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 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 8 |

«МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное бюджетное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый ...»

-- [ Страница 4 ] --

Влияние легирования на структуру и свойства электролитического железа Клюева А.С., ТюмГНГУ, г. Тюмень В настоящее время решение вопросов экономии металла, связанных с коррозионными процессами и износом деталей машин и конструкций, часто реализуется за счет изменения свойств поверхностных слоев изделий путем нанесения функциональных металлических покрытий.

Для упрочнения и восстановления изношенных поверхностей дета лей оборудования могут эффективно использоваться электролитические сплавы на основе железа. Последнее время особый интерес вызывают сплавы, которые в процессе электроосаждения имеют тенденции к амор физации. Для эффективного использования таких покрытий необходимо иметь четкие представления о структуре электролитических легированных аморфных сплавов, которая является связующим звеном между задавае мыми условиями осаждения и получаемыми свойствами.

Актуальным видится изучение влияния элементов-аморфизаторов на структуру и свойства электроосажденных покрытий на основе железа.

Известно, что концентрация легирующего элемента оказывает суще ственное влияние на элементный состав, структуру и фазовое состояние покрытий. В работе рассмотрено влияние этого фактора на особенности формирования электроосажденных сплавов железо-молибден.

Согласно данных рентгеноструктурного анализа, покрытия с содер жанием до 17% молибдена, кристаллизуются с ОЦК-решеткой и представ ляют собой пересыщенные твердые растворы молибдена в железе. На ди фрактограммах четко различаются рефлексы (110) и (200), которые с ро стом содержания молибдена уширяются (становятся диффузными), а их интенсивность – уменьшается. Сплавы с содержанием от 18% до 21 % мо либдена можно охарактеризовать как аморфно-кристаллические. Увеличе ние содержания легирующего компонента приводит к уменьшению интен сивности рефлексов на рентгеновских спектрах и одновременному увели чению ширины гало. На дифрактограммах образцов с содержанием молиб дена более 21% присутствует только один диффузный пик гало, соответ ствующий наиболее интенсивной линии (110) железа.

Исследования структуры и морфологии поверхности электролитиче ских сплавов железо-молибден показали, что в зависимости от фазового состояния изучаемые покрытия имеют различную ориентацию структур ных элементов относительно основы.

Кристаллические сплавы железо-молибден характеризуются ярко выраженной столбчатой структурой, состоящей из кристаллитов с четкими большеугловыми границами и формируются с матовой шероховатой по верхностью роста. Увеличение содержания легирующих элементов приво дит к формированию на катоде полублестящих аморфно-кристаллических покрытий, характеризующихся мелкозернистыми кристаллитами без пре имущественной ориентации и неоднородной структурой. Аморфные элек тролитические сплавы имеют слоистую структуру, которая неоднородна по толщине. Поверхность получаемых покрытий – блестящая.





Установлено, что в чистом электролитическом железе и кристалли ческих сплавах железо-молибден обычно формируются внутренние напряжения растяжения. При концентрации молибдена 7 % наблюдается увеличение, а затем так же снижение внутренних напряжений.

При нагреве электроосажденных сплавов внутренние напряжения снижаются, причем наиболее интенсивно в кристаллических покрытиях в связи с изменением концентрации неравновесных дефектов структуры. В аморфных покрытиях уровень снижения напряжений менее существенен, они становятся незначительными и стабилизируются.

Электрохимическое легирование железа молибденом в концентраци ях, соответствующих кристаллическому состоянию сплавов приводит к упрочнению покрытий, вследствие измельчения их структуры и повыше ния плотности дефектов кристаллического строения. Максимум твердости приходится на ультрадисперсные осадки с содержанием 17% молибдена. В сплавах с более высоким содержанием молибдена, имеющим аморфно кристаллическую структуру, твердость уменьшается.

Испытания на износ проводили при сухом трении по схеме «диск колодка». Полученная зависимость износостойкости от концентрации ле гирующих элементов коррелирует с изменением твердости. Чем выше твердость получаемых покрытий, тем меньше их износ.

Для оценки коррозионной стойкости покрытий использовали коли чественный гравиметрический метод. Железо-молибденовые электролити ческие сплавы существенно отличаются коррозионной стойкостью от по крытий чистого железа, имеющих ярко выраженную столбчатую структу ру. Коррозионная стойкость изучаемых сплавов возрастает с увеличением содержания молибдена в покрытиях.

Одновременно с ростом содержания молибдена в сплавах снижаются внутренние напряжения, которые способствуют развитию коррозионного процесса, но наибольшими защитными свойствами обладают аморфные покрытия, поскольку в них отсутствуют структурные дефекты (границы зерен, дислокации, дефекты упаковки), которые являются активными цен трами коррозии.

При нагреве сплавов их коррозионная стойкость снижается в связи с образованием в покрытиях оксидов молибдена и фаз Лавеса, которые в ос новном выделяются по границам зерен, а так же в связи с развитием пори стости.

Научный руководитель: Корешкова Е.В., к.т.н., доцент.

Структурно-технологические особенности изготовления и эксплуата ции кольца гидропяты ЦНС Косинцева И.В., ТюмГНГУ, г. Тюмень В конструкции центробежных многоступенчатых секционных насо сов (ЦНС) предусмотрены гидравлические разгрузочные устройства. Од ним из элементов данных узлов, подвергающимся интенсивному изнаши ванию и поэтому заменяемым через 1 ’ 3 месяца эксплуатации, является кольцо гидропяты. Модификации ЦНС, применяемые в нефтегазовой от расли, оснащены кольцами из коррозионностойких сталей с наплавленным на рабочую поверхность износостойким композиционным материалом.





В качестве объекта исследований принято кольцо гидропяты после эксплуатации с максимально допустимым износом 3 мм. Целью работ яв лялось выявление влияния материала кольца на износ с последующей вы работкой практических рекомендаций. Программа включала проведение макроанализа, определение состава материала кольца с покрытием, в том числе фракционного для дисперсной фазы композита, измерение микро твердости структурных составляющих с учетом зонального распределения.

Спектрометрическим методом определено, что деталь изготовлена из стали 10Х17Н13М2Т, соответствующей ГОСТ 5632-72. Наплавленный слой представляет собой композиционный материал с дисперсной фазой карбида вольфрама в матрице из сплава Х12Н10М3К3. Выбор карбида вольфрама представляется рациональным в связи с тем, что по уровню твердости, превышающей HV2400, он превосходит карбиды большинства других металлов. Материал этого типа используют для повышения износо стойкости шарошек буровых долот, зубьев ковшей экскаваторов и т.п.

Установлено, что наплавка износостойкого слоя осуществлялась в кольцевую канавку глубиной 4 мм с формированием выступающей части мм с учетом финишной обработки, а также наличие технологического де фекта в месте инициации наплавки на рабочей плоскости кольца. На попе речных срезах зафиксированы несовершенства зоны сцепления основного материала детали с наплавленным слоем в виде трещиновидных пустот.

Изношенная рабочая поверхность кольца содержит множественные цара пины, направление которых согласуется с центробежными силами, возни кающими при вращении ротора насоса. Вероятной причиной возникнове ния царапин представляется движение под нагрузкой выкрошенных твер дых частиц по поверхности относительно мягкой матрицы композита. По видимому целесообразно использовать матрицу композита из более проч ного материала, например, стали, а в качестве второй фазы применить ча стицы карбида вольфрама сферической формы фракции до 300 мкм.

Научный руководитель: Скифский С.В., к.т.н., профессор Новые полиимидные материалы для оборудования нефтегазового комплекса Кравцова В.Д., Умерзакова М.Б., Сариева Р.Б., Болотов Д.А.

АО «Институт химических наук им. А.Б. Бектурова», г. Алматы, Респуб лика Казахстан Казахстанско-Британский технический университет, г. Алматы, Республи ка Казахстан Известно, что нефтегазовая отрасль является энергоемкой областью.

Основной объем электроэнергии потребляют различные виды силового электрического оборудования, которое содержит от 60 до 80% разных электротехнических изделий, компонентов, проводов и кабелей, которые составляют большую часть стоимости самого электрооборудования. Этот факт со всей остротой ставит задачу обеспечения надежности электрообо рудования и каждой его составляющей за счет использования современных электроизоляционных материалов и разработку новых с высокими техни ческими характеристиками. Следует также отметить важное для нефтяной и газовой промышленности направление по дальнейшему совершенство ванию эксплуатируемого электрооборудования – повышению его техниче ской надежности, огнестойкости, взрывозащищенности, устойчивости к воздействию токов короткого замыкания, последствиями которых является электрическая дуга, приводящая к повышенному нагреву токоведущих ча стей и изоляции и другим осложнениям, которые могут оказать отрица тельное влияние на технологический процесс [1,2]. Все это требует приме нения в электрооборудовании надежной изоляции с повышенными техни ческими характеристиками, устойчивой к воздействию перечисленных факторов.

В настоящее время в качестве изоляции для такого вида оборудования широко используются такие полимеры как сшитый полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полиэфиры, полиамиды, полиамидоимиды и т.д. Намного превосходят эти полимеры по диэлектрическим, физико-механическим, химическим и другим характеристикам выпускаемые в относительно небольшом количестве (7– % от общей масы полимеров) полиимиды ароматического строения [3]. В АО «Институт химических наук им. А.Б. Бектурова» разработаны новые алициклические полиимиды, из которых наиболее изученным и доступ ным, синтезируемым из продуктов переработки нефти является полиимид следующего строения [4,5]:

O O C C N-C6H4-O-C6H N C C n O O В таблице 1 приведены основные характеристики разработанного по лиимида.

