева брикетов перед экструзией 700-840 С, коэффициент вытяжки 5-30, продолжительность отжига 0,5 ч.

Скорость истечения материала в зависимости от степени деформации изменялась в диапазоне 0,10-0,22 м/с, что приводило к повышению температуры прутка на 40-250 С. Нижнее значение температуры соответствует экструзии с коэффициентом вытяжки 5, верхнее 30.

Результаты исследований и их обсуждение Результаты исследований влияния технологических факторов процесса экструзии на свойства материала представлены на рисунках 1-3. Из рисунка 1 видно, что при нагреве брикета выше температуры 800 0С основные физико-механические свойства снижаются. Это явление связано с тем, что экструдируемый пруток нагревается в зоне калибровочного пояска до температуры 870 С и выше, что приводит к началу процесса рекристаллизации. Если температура брикетов составляет 740 С и ниже, то наблюдается тенденция к снижению физико-механических свойств. Это обусловлено тем, что при указанных температурах оксидные пленки на поверхности гранул разрушаются не столь эффективно и увеличивается склонность к формированию волокнистой структуры, что снижает прочность связи между зернами. Кроме того, интенсивно возрастает давление, необходимое для экструзии. В связи с этим, температура нагрева брикетов должна находиться в диапазоне (760–800) С.

Рис. 1. Влияние температуры нагрева брикета на физико-механические свойства экструдированного прутка Из рисунка 2 видно, что при температуре контейнера 350 С значительно снижается прочность получаемого прутка.

Рис. 2. Влияние температуры нагрева контейнера на физико-механические свойства экструдированного прутка Это явление объясняется тем, что из-за значительного переохлаждения материала брикета у периферии внутренние слои, имеющие более высокую температуру, обладают меньшим сопротивлением деформации и выдавливаются раньше наружных, что приводит к неравномерности деформации по сечению и к появлению дополнительных напряжений растяжения в наружных слоях прутка и сжатия во внутренних.

Рис. 3. Влияние коэффициента вытяжки на физико-механические свойства материала экструдированного прутка Из рисунка 3 следует, что при коэффициенте вытяжки меньшем 13, снижаются все физико-механические свойства материала экструдированного прутка. Это объясняется тем, что при малых степенях деформации, как и при низких температурах, оксидные пленки на поверхности гранул разрушаются не эффективно, что приводит к образованию грубой волокнистой структуры. При возрастании значений коэффициента вытяжки более 20 заметно снижается твердость в связи с тем, что происходит нагрев экструдируемого материала в зоне входа в матрицу свыше температуры начала рекристаллизации. Поэтому коэффициент вытяжки должен находиться в пределах 13–20 (при внутреннем диаметре контейнера до 70 мм).

В случае изготовления контейнера из сталей типа 4Х5МФС, 4Х5В4ФСМ, 3Х3М3Ф температура его нагрева должна составлять 450 С, при применении стали 3Х2В8Ф 500 С.

Таким образом, характерной особенностью дисперсно-упрочненных композиционных материалов, получаемых экструдированием, является волокнистая макроструктура прутков. Волокнистое строение после обработки давлением образуется в материале, имеющем нерастворимые включения, которые в процессе деформации вытягиваются вместе с зернами в направлении деформации. Так как эти включения при нагревании не растворяются, они (или продукты их разрушения) сохраняют вытянутую форму и придают макроструктуре волокнистое строение, которое не устраняется даже при высоких температурах последующей термической обработки. Волокнистость макроструктуры приводит к анизотропии механических свойств, что необходимо учитывать при разработке технологии штамповки и обработки резанием, а также при эксплуатации изделий.

Из данных, представленных на рисунках 1, 3 видно, что максимальный предел прочности, составляющий 860 МПа, имеет материал, полученный при температуре нагрева брикетов 780 С, при значении коэффициента вытяжки 17. При этом он обладает удельным электрическим сопротивлением = 2,15·10-8 Ом·м.

Заключение. 1. Установлено, что при нагреве брикета выше температуры 800 0С основные физико механические свойства снижаются вследствие того, что экструдируемая заготовка нагревается в зоне калибровочного пояска до температуры 870 С и выше, что приводит к началу процесса рекристаллизации.

2. При снижении температуры брикетов до 740 С и ниже наблюдается тенденция к снижению физико механических свойств в связи с ослаблением процесса разрушения оксидных пленок на поверхности гранул и снижением прочности связи между зернами. То же явление наблюдается и при экструдировании с коэффициентом вытяжки меньшем 13.

3. При охлаждении контейнера до температур менее 400 С из-за значительного переохлаждения материала брикета у периферии в материале заготовки возникают значительные внутренние напряжения, приводящие к недопустимому снижению прочностных свойств.