Таблица Некоторые свойства пленочной полиимидной изоляции Температура, оС Параметр -70 25 200 250 Тангенс угла ди- 0,001 0,001 0,003 0,002 0, электрических 0,003 0,003 0,005 0,004 0, потерь,tg (1 кГц) Диэлектрическая 2,12,3 2,42,8 2,42,8 2,63,0 2,83, проницаемость, Удельное объем- (1 (1 (1 (13) ( 15 15 15 3)• ное сопротивле- 3)•10 3)•10 3)•10 • ние,v, Oм•м Удельное поверх- (2- (2 (2 (1 ( 14 14 12 3)• ностное сопро- 5)•10 5)•10 6)•10 3)• тивление,,Oм Электрическая 150170 160180 150170 120140 проч ность,Епр,кВ/мм Прочность на 140150 125135 100105 разрыв,в,МПа Полиимид имеет хорошие пленкообразующие свойства. К настояще му времени выпущены опытные и опытно-промышленные партии новых электроизоляционных изделий пленок и термостойких эмаль-проводов, проведены работы по применению нового материала в качестве электриче ской изоляции класса нагревостойкости 200о.

Несмотря на довольно высокие диэлектрические и физико механические характеристики материалы из немодифицированного али циклического полиимида имеют некоторые недостатки, ограничивающие их использование в массовом объеме, в частности – это повышенная вос пламеняемость при попадании в открытое пламя, с повышенным дымо- и газовыделением продуктов сгорания. В результате проведения соответ ствующих исследований были разработаны полимерные лаки и изделия на их основе с пониженной горючестью. Новые полимерные композиции, включающие от 5 до 15 масс. % модификатора трифенил- или трикре зилфосфата по диэлектрическим и физико-механическим параметрам не уступают исходному полиимиду, кислородный индекс при этом возрастает от 0,23 до 0,45, при вынесении из из открытого пламени они не поддержи вают горения [6]. Улучшаются температурные и прочностные характери стики температуры разложения на 1025оС выше по сравнению с исход ным полимером, прочность на разрыв на 1030 МПа. Некоторые характе ристики пленок приведены в таблице 2.

Таблица Электрические параметры и механическая прочность композиционных пленок (25оС) Параметры ПИ+ТФФ ПИ+ТФФ ПИ+ТКФ (5 масс. %) (15 масс. %) (15 масс. %) tg (1 кГц) 0,005 0,007 0, ' 2,3–2,5 3,1–3,3 3,8–4, 15 4,4· v, Oм•м (1–3)10 2, Епр, кВ/мм 190–210 190–220 160– (до 250) в, МПа 150170 155180 Литература 1. Ведерников В.А., Козлов В.В. Роль оценки ресурса изоляции ПЭД в ре шении задач оперативного управления УЭЦН // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы автоматизации в топливно энергетическом комплексе западной Сибири на современном этапе». Тю мень: Нефтегазовый университет. 2007. С. 3234.

2. Козлов В.В. Оперативное управление погружными установками добычи нефти с учетом ресурса изоляции электродвигателя. Автореф. на соиск. уч.

степени канд. техн. наук. Тюмень. 2009. 17 с.

3. Котон М.М., Лайус Л.А. Роль ароматических полиимидов в современной науке и технике // Журн. прикл. химии. 1996. Т. 68. № 5. С. 822–826.

4. Жубанов Б.А., Кравцова В.Д., Алмабеков О.А. и др. Полиимидные лаки для электроизоляционных материалов // Лакокрасочные материалы и их применение. 1993. №4. С. 1718.

5. Жубанов Б.А., Кравцова В.Д., Бекмагамбетова К.Х. Полиимидные лаки для обмоточной эмалевой изоляции // Электротехника. 1998. № 11. С.

5760.

6. Жубанов Б.А., Кравцова В.Д., Искаков Р.М., Бекмагамбетова К.Х. Тер мическая устойчивость и огнестойкость галогенсодержащих алицикличе ских полиимидов // Сб. трудов Х Межд. конф. по химии и физико-химии олигомеров. Волгоград. 2009. С. 203.

Научный руководитель: Кравцова В.Д., д.х.н., доцент Влияния малоцикловой усталости на сталь 09Г2С.

Кусков К.В., Хучахмедов А.Р., ТюмГНГУ, г. Тюмень Отдельные участки магистральных нефтепроводов испытывают более 350 циклов повторных нагрузок в год [1], вызванных различными техно логическими и эксплуатационными факторами: переключением насосов, нарушением технологического режима, возникновением аварий, плано выми ремонтно-восстановительными работами, сезонными и суточными колебаниями температуры. В результате этого происходят накопления необратимых микропластических деформаций в структурно-неоднородных объемах металла, которые приводят к увеличению прочности, твердости и одновременно к уменьшению пластичности (до 20 %) и ударной вязкости (почти в 2 раза) [2 – 3], а следовательно, к снижению сопротивляемости стали разрушению.

В работе исследовали низколегированную сталь 09Г2С, которая широ ко используется при изготовлении трубопроводов [1].

Образцы для испытаний представляли собой пластины размером 500х15х8 (длина ширина толщина), сваренные встык с разделом кро мок, механизированной сваркой в среде углекислого газа. Образцы про шли рентгенографический контроль, в результате которого были выяв лены дефекты сварного соединения, с размерами не выходящими за рамки допустимых (ВСН 012-88). Для сравнения использовали однотип ные пластины без сварного соединения.

Исследования проводили на разрывной машине ЦД-20 с пульсатором Пу-10. Переменная растягивающая нагрузка от максимального напряжения растяжения max (менее условного предела текучести образцов стали) до минимального с амплитудой изменения напряжения A действовала вдоль оси образца (перпендикулярно сварному шву). Частота циклов нагружения составляла 10 Гц. В каждой серии использовали по 7 образцов. Результаты испытаний приведены в таблице.

Таблица Параметры усталостных испытаний Тип образцов Максимальное Амплитуда Количество № напряжение рас- изменения циклов до серии тяжения max, напряжения разрушения МПа A, МПа N 1 330 36 Б – со сварным 2 330 27 соединением 3 330 18 4 330 16 5 283 23 Продолжение табл. 6 250 36 7 250 27 8 250 18 9 205 36 10 205 18 11 250 12 12 430 46 13 330 46 14 330 36 А – без сварно 15 330 27 го соединения 16 330 18 17 250 36 18 205 36 19 250 12 Испытания проводили до полного разрушения образцов. Результаты свидетельствуют, что поверхность разрушения представляет собой класси ческий усталостный излом, на котором выделяются зона усталости и зона долома. Усталостные трещины наблюдаются как в корневом шве, так и в зоне термического влияния на верхней поверхности образца вблизи обли цовочного шва. Их зарождение происходит вблизи пор, утяжин и несплав лений. В дальнейшем трещина может ветвиться в нескольких направлени ях с возникновением новых трещин вблизи других концентраторов напря жения (Рис.).

Рис. 1. Излом сварного соединения после усталостных испытаний Установлено существенное влияние амплитуд изменения напряже ния при растяжении (в диапазоне от 18 до 36 МПа) на количество циклов до разрушения образца. При значениях A менее 18 МПа практически пе рестает влиять на количество циклов до разрушения образца, которое мо жет составлять более 105 при испытаниях образцов.

Литература 1. Марочник сталей и сплавов /В. Г. Сорокин, А. В. Волосникова, С.

А. Вяткин и др. ;

Под общ. ред. В. Г. Сорокина. -М.: Машиностроение, 1989. 640 с.

2. Гумеров А.Г., Зайнуллин Р.С., Ямалеев К.М. Старение труб нефтепроводов. –М. : Недра, 1995. 222 с.

3. Трещиностойкость металла труб нефтепроводов / А.Г. Гумеров, К.М Ямалеев, Г.В. Журавлев, Ф.И. Бадиков. - М. : ООО "Недра Бизнесцентр", 2001. 231 с.

Научный руководитель: Ковенский И.М., д.т.н., профессор Определение температуры максимальной работоспособности твердо сплавных режущих пластин Тверяков А.М., Лактионова Ю.А., Василега Д.С., ТюмГНГУ, г. Тюмень Температура максимальной работоспособности твердых сплавов в настоящее время определяется по зависимости ударной вязкости от темпе ратуры [1].

На графике зависимости ударной вязкости твердого сплава от темпе ратуры начало зоны упругопластического разрушения наблюдается при температуре 750°С, которая принимается за температуру максимальной работоспособности режущего твердосплавного инструмента м.р..

Однако для установления зависимости ударной вязкости от темпера туры для интересующего сплава необходимо изготовление специальных образцов в большом количестве, а как следствие больших финансовых за трат.

Существует еще один способ [2] определения температуры макси мальной работоспособности твердосплавных режущих пластин по харак терному участку зависимости критерия вязкости разрушения (трещино стойкости) твердосплавных режущих пластин от температуры.

Недостатком этого способа является необходимость проводить рас четы критерия вязкости разрушения (трещиностойкости) К1с твердосплав ных режущих пластин на основании определения диагоналей отпечатков, полученных при нанесении отпечатка индентора микротвердомера, и ве личины сопротивления развитию трещины. Расчет К1с усложняет процеду ру определения температуры максимальной работоспособности твердо сплавных режущих пластин и повышает погрешность измерений.

Предлагаемый нами способ снижает погрешность измерений струк турночувствительной характеристики твердосплавных режущих пластин в результате снижения трудоемкости ее определения и упрощения расчетов.

Снижение погрешности измерений наблюдается за счет выбора в ка честве структурночувствительной характеристики среднюю длину трещин lср, возникающих в твердосплавной режущей пластине в процессе испыта ний, а в качестве характерного участка на выявленной температурной за висимости принимают интервал температур, в котором средняя длина трещин минимальна (рис. 1).

В отличие от К1с величину температуры максимальной работоспо собности твердосплавных режущих пластин определяют без трудоемких расчетов по средней длине трещин lср, что снижает погрешность измере ний.

Известно, что с изменением температуры свойства инструменталь ного твердого сплава меняются. С увеличением температуры он переходит из хрупкого в хрупко-пластическое состояние, при этом склонность к раз витию трещин снижается, а прочностные характеристики соответственно увеличиваются. Исходя из этого, средняя длина трещины может быть при нята в качестве характеристики для определения диапазона температур максимальной работоспособности твердосплавных режущих пластин.

lср, мкм 600 0 200 400 800 1000, С Рис.1.

м.р.

Литература Артамонов, Евгений Владимирович. Работоспособность инструментов и 1.

физико-механические характеристики инструментальных твердых сплавов и обрабаты ваемых материалов. [Текст] : монография / Е.В. Артамонов, Д.С. Василега, М.С. Оста пенко, В.А. Шрайнер. – Тюмень: «Вектор Бук», 2008. – 160 с.

Артамонов, Евгений Владимирович. Выбор инструментального твердого 2.

сплава по обрабатываемому материалу на основе физико-механических характеристик.

[Текст]: учебное пособие / Е.В. Артамонов, Д.С. Василега, В.Б. Трифонов/под общей ред. М.Х. Утешева. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2010. – 128 с.

Научный руководитель: Артамонов Е.В., д.т.н., профессор.

Влияние режимов вибрационной обработки в процессе сварки на напряженно-деформированное состояние сварной конструкции Латыпов А.А., УфГНТУ, г.Уфа Данные исследования были проведены с целью установления режи мов вибрационной обработки в процессе сварки, применяемой для сниже ния напряженно-деформированного состояния (НДС) сварной конструк ции.

Существует необходимость устранения или снижения деформаций сварных конструкций в производственных условиях, в связи с тем, что НДС полученное в процессе сварки значительно затрудняет процесс сбор ки и ухудшает эксплуатационные свойства изделия.

В процессе сварки в конструкции возникает сложное НДС, причина ми которого являются: температурный цикл сварки, неоднородные струк турные превращения в металле шва и в зонах термического влияния, а также изменение растворимости газов, окружающих сварной шов.

Известно, что одним из наиболее экономичных и экологичных спо собов снятия остаточных напряжений является вибрационная обработка.

Однако применение данного способа обработки сварных соединений не находит широкого распространения из-за малой изученности данного про цесса.

С целью практического изучения влияния вибрационной обработки на напряженно-деформированное состояние сварной конструкции были проведены эксперименты по сварке двух пластин с наложением на них вибрационной нагрузки. Пластины длиной 220 мм, шириной 140 мм и толщиной 3 мм, изготовленные из стали 09Г2С закреплялись к столу, по сле чего приваривались между собой ручной дуговой сваркой. Вибрацион ную обработку на изменяющейся по нелинейному закону частоте с ампли тудой до 1 мм создавали на специальном столе с помощью вибрационного устройства.

После сварки полученное соединение освобождали от прихватов.

Уровень остаточных сварочных напряжений условно определялся по вели чине глубины прогиба сваренных пластин в продольном направлении сварного шва.

Результаты проведенных экспериментов показывают, что наиболь ший уровень остаточных напряжений возникает при сварке пластин без вибрационной обработки. При сварке пластин с вибрационной обработкой средняя глубина прогиба значительно понизилась, что подтверждает дан ные о снижении уровня остаточных напряжений как в сварном шве, так и в конструкции в целом.

Научный руководитель: канд. техн. наук, доцент Файрушин А.М.

Особенности проектирования гибких производственных систем Макарчук А.Е., ТюмГНГУ, г. Тюмень.

В качестве одного из главных условий развития экономики можно отметить повышение конкурентоспособности продукции. Для этого необ ходимо повышать производительность, то есть сокращать время всего производственного цикла «проектирование - производство» путем рацио нальной автоматизации.

Автоматизация в области механической обработки в условиях круп носерийного и массового производства уже давно стала реальностью.

Например, в автомобильной промышленности широко используются вы сокопроизводительные автоматические линии. Однако их недостаток со стоит в том, что они предназначены для обработки только одного типа из делий. Вместе с тем мелкосерийное и среднесерийное производство оста тся слабо автоматизированным, поскольку сложно создать и внедрить при наименьших затратах средства автоматизации, которые позволили бы по высить производительность при изготовлении изделий различных типов.

Однако, автоматизация мелкосерийного и среднесерийного произ водства - это проблема, которая затрагивает интересы большинства маши ностроительных и металлообрабатывающих предприятий, поскольку около 75% механически обрабатываемых деталей выпускаются сериями менее штук.

Анализ опыта работы отдельных предприятий по внедрению гибких производственных модулей, гибких автоматизированных участков и гиб ких автоматизированных линий показывает, что при создании принципи ально новых технологических процессов на основе современного оборудо вания, управляемого от ЭВМ, используются устаревшие методы организа ции производства и управления. Часто гибкие производственные системы работают в опытном режиме, иногда в целях демонстрации предприятия в области робототехники и внедрения гибкого производства. Такое отноше ние наносит серьзный ущерб и для перестройки мелкосерийного произ водства на основе широкой и комплексной автоматизации производствен ных процессов. На ряде предприятий ещ не полностью осознают то, что гибкая производственная система - это не только новое оборудование и технологические процессы, но и новые методы организации труда и управления производством. Необходимо учитывать при организации рабо ты гибкого цеха или участка то, что трудовые функции человека суще ственно меняются, так как резко сокращается участие человека в выполне нии элементов технологических операций, что связано с возникновением производства с малым объемом обслуживания. В этом производстве функ ции оператора сводятся к наблюдению, наладке и поднастройке отдельных составляющих гибкой производственной системы.

В современной теории организации пока ещ довольно слабо разра ботаны конкретные рекомендации по налаживанию работы подразделений с гибким характером производства. Одним из важнейших факторов, кото рые определяют успешное решение задач в гибком производстве, является уровень подготовки менеджеров, инженерно-технических работников и рабочих. Темпы решения народнохозяйственной задачи по интенсифика ции широко номенклатурного производства на базе комплексной автома тизации сдерживаются из-за низкого уровня знаний в областях микропро цессорной техники, электроники, ЭВМ, технологии гибкого автоматизиро ванного производства. Назрела серьзная необходимость в создании широ кой сети курсов переподготовки работников промышленности и научных учреждений, задачей которых является систематизация знаний по пробле мам гибкого автоматизированного производства. Следует особое внимание уделить организационному проектированию. Организационные принципы проектирования должны предусматривать как разработку собственно орг проекта гибкой производственной системы, так и общую организацию проектных работ, начиная от получения заявки заказчика и заканчивая проектной документацией.

Технологической основой проекта гибкого производства является организация группового технологического процесса обработки деталей.

Технологическая подготовка производства на предпроектной стадии поз воляет обосновывать технико-экономические показатели системы и соста вить техническое задание на е проектирование.

Необходимо предусмотреть также имитационное моделирование технологических процессов гибкой производственной системы с целью определения е оптимальной структуры, рационального состава техноло гического оборудования, принятия оптимальных схемотехнических реше ний по проекту гибкой системы. Разработанные технические предложения в дальнейшем будут являться основой для детальной разработки ком плексного оргпроекта и технического проекта гибкой производственной системы.

Комплексный оргпроект должен учитывать общие функции управле ния, связанные с прогнозированием, планированием, координацией, регу лированием, контролем, учетом, анализом и отчетностью, а также внут ренние функции, которые характеризуют этапы работы с информацией:

сбор, передача, обработка, выдача, хранение и анализ. Разработка оргпро екта гибкой производственной системы невозможна без привлечения большого числа специалистов для выполнения большого объема разнооб разных проектных работ.

Из всего вышеизложенного, можно сделать следующий вывод, что курс на интенсификацию машиностроительного производства, повышения его конкурентоспособности требует не только применения современного оборудования с числовым программным управлением, промышленных ро ботов и микропроцессорной техники, но и перестройки психологии и умов ученых, менеджеров, инженерно-технических работников и рабочих на ба зе принятия новых организационно-технических решений на основе си стемного подхода, а также повышения культуры производственных отно шений.

Научный руководитель : Барбышев Б.В., доц., к.т.н.

Исследование свойств армирующего и связующего компонентов стеклопластиков Максимович С.Д., ТюмГНГУ, г. Тюмень На практике композиционные материалы не обязательно являются двухкомпонентными. В композитах одновременно могут присутствовать разнородные волокна и матрицы. Если в композите с матрицей одного ти па присутствуют разнородные по составу армирующие компоненты, тогда гибридный материал называют поливолокнистым или полиармированным.

Гибридные композиционные материалы необходимы для устранения недо статков волокон одного типа за счет включения в состав материала воло кон другого типа, снижения цены композиционного материала за счет включения в состав некоторой доли более дешевых компонентов. Следова тельно, подбирая материал компонентов, можно целенаправленно управ лять свойствами композитов. Путем изменения содержания волокон раз личного типа можно эффективно влиять на модуль упругости, прочност ные свойства, вязкость, тепловые характеристики гибридных композици онных материалов.