Список литературы 1. Ловшенко, Г.Ф. Теоретические и технологические аспекты создания наноструктурных механически легированных материалов на основе металлов / Г.Ф. Ловшенко, Ф.Г. Ловшенко. Могилев: Бел.-Рос. ун-т, 2005. 264 с.

2. Ловшенко, Г.Ф. Наноструктурные механически легированные материалы на основе металлов / Г.Ф. Ловшенко, Ф.Г. Ловшенко, Б.Б. Хина. Могилев: Бел.-Рос. ун-т, 2008. 680 с.

Results of researches of influence of the basic technological parametres of expression of the dispersion-hardened granulated composition on the basis of copper on properties of received preparations are yielded.

УДК 621.791.753. Ф.Г. Ловшенко, А.И. Хабибуллин (Белорусско-Российский университет) ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ЭКСТРУЗИИ ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЫХ МЕДНЫХ ЗАГОТОВОК Установлены оптимальные технологические параметры процесса экструзии дисперсно-упрочненной гранулированной композиции на основе меди: величины радиальных зазоров между контейнером и пуансоном, коэффициент вытяжки, а также температуры нагрева брикетов и контейнера.

Исходя из результатов исследований влияния технологических факторов процесса экструзии на свойства дисперсно-упрочненной меди (ДУМ) установлено, что максимальный предел прочности, составляющий МПа, имеет материал, полученный при температуре нагрева брикетов 780 С, при значении коэффициента вытяжки 17. При этом он обладает удельным электрическим сопротивлением = 2,15·10-8 Ом·м.

Целью данного исследования являлась оптимизация технологических параметров процесса экструзии дисперсно-упрочненной медной гранулированной композиции.

Методика исследования. Брикетирование получаемой в механореакторе гранулированной композиции проводилось в стаканах из медной фольги холодным прессованием до плотности 70–75 % от теоретической.

Брикеты имели диаметр 64 мм, длину 110 мм.

Для завершения фазовых и структурных превращений, а также дегазации брикеты перед экструзией подвергали отжигу в атмосфере водорода при температуре 800 С и давлении 50 Па.

Полуфабрикат в виде прутка получали экструзией брикетов, нагреваемых до температур 720–800 С. С целью увеличения градиента скорости перемещения слоев материала, способствующего разрушению адсорбционных и оксидных пленок гранул, применялась плоская матрица ( = 90 °).

Подогрев технологической оснастки до температур 450–500 С производился в трубной печи электросопротивления. Коэффициент вытяжки изменяли в пределах 8–20.

Измерение температуры заготовок проводили бесконтактным методом с помощью фотоэлектрического пирометра ФЭП-4М. Для контроля температуры формируемого прутка в зону калибровочного пояска матрицы устанавливалась термопара хромель – алюмель.

Удельное электросопротивление измеряли с помощью прибора «Константа К5» с применением датчика ФД2.

Оценка механических свойств производилась по результатам статических испытаний на растяжение на машине ИР 5143-200-11, при скорости 2,0 мм/мин. За показатель пластичности принималось относительное удлинение образцов.

Результаты исследований и их обсуждение. Степень неравномерности деформаций, а, следовательно, и свойств изделия зависит от следующих основных факторов: разницы температур контейнера, матрицы, пуансона и порошковой композиции;

степени и скорости деформации;

формы канала матрицы;

физико механических свойств экструдируемой композиции;

сил трения на поверхностях контакта инструмента и порошковой композиции;

схемы экструзии;

величины зазора между пуансоном и контейнером и пр.[1-4].

При экструзии дисперсно-упрочненных сплавов на основе меди, для повышения технологичности процесса, нами применялись плоские матрицы, с углом конусности 90. В плоских матрицах обжатие материала происходит в воронкообразном канале, образованном границей упругой («мертвой») и пластической зон. Так как экструзия производится до упора пуансона в матрицу, то все поверхностные дефекты, сосредоточенные в мертвой зоне, на заключительной стадии экструзии попадают во внутренние слои прутка.

Таким образом, при прямой экструзии в отходы необходимо удалять конец прутка, составляющий (18 20) % от общей длины. При экструзии с «рубашкой» возможно сокращение объема дефектной зоны 1,8-2,4 раза.

Исследованиями [5] установлено, что для прямой экструзии оптимальная величина радиального зазора составляет (0,11-0,13) мм, что позволяет снизить потери материала в 1,5-1,7 раза.

Оптимизация процесса экструзии была проведена исходя из предварительно полученных данных по исследованию влияния технологических параметров экструзии дисперсно-упрочненной гранулированной медной композиции на физико-механические свойства получаемых прутков.