Стекловолокна придают композиту прочность, а связующее скрепля ет волокна вместе, распределяя нагрузки по всей конструкции, защищая от воздействия окружающей среды. Стекло является аморфным материалом, занимающим промежуточное положение между твердым телом и жидко стью. С одной стороны, оно не обладает кристаллической структурой твердого тела, с другой – не обладает текучестью, проявляющейся в жид костях. Применение стекловолокон определяется их свойствами. Жаро стойкость позволяет их использовать в области высоких температур. Стек ловолокна не собирают влагу, не набухают, сохраняют повышенные проч ностные свойства в среде с повышенной влажностью. Стекловолоконные ткани изготовляют из ровинга (грубые ткани толщиной 0,8-1,3мм) либо из нитей, получаемых предварительной круткой стренг. Номенклатура тканей весьма широка. Их свойства зависят от способа переплетения нитей, плот ности исходной пряжи и других параметров. В процессе переработки стек лянных волокон заметно снижаются прочностные характеристики изделий.

В частности, некрученые нити и жгуты позволяют реализовывать в гото вых изделиях до 75% прочности элементарных волокон, крученые – до 60%, а в тканях этот показатель еще ниже.

Арамидные (кевларовые) волокна обладают уникальными свойства ми. У них самые высокие показатели прочности и модуля упругости. Их удельная прочность и модуль упругости превосходят аналогичные показа тели стекловолокон. Кроме того, они не столь хрупки, как стеклянные и углеродные волокна. Волокна устойчивы к пламени, сохраняют высокие механические свойства при криогенных температурах. Они очень стабиль ные в химическом отношении материалы, весьма устойчивые к действию различных щелочных и кислотных сред, растворителей, включая соляную и плавиковую кислоты, ацетон, этиловый спирт, керосин, минеральные масла. Арамидные волокна пригодны для ткацкой обработки на обычном ткацком оборудовании.

Углеродные (графитовые) волокна отличаются высокими физико механическими свойствами. Вместе с тем характерными нарушениями их структуры являются дефекты – пузырьки, трещины, поры, имеющие игло подобную форму и ориентированные вдоль оси волокна. Благодаря нали чию дефектов, прочность углеродных волокон зависит от длины образца – уменьшается с увеличением длины.

Выбор связующего определяется условиями изготовления изделия и его эксплуатацией. Применение эпоксидных смол в качестве связующего при формовании крупно габаритных изделий различными способами с применением стекловолокнистых наполнителей дает положительные ре зультаты.

Эпоксидные смолы могут иметь различные составы. Перед отвер ждением они представляют собой линейные полимеры с небольшой моле кулярной массой. Их отверждение проводят с помощью полиамидных или полиаминных катализаторов. При этом активные группы отвердителя реа гируют с эпоксидными или гидроксильными группами смолы, в результате чего образуется трехмерная полимерная сетка.

Механические свойства эпоксидной смолы зависят от ее состава и типа отвердителя. Эпоксидные смолы жестче, прочнее и с высокой тепло стойкостью, чем полиэфиры.

На основе эпоксидных смол изготовляют компаунды горячего и хо лодного отверждения, которые представляют собой композиции эпоксид ной смолы, отвердителя, наполнителя и пластификатора. Эти компаунды влагостойки и выдерживают длительное и нагревание до 120 – 1300С.

Эпоксидные смолы широко применяются для получения лакокрасочных покрытий. В этих случаях смола отверждается уже в виде нанесенной пленки. Практически по всем параметрам эти смолы обеспечивают самые высокие показатели клеевого шва и прочности. В настоящее время разра ботаны смолы, не содержащие вредных для здоровья веществ и не выде ляющие при отверждении фенола. Смолы обладают крайне малой усадкой.

Часто эпоксидная смола используется в качестве химически стойкого ба рьерного слоя стеклопластиков, т. к. обладает очень низким водопоглоще нием (менее 0,5%). Современные эпоксидные смолы могут обладать низ кой вязкостью и контролируемым временем отверждения.

Сочетание стекловолокна и эпоксидной смолы образует композици онный материал называемый стеклопластиком. Данный материал хорошо работает при вибрационных нагрузках и обладает хорошей демпфирующей способностью. Длительная прочность стеклопластиков зависит от их со става и внешних условий (влаги, температуры, напряжения). Лучшие свой ства имеют стеклопластики на основе эпоксидных и фенолоформальдегид ных смол. Недостатком стеклопластиков является сравнительно невысокий модуль упругости Е = 20 - 58 ГПа. Однако по удельной жесткости (Е / ) они не уступают сталям, алюминиевым сплавам и титану, а по удельной прочности (в/ ) при растяжении превосходят металлы. Из всех полимер ных композиционных материалов они являются самыми дешевыми, что оправдывает их использование. Внешний вид изделий также влияет на применение этих композитов.

Таким образом, стеклопластики являются конструкционными мате риалами, применяемыми для силовых изделий в различных отраслях тех ники (несущие детали летательных аппаратов, кузова и кабины автома шин, автоцистерны, железнодорожные вагоны, корпуса лодок, судов). Из стеклопластиков изготовляют корпуса машин, кожухи, защитные огражде ния, вентиляционные трубы, бачки, рукоятки, контейнеры и многое дру гое.

Существует много способов изготовления стеклопластиковых изде лий, большинство из которых требует минимальных вложений в оборудо вание. Например, для ручного формования потребуются только матрица и небольшой набор ручных инструментов (прикаточные валики, кисти, мер ные сосуды и т.д.). Матрица может быть изготовлена практически из лю бого материала, начиная с дерева и заканчивая металлом. В настоящие время широкое распространение получили стеклопластиковые матрицы, которые имеют сравнительно небольшую стоимость и длительный срок службы.

Стеклопластики обладают высокой ремонтопригодностью. При по вреждении поверхности изделий (трещины, сколы, промоины и т. д.) ре монт производится в кратчайшие сроки (методом напыления рубленого волокна, либо наложением на поврежднные места стеклоткани, пропи танной смолой). После ремонта стойкость конструкции увеличивается из– за дополнительного слоя стеклопластика.

Литература 1. А.А.Батаев, В.А.Батаев. «Композиционные материалы» (строе ние, получение, применение), - М.: Логос, 2006.- 400с.

2. Ф.Мэттьюз, Р.Ролингс. «Композиционные материалы.

Механика и технология», - М.: ТЕХНОСФЕРА, 2004.- 408с.

Научный руководитель: Золотарева Е.В., старший преподаватель Диагностика величины износа режущего инструмента при механооб работке на токарных станках с ЧПУ Малышев Е.А., ТюмГНГУ, г. Тюмень Конкурентоспособность современного машиностроительного произ водства и его продукции определяется технологическими возможностями обеспечения изготовления изделий высокого качества. При этом решаю щим фактором увеличения эффективности производства становится ис пользование технологий, обеспечивающих повышение размерной точно сти, производительности, качества обработки и эффективности использо вания режущего инструмента при точении на станках с программным управлением.

В этой связи важной задачей является определение периода стойко сти и времени замены металлорежущего инструмента при точении на то карных станках с ЧПУ.

При осуществлении процесса лезвийной обработки материалов износ режущего инструмента динамически нарастает, что сопровождается изме нение его геометрии – появляется фаска износа по задней поверхности, округляется режущая кромка.

Наиболее часто износостойкость лезвийного инструмента оценива ется периодом стойкости Т. На периоде стойкости существуют различные показатели износостойкости: длина пути резания LT, площадь обработан ной поверхности FT, объем удаленного припуска WT, количество обрабо танных деталей QT. При этом практически всегда, даже для торцевого то чения, допускается, что при резании с заданными режимными параметра ми на периоде стойкости сохраняются неизменными условия обработки.

В действительности состояние системы резания на периоде стойко сти далеко не постоянно. Разнообразные процессы, действующие на тех нологическую систему станка в процессе механообработки, в основном носят случайный характер. Поэтому в настоящее время нет достаточно надежных расчетных моделей, описывающих механизм изнашивания, поз воляющих осуществлять достоверный прогноз времени замены металлор ежущего инструмента в реальных условиях обработки.

Изнашивание режущего инструмента - процесс, осуществляющийся во время непрерывной работы станка и протекающий со средней скоро стью.

Из анализа зависимости:

Px = Cx tx sy HBn (1) следует, что в установившемся процессе резания, т.е. при заданной глу бине резания t, заданной скорости подачи s, заданной твердости материала HB на величину осевой составляющей силы резания Px основное влияние оказывает комплексный коэффициент Cx, характеризующий условия обра ботки, т.е. геометрию режущего инструмента, скорость резания и т.д. [2].

Таким образом, для определения текущей величины износа режущей кромки инструмента в процессе механообработки необходим непрерывный контроль такого изменяющегося параметра, как составляющая силы реза ния Px.

Определение усилия резания существующими в настоящее время ме тодами, в связи с различного рода техническими трудностями, достаточно сложно реализовать в условиях производства. Это приводит в первую оче редь к снижению жесткости системы СПИД, необходимости преобразова ния аналоговой величины измеренного сигнала в цифровой код и т.д.

На кафедре «Технология машиностроения» ТюмГНГУ разработан и экспериментально подтвержден метод определения величины силы реза ния, основанный на определении в следящем приводе рассогласования между заданным Zзад. и действительным Zфакт. значением перемещения ра бочего органа в процессе обработки на станке с ЧПУ:

z Z. Z. (2) Этот метод не требует установки в технологическую систему станка дополнительных средств измерения и осуществляется программным спо собом.

Составляющая силы резания Px определяется исходя из аналитиче ский зависимости для рассогласования следящего привода в установив шемся режиме слежения [3]:

Z aZ Px bZ F, (3) где az, bz - обобщенные коэффициенты, учитывающие параметры электропривода и преобразование составляющей силы резания Px в момент сопротивления на валу двигателя привода продольной подачи, F – текущая величина подачи. Для определения параметров az, bz используется экспе риментальное исследование характеристик следящего привода, при этом скрета,ди отсчета - F = 160 мм/мин - F = 100 мм/мин 100 - F = 60 мм/мин - F = 20 мм/мин 1 мм/мин -F= Px, Н 0 100 300 500 750 =f (F, Px).

Рис.1. Cемейство характеристик составляющая силы резания Px имитируется нагружением ИРО станка в продольном направлении [3].

Результаты статистической обработки экспериментального опреде ления зависимости рассогласования в следящем приводе продольной по дачи токарного станка с ЧПУ 16 20Ф3 представлены семейством характе ристик Z f ( PX, F ) на рисунке 1, при этом составляющая силы резания Px определяется: PX 1000 Z 20F. (4) Определение величины износа режущего инструмента токарного станка с ЧПУ в реальном масштабе времени в процессе механообработки осуществляется по следующему алгоритму:

1. Определяется текущая составляющая силы резания Px с учетом индивидуальных параметров электропривода продольной подачи согласно зависимости 4.

2. Рассчитывается теоретическое значение составляющей силы ре зания Px. теор. в соответствии с формулой 1.

3. Определяется текущая величина износа режущего инструмента как U = Px - Px. теор.

4. Система ЧПУ информирует пользователя о работоспособности (величине текущего износа) режущего инструмента.

Предложенная методика позволяет решать такие актуальные для ма шиностроения задачи, как диагностика текущей величины износа металло режущего инструмента в процессе механообработки на токарных станках с ЧПУ, а также повысить производственную точность и качество обработки за счет более эффективного использования режущего инструмента, свое временной его замены с целью восстановления работоспособности техно логической системы.

Литература 1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1/ Под ред. Косило вой А.Г. и Мещерякова Р.К. – 4-е изд. – М.: Машиностроение, 1985.- 656с.

2. Иванов В.А., Новоселов В.В., Некрасов Ю.И., Шаходанов Ю.И. Техно логическое обеспечение точности и математическое моделирование про цессов механообработки в машиностроении. – Тюмень 2001.- 182с.

3. Проскуряков Н.А., Некрасов Р.Ю., Путилова У.С. Взаимосвязь парамет ров силового нагружения при резании и рассогласования положения в сле дящих приводах токарных станков с ЧПУ./ Повышение качества продук ции и эффективности производства. Материалы Международной научно технической конференции./- Вып.2.-Ч.1. – Курган: Изд-во Курганского гос.

ун-та, 2006.- 202с.

Научный руководитель: Проскуряков Н.А., к.т.н.

Проектирование участка по производству изделий из льда Матов А.С., Стариков А.И., ТюмГНГУ, г. Тюмень Лед является одним из красивейших природных явлений. А ледяные скульптуры в совокупности с «правильной» подсветкой, могут изыскан ным и необычным украшением. Возможности изготовления изделий из льда огромные. Украшением праздников становятся ледяные животные, цветы, тематические композиции, уменьшенные копии архитектурных па мятников. Изо льда также делают вазы под цветы и фрукты, корзины для подачи шампанского, которые помещаются на праздничном столе.

Рис. 1. Ледяные скульптуры Для изготовления скульптуры может использоваться как природный, так и искусственный лед. Глыбы природного материала выпиливаются с помощью ручной или бензопилы из ледяного покрова различных, жела тельно не проточных водоемов, глубина которых должна превышать 50 см, поскольку стандартная величина ледяных блоков - 90 50 30 см. Добы вать естественный лед опасно, т.к. окружающий лед может не выдержать глыбу и проломиться. Необходимой толщины лед в природных водоемах достигает, к концу декабря - началу января. Поэтому, если вы хотите укра сить свой сад ледяными скульптурами уже независимо от сезона, целесо образнее использовать искусственный материал.

Искусственный водный лед получают с помощью льдогенераторов трубчатого типа, где лед образуется внутри труб вертикального кожухо трубного испарителя, в межтрубном пространстве которого кипит жидкий аммиак. Однако, полученный этим способом лед, рамеры недостаточны для создания ледяных фигур.

Рис. 2. Производство искусственного блочного льда В зависимости от формы и массы искусственный лед бывает блоч ный (5-250 кг), чешуйчатый, прессованный, трубчатый, снежный. Льдоге нераторы производят от 60 до 5000 кг/сут такого льда.

Участок по производству льда и изделий из него состоит из: 1. ма шина получения чистого газообразного диоксида углерода;

2. машина сжижения газообразного диоксида углерода до образования снегообразной массы;

3. прессовое оборудование;

4. хладохранилище;

5. станок для рас кроя с ЧПУ;

6. обрабатывающий центр с ЧПУ;

7. склад готовой продукции.

Научный руководитель: Стариков А.И.

Исследование диффузионной сварки стали 15Х5М Минкевич В.А., Уразов Р.Ф., Файрушин А.М., УГНТУ, г. Уфа Актуальной задачей для машиностроительных предприятий на сего дняшний день является применение недорогих и надежных материалов при изготовлении нефтегазового и нефтеперерабатывающего оборудова ния. К разряду таких материалов можно отнести жаропрочную сталь мар тенситного класса 15Х5М, которая при своей невысокой стоимости обла дает хорошими прочностными и антикоррозионными свойствами при вы соких температурах.

Учитывая все положительные технологические и эксплуатационные свойства этой стали, очевидна необходимость ее применения. Но на дан ный момент использование стали 15Х5М затруднено сложностью сбороч но-сварочного процесса при изготовлении нефтеперерабатывающего и теплооб-менного оборудования.

Особенностью выполнения сварного соединения из данной стали яв ляется наличие хрупких участков металла с мартенситной структурой, ко торые могут привести к образованию трещин в процессе изготовления и эксплуатации оборудования.

С целью разработки ресурсосберегающей технологии изготовления сварных соединений из стали 15Х5М, в данной работе был рассмотрен способ диффузионной сварки с доступом воздуха, без использования спе циальной камеры и без вакуумирования [1]. Поверхность образцов предва рительно была подготовлена механическим способом, удалены окисные пленки и загрязнения. После этого на поверхность наносилось специальное покрытие на основе акриловой смолы, которое при нагреве в процессе сварки разлагается испаряясь без образования твердого остатка.

Покрытие на свариваемые поверхности наносят с целью: увеличения прочности сцепления (сваривания);

предотвращения появления нежела тельных фаз при сварке разнородных материалов;

интенсификации стадии объемного взаимодействия;

облегчения установления физического кон такта по всей свариваемой поверхности за счет использования подслоев снижения температуры и давления при сварке и, значит, уменьшения оста точных деформаций.

В процессе нагрева, под действием сжимающего усилия, которая со здается гидравлическим, пневматическим или механическим устройством, происходит смятие микронеровностей на свариваемых поверхностях и уплотнение стыка, что препятствует попаданию атмосферного воздуха в стык и исключает образование окислов.

Исследования проводили с использованием образцов ввиде пластин из стали 15Х5М, используя различные режимы диффузионной сварки [2].

В лабораторных условиях меняли диапазон температуры сварки от 700 до 1100 С, время сварки от 10 до 20 минут, давление на поверхности контак та от 10 до 15 МПа.

Таким образом, экспериментально установлено, что качественное сварное соединение стали 15Х5М получается при следующих режимах:

Тсв =1100С, tсв=15 мин., Рсв=20МПа.

Основной показатель прочности сварного соединения из стали 15Х5М является твердость металла соединения, которая говорит о наличии либо отсутствии хрупкого участка с мартенситной структурой.

Для сравнения был проведен замер твердости сварных образцов из стали 15Х5М.Сравнивали образцы сваренные ручной дуговой сваркой и диффузионной сваркой. РДС проводили по существующей технологии:

предварительный и сопутствующий подогрев свариваемых заготовок до температуры 300-350 °С, послесварочная термообработка (отпуск при тем пературе 740-760 °С) [3].

Измерение твердости металла сварного соединения проводили уль трозвуковым твердомером МЕТ-У1. Результаты замеров приведены на ри сунке 1.

HB, МПа РДС ДС Сварной шов Основной металл Рис. 1. Результаты измерения твердости ультрозвуковым твердомером Результаты замера твердости металла показывают, что замена пред варительного и сопутствующего подогрева с послесварочной термообра боткой на диффузионную сварку не влечет за собой увеличения твердости металла сварного соединения, поэтому позволяет получать сварные соеди нения из стали 15Х5М, с обеспечением технологической прочности, без применения дополнительных энергоемких операций термической обработ ки.

Литература 1. Казаков Н.Ф. Диффузионная сварка материалов. - М.: Маши но-строение, 1976.-312с.

2. Пат. 2264898 РФ, МКИ7 B23K13/01. Способ сварки давлением разнородных металлов на воздухе.

3. ОСТ 26.260.3-2001. Сварка в химическом машиностроении.

Основные положения. 36с.

Научный руководитель: Ибрагимов И.Г., д.т.н., профессор.

Технологическая подготовка производства с использованием САПР ТП «ВЕРТИКАЛЬ»

Миннегалиев Р.Ф., Сапронова Н.Н., ТюмГНГУ, г. Тюмень Технологическая подготовка производства (ТПП) в машиностроении представляет собой комплекс конструкторско-технологических и произ водственно-технических процессов, обеспечивающих технологическую го товность предприятия к выпуску новых изделий заданного уровня качества в установленные сроки, определенного объема трудовых затрат.