При описании области оптимума параметрами являлись предел прочности материала в и удельное электрическое сопротивление ;

факторами температура нагрева брикетов х1, коэффициент вытяжки х2.

Средние значения параметров оптимизации, приведенные в матрице планирования, получены по результатам двух параллельных опытов. Температура нагрева контейнера составляла 450 С.

В результате статистической обработки экспериментальных данных получены математические модели, адекватно представляющие результаты эксперимента:

1) удельное электросопротивление (, 10-8 Ом·м) = 2,21 – 0,133х1 – 0,165х2 + 0,042х1х2 + 0,12х12 + 0,043х22;

(1) 2) предел прочности (в, МПа) В = 877 + 20х1 + 119х2 – 94,5х12 – 64,5х22, (2) где х1, х2 кодированные значения факторов, изменяющиеся в пределах от -1 до +1.

Перевод натуральных значений в кодированные осуществляется по выражениям:

X 1 760 X 14 (3) ;

x2 x1, 40 где Х1 температура нагрева брикетов,°С, Х1 = 720–800;

Х2 коэффициент вытяжки, Х2 = 8–20.

Графическая интерпретация этих моделей, показывающая зависимость исследуемых параметров от двух факторов, представлена на рисунках 1 и 2.

Рис.1. Влияние температуры экструзии и коэффициента вытяжки на удельное электросопротивление ДУМ Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод о том, что оптимальными условиями термомеханической обработки ДУМ (экструзии) являются: температура нагрева брикетов 780 С, коэффициент вытяжки 17-19. Температура нагрева оснастки для экструзии 450-500 С.

Рис. 2. Влияние температуры экструзии и коэффициента вытяжки на предел прочности ДУМ Заключение. 1. Установлено, что оптимальными режимами термомеханической обработки (экструзии) ДУМ являются: температура нагрева брикетов 780 °С, коэффициент вытяжки 17-19, температура нагрева оснастки 450-500 С.

2. Показано, что полученный по оптимальной технологии материал является композицией, состоящей из медной матрицы микрокристаллического типа с границами зерен, стабилизированными дисперсными частицами упрочняющих фаз. При относительной электропроводности, равной 80 % от меди, разработанный материал обладает твердостью более 210 НВ, пределом прочности в = 860 МПа, в500 = 400 МПа, относительным удлинением = 5 % и температурой рекристаллизации не менее 0,85Тпл основы, т.е. не менее 850 °С. Стендовые и производственные испытания показали, что стойкость изделий, изготовленных из разработанного материала, в 1,4–2,5 раза превышает стойкость аналогичных изделий из бронзы БрХЦр.

Список литературы 1. Громов, Н.П. Теория обработки металлов давлением / Н.П. Громов. 2-е изд. – М.: Металлургия, 1978. 360 с.

2. Смирнов, В.С. Сопротивление деформации и пластичность металлов / В.С. Смирнов, А.К. Григорьев, В.П. Пакудин. М.: Металлургия, 1975. 271 с.

3. Сторожев, М.В. Теория обработки металлов давлением / М.В. Сторожев, Е.А. Попов. 4-е изд. – М.:

Машиностроение, 1977. 423 с.

4. Губкин, С.И. Пластическая деформация металлов: в 3 т. / С.И. Губкин. М.: Металлургиздат, 1960. Т. 1. 376 с.

5. Хабибуллин, А.И. Исследование факторов, влияющих на характер деформировании при прямой и обратной схемах экструзии дисперсно-упрочненных сплавов на основе меди / А.И. Хабибуллин, И.А. Лозиков // Создание и применение высокоэффективных наукоемких ресурсосберегающих технологий, машин и комплексов: материалы междунар. науч.-техн.

конф. Могилев, 25–26 октября 2001 г. Могилев: ГУ ВПО «Могилевский государственный технический университет». – 2001. – С. 128–129.

Optimum technological parametres of process of expression of the dispersion-hardened granulated composition on the basis of copper are installed: sizes of radial backlashes between the container and a punch, extract factor, and also temperatures of heating of briquettes and the container.

УДК 294: А.С. Макарский (Гродненский государственный университет имени Янки Купалы) ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ КОНСТРУИРОВАНИЯ ЛИТЬЕВЫХ ПРЕСС-ФОРМ Рассмотрены использование компьютерных программ при конструировании литьевой оснастки, а также моделирование физических процессов и анализ полученных данных, оценка возможности изготовления полимерных изделий с использованием холодноканальной и горячеканальных литниковых систем.