ТПП в машиностроении представляет собой комплекс конструктор ско-технических и производственно-технических процессов, обеспечива ющих технологическую готовность предприятия к выпуску новых изделий заданного уровня качества в установленные сроки, определенного объема выпуска при минимальных материальных и трудовых затратах.

Система ТПП обусловливает единый для всех предприятий ком плексный подход к выбору и применению методов и средств ТПП с учетом современных достижений науки и техники, обеспечивающих как освоение, так и производство изделий высокого качества.

Основные задачами технологической подготовки производства яв ляются:

- разработка оптимальных технологических процессов изготовления изделий;

- проектирование и изготовление необходимой (согласно технологи ческому процессу) технологической оснастки и инструмента;

- изготовление, испытание опытно-промышленной партии нового изделия и внедрение технологических процессов.

Разработка комплектов технологической документации для изготов ления деталей и узлов общемашиностроительного назначения включает:

- разработку всех операций технологического процесса и технологи ческих инструкций;

- выбор СТО (в том числе средств контроля и испытания);

- выбор средств механизации, автоматизации и транспортирования;

- нормирование технологических процессов;

- формирование рабочей документации на технологические процес сы и ее выдачу в производственные подразделения.

Разработка технологического процесса и оформление технологиче ской документации наиболее творческий и трудоемкий этап технологиче ской подготовки производства. При всем многообразии подходов и мето дов разработки технологического процесса никто не ответил на вопрос, как технолог выбирает вариант обработки, чем аргументирует?

Современное производство не представляется возможным без САПР ТП, например, системы «ВЕРТИКАЛЬ» (компания «Аскон»). Главная осо бенность системы – это формирование технологического процесса не в ви де набора большого числа строк документа, а в виде иерархически взаимо связанных объектов — операций и переходов, оборудования и инструмен тов, конструкторско-технологических элементов детали и элементов опе раций. Эта информация представлена в системе в виде дерева, в корне ко торого находится деталь или узел, а ветвями являются объекты техпроцес са. На основании этих данных технолог может в любой момент сформиро вать комплект документов.

Рис.1. Окно системы ВЕРТИКАЛЬ Такой вариант автоматизации обеспечивает сокращение сроков раз работки техдокументации, так как информация в виде дерева при необхо димости может быть легко свернута и развернута до любого уровня. К лю бой ветви дерева процесса технолог может добавить необходимый фраг мент технологии, который, в свою очередь, может быть не менее разрос шимся деревом. Обеспечивается целостное представление всего техпро цесса в одном окне — технолог видит всю его структуру.

Для сокращения не эффективных операций при разработке ТП пред назначено несколько функций:

- удобное решение по добавлению в разрабатываемый процесс фраг ментов технологии (заготовительные и завершающие операции) или копи рованию информации из других процессов;

- гибкий и динамический справочник (УТС), позволяющий предпри ятию самостоятельно сконфигурировать необходимые разделы (оборудо вание, инструмент и др.) и назначить логическую связь между ними;

- автоматическая проверка заполнения обязательных атрибутов в технологических картах;

- формирование комплекта документов на технологический процесс в любой момент.

С помощью САПР ТП «ВЕРТИКАЛЬ» разработан технологический процесс и сформирован комплект технологической документации для из готовления детали «Вал-шестерня». Материалы вошли в дипломный про ект.

Литература 1. САПР и графика. Журнал, № 09/2011.

2. САПР ТП «ВЕРТИКАЛЬ». Руководство пользователя.

Научный руководитель: ассистент Сапронова Н.Н.

Построение расчетных моделей СРП с учетом граничных условий нагружения Киреев В.В., Наушинова Д.М. ТюмГНГУ, г. Тюмень Инновационная фреза со сменными пластинами для высокопроизво дительной обработки зубчатых колес. Фрезы со сменными пластинами для нарезания зубчатых колес это более экономичная и эффективная альтерна тива перетачиваемым фрезам из быстрорежущей стали. Способные рабо тать с высокими скоростями резания, а их пластины легко заменяются, со кращая тем самым время цикла обработки. Таким образом, этот инстру мент является высокопроизводительным решением для фрезерования зуб чатых колес. Преимущества: работа на более высокой скорости резания;

высокая стойкость инструмента, меньшее время простоя оборудования;

легкая смена инструмента с высокой повторяемостью позиционирования;

отсутствие дополнительных расходов на переточку или повторное нанесе ние покрытия;

меньшие затраты на изготовление одного зубчатого колеса, чем фрезами из быстрорежущей стали.

Целью является разработка конструкции высокопроизводительной червячной фрезы на основании исследования напряженно деформированного состояния (НДС) сменной многогранной пластины (СРП).При расчете НДС СРП с применением программы Ansys на опера тивном поле монитора создавалась модель непосредственно режущего элемента, т.е. сменной режущей пластины. Взаимодействие СРП с корпу сом, элементами механизма крепления, а так же силовое нагружение заме нено заданием граничных условий. Главной проблемой при разработке модели СМП заключается в корректном задании граничных условий. Для динамического анализа граничных условий и процесса фрезерования опре делили положение главных режущих кромок пластин в заготовке сымити ровали графически площади пятна контакта, получили значения (рис.1., табл.1).

Таблица Модуль чер- Средний Угол между Диаметр за- Диаметр чер вячной фре- диаметр зубьями готовки вячной врезы зы фрезы 9°28‘26 200 5 160 147, расстояние Линейное Угловое вра Количество Шаг зубьев между перемещение щение заго зубьев фрезы фрезы зубьями зубьев фрезы товки фрезы 1°11‘ 8 15,708 1,964 57, Рис. 1. Графическое определение пятна контакта При расчете НДС СРП с применением программы Ansys на опера тивном поле монитора создавалась модель непосредственно режущего элемента, т.е. сменной режущей пластины (рис. 2). Взаимодействие СРП с корпусом, элементами механизма крепления, а так же силовое нагружение заменено заданием граничных условий.

Разбивка модели на конечные элементы проводилась в автоматиче ском режиме, а также применялась сгущение сетки у вершины режущей кромки где и находится пятно контакта (рис. 3).

Рис. 2. Модель пластины и Рис. 3. Модель автоматической раз пятна контакта. бивки геометрического объекта.

Далее проводилось задание граничных условий (рис. 4) и анализ эпюр рас пределения напряжений 1 (рис. 5).

Рис. 4. Задание граничных условий. Рис.5. Картины изолиний главных напряжений Таким образом, для исследования напряженно-деформированного состояния СМП используя графическое определение пятна контакта, мож но отследить и проанализировать НДС пластины в любой момент фрезеро вания. Основываясь на методологии расчета и проектировании сменных режущих пластин и сборных инструментов [1,2], разработана методология определения НДС пластины в зависимости от пятна контакта.

Литература 1. Артамонов Е.В. Прочность и работоспособность сменных твер досплавных пластин сборных режущих инструментов. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2003. – 192с.

2. Артамонов Е.В., Помигалова Т.Е., Смолин Н.И., Утешев М.Х.

Методология расчета и проектирования сменных режущих пластин и сборных инструментов. Учебное пособие // Под общей ред. М.Х. Утешева.

–Тюмень: ТюмГНГУ, 2005. -151с.

Научный руководитель: Артамонов Е.В., д.т.н., профессор.

Комплексная защита металлоконструкций применением модифици рованных интумесцентных покрытий Осипова А.А., УГНТУ, г. Уфа Современные темпы капитального строительства и интенсивное раз витие металлоемких отраслей промышленности предъявляют особые тре бования к решению огнезащиты металлических изделий, оборудования и конструкций.

В Российской Федерации ежегодно происходит около 250 тысяч по жаров, в результате которых уничтожается материальных ценностей более чем на 6,5 миллиардов рублей и погибает свыше 18 тысяч человек. Самые значительные убытки от пожаров отмечаются в топливно-энергетическом комплексе.

В современной практике строительства нефтегазовых объектов ши рокое распространение получили металлические конструкции, обладаю щие высокой прочностью, относительной легкостью, долговечностью. Од нако под воздействием высоких температур при пожаре они деформиру ются, теряют устойчивость, несущую способность. Поэтому огнезащита металлических конструкций является одной из актуальных проблем повы шения огнестойкости зданий и сооружений.

При защите стальной конструкции вспучивающимся (интумесцент ным) покрытием ее предел огнестойкости может составить от 0,5 до 2, часов. Для этих целей в настоящее время применяются краски, лаки, ма стики и другие материалы, которые постепенно вытесняют громоздкую конструкционную защиту. Явление вспучивания или интумесценции на поверхности в процессе горения происходит под действием одновременно го вспенивания и карбонизации горящей полимерной системы. Такие по крытия в последнее время находят широкое применение в нефтегазовой, нефтехимической и химической промышленности.

В соответствии с ГОСТ Р 12.3.047-98 "Система стандартов безопас ности труда. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля" Приложение Ф.4.3.2 гарантийный срок службы покрытия, нанесенного на конструкцию, должен быть равен рас четному сроку эксплуатации оборудования (до капитального ремонта), но не менее 10 лет, при этом гарантийный срок подтверждается методом ускоренных климатических испытаний по ГОСТ 9.401–91 «Покрытия ла кокрасочные. Общие требования и методы ускоренных испытаний на стойкость к воздействию климатических факторов».

Хотя интумесцентные покрытия способны придать полимерным композициям высокую огнестойкость, они имеют недостаточно высокую стойкость к воздействию производственной атмосферы и повышенной влажности, в результате чего на поверхности стальной конструкции и под покрытием в течение длительной эксплуатации (3 и более лет) возникают и развиваются очаги коррозии, снижается адгезионная прочность, происхо дит отслоение и растрескивание покрытий, что, в конечном счете, ведет к снижению длительности огнезащиты. Поэтому разработка интумесцент ных покрытий с повышенной огнезащитной способностью, работающих в сложных условиях эксплуатации, характерных для предприятий нефтега зовой отрасли, является актуальной проблемой в области повышения по жарной и промышленной безопасности оборудования и сооружений.

Целью проекта является разработка лакокрасочных композиций ин тумесцентного типа, обеспечивающих повышение пожарной безопасности и эффективность защиты от коррозии металлических конструкций нефте газовой отрасли.

В проекте приведен анализ литературных данных по защитным по крытиям нового поколения, их применения, технологии нанесения. Ис пользование покрытий интумесцентного типа в качестве огнезащитных покрытий с повышенной коррозионной стойкостью, разработаны и иссле дованы огнезащитные интумесцентные композиции с антикоррозионными добавками, которые обеспечивают повышение предела огнестойкости ме таллических конструкций в 2 раза.

Литература 1. Крашенинникова, М. В. Тенденции и перспективы в разработке композиций вспучивающихся огнезащитных покрытий для повышения пределов огнестойкости строительных конструкций [электронный ресурс]:

индустрия безопасности. – М., 2005 г. – режим доступа:

http://www.securpress.ru/issue.php?m=54&art=948.

2. Фрим А. Тонкопленочные вспучивающиеся огнезащитные покры тия для конструкционного металла / А. Фрим, Р. Жуков // Лакокрасочные материалы и их применение.– 2010.— № 10.— С. 41–47.

3. Халилова, Р. А. Использование вспучивающейся краски для огнезащиты металлических конструкций / Р. А. Халилова // Промышленность. Экология. Безопасность: материалы 56-й науч.-техн.

конф. студентов, аспирантов, молодых ученых УГНТУ.— Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005.— С. 223–225.

4. Филимонов, В. П. Тенденция развития рынка материалов для пас сивной огнезащиты/ В. П. Филимонов // Пожаровзрывобезопасность.— 2003.— № 4.— С. 49–55.

Научный руководитель: Ямщикова С.А., доцент, к.т.н.

Проектирование станка для прототипирования машиностроительных изделий Пасечник И.Д., Стариков А.И., ТюмГНГУ, г. Тюмень Тенденция развития отечественного машиностроения (создание предприятий малого и среднего бизнеса) ставят перед бизнесменами ряд проблем, связанных с технологической подготовкой производства. Не каждая компания в состоянии содержать полноценное конструкторское бюро. Одним из способов выхода из сложившейся ситуации становится возможность использования предложений предлагаемых инжиниринговых компаний по ТПП. Процессы проектирования изделий автоматизированы, однако процессы прототипирования изделий либо, связаны с высокими за тратами, либо занимают много времени.

Современная 3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного создания (выращивания) тврдого объекта.

Целью данной работы является проектирование станка для прототи пирования изделий машиностроительной и нефтегазовой отраслей.

Для этой цели воспользуемся техническим заданием представлен ным в табл. 1.

Таблица Техническое задание на проектирование станка для прототипирования из делий машиностроительной и нефтегазовой отраслей Раздел Содержание раздела 1 Наименование Станок для прототипирования, применяется для изго и область при- товления изделий (3D-печати) из пластика для машино менения строительной, нефтегазовой и строительной отраслей, а так же для гражданского использования.

Цель и назна- Проектируемый станок должен обеспечивать: точное чение разра- позиционирование печатающего сопла с целью получе ботки ния необходимой точности Тип производства - единичное. Время 3D-печати 1 см3 – Технические (тактико- не более 1 минуты. Уровень унификации и стандартиза технические) ции деталей станка 70%.

требования Техническая характеристика станка:

Мощность главного привода движения - 2 кВт.

Документация, ГОСТ 14.305-73. ЕСТПП. Общие правила обеспечения используемая технологичности конструкции изделий. ГОСТ 14.201- при разработке Для решения данного задания разработаем алгоритм работы проек тируемого станка для прототипирования, который представим в виде блок схемы:

Рис.1. Алгоритм работы станка для прототипирования.

Для проектирования конструкции станка воспользуемся современ ной графической САПР системой Компас-3D. Разработанная конструкция станка для прототипирования представлена на рис. 2.

Рис.2. Конструкция стола.

Основные узлы станка представлены в табл. 2.

Таблица Основные узлы станка для прототипирования № Наименование Технические Изображение п/п узла характеристики Стол Размеры д/ш/в 1.

2000х1000х Линейные 2.

направляющие Печатающая Подача АБС 3.

головка пластика Сервоприводы Точность 0, 4.

мм.

Портальная си- Точность пере 5.

стема мещения по осям X/Y/Z 0,05 мм Данный станок может применяться для прототипирования, то есть быстрого изготовления прототипов моделей и объектов для дальнейшей доводки. Уже на этапе проектирования можно кардинальным образом из менить конструкцию узла или объекта в целом. В инженерии такой подход способен существенно снизить затраты в производстве и освоении новой продукции.

Литература 1. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей ма шин. [Текст] – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 496 с.

Научный руководитель: Стариков А.И., ассистент.

Исследование состава и структуры материала подшипника скольжения турбогенератора Русанов Д.И., ТюмГНГУ, г. Тюмень Объектом исследования работы является вкладыш подшипника ге нератора ТГВ-200-2МУЗ. Генератор был остановлен из-за стремительного повышения температуры подшипника выше критической. После остановки обнаружено разрушение вкладыша.

Проведены исследования химического состава и структуры материа ла антифрикционного вкладыша.

Для исследования структуры выбран оптический микроскоп МЕ ТАМ ЛВ-31, химический анализ металла проводился при помощи спек трометра «Стилоскоп СЛ13», для получения более подробных результатов использовались растровая электронная микроскопия и рентгено флуоресцентный анализ.

При помощи стилоскопа было установлено, что сплав состоит: осно ва - 83% Sn;

11% Sb;

6% Сu. С целью получения элементного состава про веден рентгенофлуоресцентный (РФА) анализ и на растровом электронном микроскопе (РЭМ) электронно-зондовый микроанализ баббита и выявлены незначительные примеси.

Таким образом, состав исследуемого материала соответствует сплаву Б83 (баббит), ГОСТ 1320 – 74 1 (табл.1).

Таблица Химический состав исследуемого материала Марка Сu Сr Sn Sb Fe As Zn Pb Bi Al Стило 83,0 11,0 6,0 - - - - - - скоп 0,03 0,01 0,00 0, РФА 82,82 10,2 5,26 - 0,14 1, 6 9 6 11, РЭМ 75,8 9,55 0,4 - 2, Б83 10, осно 5,5- 0,00 0,03 0, (ГОСТ - 0,10 0,05 0,05 -ва 6,5 4 5 1320) 12, Наличие хрома объясняется присутствием на поверхности образцов остатков окиси хрома, используемой при полировке шлифов.

Изучив структуру при помощи оптического микроскопа, выявлены следующие фазы (рис. 1): темное поле представляет собой пластичную массу -твердого раствора сурьмы и меди в олове, светлые кристаллы квадратной формы - соединение SnSb (-фазой), а кристаллы в виде звез дочек или удлиненных игл – соединение Cu3Sn.

Для предотвращения ликвации по плотности в сплав Б83 введена медь, образующая с оловом интерметаллид Cu3Sn (твердая составляющая), звездчатые кристаллы которого, выделяясь в первую очередь из расплава, образуют как бы каркас, препятствующий всплытию более легких кристаллов. Таким образом, структура баббита Б83 состоит из трех фаз –, (SnSb) и (Cu3Sn). (SnSb) (Cu3Sn.) Рис. 1. Микроструктура баббита Б83. (100) Анализируя микроструктуру и химический анализ сплава в отдельно взяты точках при помощи РЭМ установлено (рис. 2):

-точки 4, 5, 9 (- фаза) это твердый раствор на базе олова (мягкая со ставляющая);

003004 005 010mm 0.2 mm 0. Рис. 2. РЭМ и микроанализ образца - точки 1 и 6 (- фаза) - светлые кристаллы квадратной формы, являются соединением SnSb – это твердый раствор на основе интерметалида;

- точки 2, 3, 7, 8 ( - фаза) более мелкие включения соединения интерме таллида Cu3Sn (твердая составляющая).

Процентное соотношение элементов, находящиеся в сплаве баббита Б83 взятого из каждой точки, представлено в таблице 2.

Таблица Химический состав испытуемого образца в отдельно взятых точках, % (рис. 2) Итого, Точка Cr Fe Ni Cu Sn Sb (mass%) 001 55,65 44,35 002 0,27 0,62 43,54 55,58 003 0,41 0,69 41,58 54,42 2,9 004 2,2 91,41 6,39 005 1,46 84,98 13,57 006 55,2 44,8 007 0,57 0,77 43,8 54,87 008 1,47 1,33 41,22 55,98 009 1,18 95,26 3,56 010 56,23 43,77 Состав исследуемого материала соответствует баббиту Б83 ГОСТ 1320-74 (ИСО 4383-91), структура сплава характерна для литого состоя ния, что соответствует требованиям технической документации турбогене ратора 2-3 и не может являться причиной разрушения вкладыша.