Современный уровень развития науки и техники позволяет расширить сферу применения пластмассовых деталей в ответственных узлах и механизмах. Всё большее число устройств изготавливают из пластмасс, уменьшая использование в конструкциях металлических деталей. Так, некоторые модели лазерных принтеров (например, Samsung ML1710) имеют не только пластмассовый корпус и направляющие, но так же пластмассовые станину и зубчатые колёса передаточного механизма. Более трети от общего объема изделий из полимерных материалов производится методом литья под давлением. В процессе придания формы изделию, используется специальная дорогостоящая оснастка – литьевая пресс-форма.

Существуют два основных типа конструкций литьевых пресс-форм: холодноканальные с отвердевающими литниками и горячеканальные без литников. Основные преимущества горячеканальных форм состоят в отсутствии литников, получении изделий высокого качества, увеличении прочности и снижении стоимости изделий. Технологии горячеканального литья начали развиваться с начала 1930-х годов в США. [1] Современное программное обеспечение позволяет повысить качество проектирования оснастки и сократить сроки её изготовления. В качестве программной среды используются САПР – системы автоматизированного проектирования. [2] Современные САПР включают в себя системы автоматизированного конструирования, анализа и подготовки производства. Системы конструирования помогают в разработке конструкции пресс-формы, оптимизации расположения и типа литниковой системы, толкателей и других элементов. Системы анализа позволяют провести расчёт и моделирование физических процессов происходящих внутри пресс формы.

Используя системы анализа, можно получить информацию о [3]: деформации плит пресс-формы;

распределении температур внутри оснастки;

анализе течения полимерного расплава и т.д.

При работе с САПР можно выделить следующие этапы:

1. Разработка трёхмерной модели будущего полимерного изделия (рисунок 1).

Рис. 1. Трёхмерная модель изделия «дюбель-зонтик»

2. Выбор технологии изготовления (холодноканальная, горячеканальная);

проведение ряда компьютерных испытаний над моделью для устранения возможных дефектов при изготовлении;

внесение поправок в конструкцию модели (рисунок 2).

На данном этапе наибольший интерес представляют системы компьютерного анализа, т.к. они позволяют при помощи расчётных методов оценить, как поведёт себя компьютерная модель изделия в реальных условиях эксплуатации, помогают убедиться в работоспособности изделия, без привлечения больших затрат времени и средств. Для моделирования процесса литья термопластов применяются фундаментальные законы механики и термодинамики.[4] Рынок САПР для анализа литья пластмасс предлагает большой выбор программ, лидирующее место среди которых занимает MoldFlow компании Autodesk. Данная система включают автоматизированные алгоритмы прогнозирования возникновения дефектов отливки при заполнении пресс-формы [5].

Рис. 2. Анализ 3D-модели на проливаемость в Autodesk MoldFlow В ходе испытаний двух моделей изделий типа дюбель-зонтик мы выяснили, что использование горячеканальной системы с наружным обогревом по сравнению с другими типами систем, позволяет уменьшить давление впрыска термопластавтомата на 22 %, а усилие смыкания на 25 %. При снижении этих значений мы можем снизить энергопотребление литьевой машины.

3. Конструирование литьевой пресс-формы на основании 3D-модели изделия и данных, полученных на втором этапе (рисунки 3, 4).

Рис. 3. Элементы горячеканальной пресс-формы: формообразующие и горячеканальная системы 4. Подготовка чертежей и управляющих программ для станков с ЧПУ (рисунок 5).

Рис. 4. Компьютерная модель литьевой пресс-формы Рис. 5. Сборочный чертёж литьевой пресс-формы Таким образом, при использовании программных продуктов мы можем не только добиваться наилучших характеристик изготавливаемых изделий, а также выбирать наиболее удобный и экономически выгодный способ их производства.

Список литературы 1. Унгер, П. Технология горячеканального литья / П. Унгер;

под. ред. В.Г. Дувидзона. – СПб.: Профессия, 2009. – с., ил.

2. САПР // Независимый информационный портал CADобзор [Электронный ресурс]. – 2011. – Режим доступа:

http://cadobzor.ru/САПР. – Дата доступа : 10.11.2011.

3. Глобальные изменения рынка программных продуктов для компьютерного анализа процесса литья под давлением полимерных материалов / И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская // Литьё пластмасс [Электронный ресурс]. – 2011. – Режим доступа: http://www.barvinsky.ru/articles/art_041_global_market_of_cae_2010.htm. – Дата доступа : 21.10.2011.

4. Барвинский, И.А. Проблемы горячеканального литья под давлением деталей из термопластов / И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская // Литьё пластмасс [Электронный ресурс]. – 2011. – Режим доступа:

http://www.barvinsky.ru/articles/art_044_temperature_in_hot_runners_mold.htm. – Дата доступа : 25.10.2011.

5. MoldFlow - Возможности и демонстрация проектов деталей из пластмассы // Autodesk [Электронный ресурс]. – 2011.



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 12 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.