В продолжение работы планируются исследования механических свойств баббита и характеристик нагружения турбогенератора.

Литература 1. ГОСТ 1320-74 (ИСО 4383-91) Баббиты оловянные и свинцовые.

Технические условия.

2. ГОСТ ИСО 7902-3-2001 Круглоцилиндрические подшипники.

Часть3. Допустимые рабочие параметры.

3. Садыков Ф.А., Барыкин Н.П., Валеев И.Ш. Влияние структурного состояния на механические свойства Баббита. Физика и химия обработки материалов. 2001. №2. с. 86-90.

Научный руководитель Балина О.В., к.т.н.

Исследование устройства автоматического розжига котельной установки с низкотемпературным кипящим слоем Шамурадов Ф.А., Сердцов А.С., ТюмГНГУ, г.Тюмень В настоящее время данным требованиям удовлетворяют котельные установки с топкой низкотемпературного кипящего слоя (НТКС).

Применение плазменно-топливных систем позволяет отказаться от использования дорогостоящего жидкого топлива, искючается его потеря при неустойчивом пламени и повышается ресурс оборудования.

Цель работы — рассмотреть эффективный и надежный процесс розжига низкотемпературного кипящего слоя путем исследования устрой ства автоматического розжига Задачи работы:

1. Изучение состояние вопроса автоматического розжига 2. Исследование математической модели кипящего слоя Предмет исследования: процесс автоматического розжига низкотем пературного кипящего слоя.

Объект исследования: котельная установка с топкой низкотемпера турного кипящего слоя.

Сегодня розжиг топки НТКС выполняется оператором вручную. Это представляет опасность для обслуживающего персонала и существенно снижает качество управления технологическим процессом. Поэтому, для достижения оптимального управления розжиг необходимо осуществлять в автоматическом режиме.

Схема установки плазменно-топливной системы (ПТС) на котло агрегате НТКС приведен на рис. Рис.1. Схема котлоагрегата НТКС с использованием ПТС Обозначения:

1 — ПТС;

2 — пылепровод;

3 — бункер угольной пыли;

4 — бункер твердого топлива;

5 — пластинчатый питатель;

6 — экономайзер;

7 — циклон;

8 — дымосос;

9 — дутьевой ветилятор;

10 — дутьевой вентилятор ПТС;

11 — золоудаляющее устройство;

12 — воздухораспределительная решетка;

13 — агрегат НТКС;

14 — измерительный преобразователь давления;

15 — измерительнвй преобразователь разрежения;

16 — контур теплоносителя.

Вывод Применение плазменно-топливной системы обеспечивает надежный безмазутный розжиг и улучшение экологических характеристик котло агрегата в целом. При этом исключаются аварии и потеря растопочного топлива, возникающая при использовании мазута для розжига кипящего слоя.

Применение автоматического розжига котла позволяет создать без опасные условия для оператора, сократить непроизводительные затраты времени и улучшить технико-экономические и экологические показатели процесса розжига котлоагрегата с топкой НТКС.

Литература Вискин Ж. В., Шелудченко В. И. и др. Сжигание угля в кипящем слое и 1.

утилизация его отходов — Д.: Типография Новый мир, 1997. — 284 с.

Махорин К. Е., Хинкис П. А. Сжигание топлива в псевдоожиженном слое.

2.

Киев:Наук. Думка, 1989 — 204с.

Бурдуков А. П., Чернова Г. В., Коновалов В. В., Чурашев В.Н. Разработка 3.

технологии безмазутной плазменной растопки и подсветки на основе пы леугольного топлива ультратонокого помола.

Уонг Х. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров:

4.

Пер. с англ. \ Справочник — М.: Атомиздат, 1979 — 216с.

Научный руководитель: Шамурадов Ф.А., преподаватель СПО ИПТИ Влияние конструкции уторного узла РВС на его эксплуатационную прочность Скорняков А.А., Шарафутдинов И.М., Каретников Д.В., УфГНТУ, г.Уфа В настоящее время, как в России, так и за рубежом из общего объема резервуарного парка для хранения нефти и нефтепродуктов более 80 % со ставляют вертикальные цилиндрические стальные резервуары, представ ляющие особый класс сооружений, по существу не имеющих аналогов, и относящиеся к классу опасных производственных объектов.

Резервуары относятся к промышленным конструкциям, работающим в сложном напряженно-деформированном состоянии. Многочисленными исследованиями отечественных и зарубежных ученых в области изучения эксплуатационной надежности РВС установлено, что безаварийность их работы зависит не только от вышеперечисленных факторов, но и от все возможных дефектов. Кроме этого, при длительной эксплуатации резерву аров происходит коррозионный износ и механическое старение металла из-за малоциклового нагружения. Все эти факторы совокупно влияют на эксплуатационную надежность резервуаров и могут привести к аварии.

Одной из основных задач совершенствования конструкций резервуа ров является повышение надежности их работы.

При анализе различных источников установлено, что наиболее рас пространенными дефектами являются дефекты сварных швов нижних поя сов резервуара, сварных швов в узлах сопряжения стенки и днища (утор ный узел) и коррозия днища. Поэтому исследование, направленное на со вершенствование конструкции уторного узла, который находится в наибо лее сложном напряженно-деформированном состоянии, на наш взгляд, яв ляется одним из перспективных направлений решения задачи повышения надежности эксплуатации РВС.

Для этого нами были рассмотрены различные исполнения конструк ций уторного узла, проведена оценка напряженно-деформированного состо яния металла таврового соединения.

С этой целью с применением конечно-элементного программного комплекса ANSYS была построена геометрическая модель тавровых кон струкций и смоделировано сварное соединение в месте утора.

Результаты исследования показали что, с увеличением радиуса скругления таврового соединения величина напряжения, возникающая в узле в условиях эксплуатации, практически не изменяется, а при увеличе нии величины непровара происходит возраcтание напряжения не только в зоне термического влияния, но и непосредственно в зоне непровара.

Научный руководитель канд. техн. наук, доцент Файрушин А.М.

Исследование свойств и структуры спеченных железных порошков с нанодобавками Сутягина Е.В., ТюмГНГУ, г. Тюмень Наноструктурные материалы могут обладать принципиально новыми свойствами, а также более высокими механическими, физическими и экс плуатационными свойствами по сравнению с обычными материалами, что может обусловить значительный прогресс в самых разных отраслях.

В порошковой металлургии можно применять частицы размером до 100 нм, при этом роль поверхности резко возрастает и становится сравни мой с ролью объемных эффектов, хотя свойства поверхности этих частиц в основных чертах совпадают с аналогичными свойствами соответствующих массивных материалов. При этом на поверхности ультрадисперсных ча стиц происходит радикальная перестройка расположения атомов и изме нение типа межатомных связей по сравнению с поверхностью массивного материала.

Нанодисперсные порошки обладают повышенной структурной и по верхностной активностью, что может позволить, если и не получить нано структурный материал, то за счет активации спекания, во-первых, пони зить температуру спекания, во-вторых, получить спеченный материал с большей плотностью и более высокими характеристиками.

В работе используется порошок, полученный путем пропускания мощных электрических импульсов наносекундного диапазона через тон кую железную проволоку в аргоне, в результате чего она мгновенно пре вращалась в частицы размеров наномасштабного уровня, а также стан дартный железный порошок марки ПЖВ3 (ТУ 14-1-386-84). Навески по рошков массой 4 грамма компактировали путем одностороннего статиче ского сухого прессования в стальной пресс - форме при давлениях 100 — 600 МПа. Прессовки спекали в вакуумной печи СНВЭ–1.3.1/16И4 при го мологических температурах 0,4 – 0,85. Время изотермической выдержки составляло 1 ч.

Из исходных порошков составляли смеси с различным содержанием нанодисперсного порошка (от 0 до 100%), исследовали их поведение при формовании и последующем спекании, а также структуру и свойства полу ченных спеченных материалов (остаточную пористость, твердость).

Электронномикроскопические исследования показали, что использо ванный электровзрывной порошок является полидисперсным и состоит из частиц практически сферической формы диаметром до примерно 110 нм.

Рентгеноструктурный анализ исходных нанодисперсного и стан дартного порошков показал, что параметр их решеток практически не от личается от параметра решетки компактного железного образца, однако, судя по полуширине пиков, величина напряжений 2 рода в нанопорошках существенно больше.

Методом дифференциального термического анализа исследовали влияние дисперсности порошка на магнитное (критическая точка А2) и по лиморфное (критическая точка А3) превращения. Полученные резуль таты показывают, что на температуры А2 и А3 дисперсность порошков су щественного влияния не оказывает, но энтальпия превращений в нанопо рошке примерно в 1,5 раза меньше, чем в стандартных порошках.

Исследование процесса прессования показало, что электровзрывной нанопорошок железа имеет низкие технологические характеристики:

прессовки формуются в интервале давлений 200-350МПа до относительной плотности не выше 60%. При больших давлениях прессования происходит расслой. Это объясняется повышенной жесткостью наночастиц и значительными потерями усилия прессования на преодоление внутреннего трения. Шихты на основе грубодисперсного порошка марки ПЖВ, содержащие до 20 % нанопорошка железа имеют хорошую уплотняемость и формуемость.

Установлено, что спекание нанопорошка железа является активированным. Интенсивное уплотнение прессовок из нанопорошка начинается уже при гомологической температуре 0,4, а при 0,5Тпл прессовки из нанопорошка спекаются до относительной плотности 94%, которая не достигается при спекании грубодисперсного порошка даже при 0,85Тпл.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 8 |
 





 
© 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.