Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Процессы механической обработки, станки и инструменты

Диссертационная работа:

Кузьмин Роман Алексеевич. Разработка и исследование процесса гидрорезания материалов струями жидкости с добавками водорастворимых полимеров : диссертация ... кандидата технических наук : 05.03.01. - Владимир, 2003. - 177 с. : ил. РГБ ОД,

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

И ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 9

  1. Обзор теоретических и экспериментальных исследований разрушения твердых тел струями жидкости высокой скорости 9

  2. Современное состояние вопроса по гидрорезанию материалов

и пути совершенствования процесса 15

1.3. Анализ исследований по применению рабочей жидкости
различного состава при гидрорезании материалов 22

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ И ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ
ИССЛЕДОВАНИЯ 31

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГИДРОРЕЗАНИЯ
ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ СТРУЕЙ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ

С ДОБАВКАМИ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПОЛИМЕРОВ 33

  1. Влияние условий течения потока рабочей жидкости в подводящих каналах гидросистемы на структуру струи 33

  2. Механизм образования когерентной струи рабочей жидкости

при истечении из сопла 48

  1. Исследование распада высокоскоростной струи раствора полимера при истечении в окружающую среду 52

  2. Механизм разрушения материалов сверхзвуковой струей

жидкости 61

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 84

3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО
ИССЛЕДОВАНИЯ 86

  1. Цель и задачи экспериментального исследования 86

  2. Экспериментальная установка для проведения исследований 86

  3. Выбор объектов исследования 90

  4. Выбор методов и средств измерения основных параметров

процесса гидрорезания 92

-3-3.5. Методика исследования основных параметров процесса

гидрорезания материалов 97

  1. Методика исследования гидродинамических и силовых параметров струи 97

  2. Методика исследования зависимости производительности гидрорезания от основных параметров процесса 101

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА
ГРЩРОРЕЗАНИЯПОЛИуШРНЫХ МАТЕРИАЛОВ СТРУЕЙ
РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ С ДОБАВКАМИ ВОДОРАСТВОРИМЫХ
ПОЛИМЕРОВ 106

  1. Влияние добавок водорастворимых полимеров на угол конусности внешних границ струи рабочей жидкости 106

  2. Определение длины начального участка струи жидкости 109

  3. Зависимость силы воздействия струи жидкости различного состава на материал от основных параметров процесса гидрорезания 111

  4. Определение расхода рабочей жидкости через сопло 116

  5. Влияние параметров гидрорезания струей жидкости

с полимерными добавками на производительность процесса 119

  1. Влияние концентрации полимера и расстояния от сопла до обрабатываемого материала на величину подачи 125

  2. Зависимость производительности гидрорезания

от параметров истечения струи 129

4.5.3. Зависимость величины подачи от толщины и физико-
механических свойств обрабатываемого материала 131

  1. Зависимость производительности гидрорезания от числа повторных использований раствора полимера в качестве рабочей жидкости 133

  2. Исследование параметров точности и качества обработанных поверхностей при гидрорезании струями жидкости различного

состава 135

4.7.1. Влияние основных параметров процесса на ширину реза 136

4.7.2. Зависимость шероховатости обработанной поверхности

от основных параметров процесса 138

4.7.3. Зависимость угла отклонения профиля реза от толщины
обрабатываемого материаіа 140

4.8. Анализ и оценка энергоемкости процесса гидрорезания 142

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 146

5. ОСНОВНЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ПО
ВНЕДРЕНИЮ ПРОЦЕССА ГИДРОРЕЗАНИЯ МАТЕРИАЛОВ
СТРУЕЙ ЖИДКОСТИ С 1ЮЛИМЕРНЫМИ ДОБАВКАМИ 148

  1. Рекомендации по использованию различных видов водорастворимых полимеров в качестве добавок в рабочую жидкость при гидрорезании 148

  2. Аппараты для введения водорастворимых полимеров в рабочую жидкость 151

  3. Современные отечественные и зарубежные гидрорезные агрегаты, их компоновка и конструктивные особенности, возможность модернизации для применения рабочих жидкостей с полимерными добавками 155

5.4. Конструктивные решения узлов гидрорежущих установок 159

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 162

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 163

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 165

ПРИЛОЖЕНИЕ 175

Введение к работе:

Одной из важнейших задач современной науки и техники является изыскание новых методов обработки материалов, обеспечивающих высокую производительность и качество обработки, при одновременном снижении себестоимости обработки изделий, повышение надежности и долговечности деталей машин и механизмов.

В различных отраслях промышленности (судо-, авиа-, автомобилестроении, строительной и легкой промышленности) все большее распространение получают неметаллические материалы, в частности, полимерные, которые обладают рядом ценных эксплуатационных свойств. При этом их разрезка традиционными методами связана с рядом трудностей и недостатков, основным из которых является быстрое затупление режущего инструмента и низкое качество обработанных поверхностей, и объясняется, в основном, особенностями физико-механических свойств, строения и структуры полимерных материалов, высокими абразивными качествами наполнителя, их механической анизотропией и неоднородностью составных частей.

Поэтому замена традиционных методов обработки полимерных материалов новыми высокоэффективными материало- и энергосберегающими технологическими процессами, радикально решающими вопросы стойкости режущего инструмента весьма актуально в настоящее время.

По сравнению с другими методами обработки, гидрорезание исключает из технологического цикла режущий инструмент, рабочие кромки которого постоянно подвержены износу, при обработке струей жидкости возникают малые силы резания, и достигается высокая точность реза, выделяется минимум тепла на поверхности детали, достигается большая экономия материала за счет уменьшения величины реза, симметричная струя не требует ориентации в направлении резки и может быть использована с регистрирующими устройствами, электронными устройствами и при обработке с копировальным устройством. Кроме того, резка может начинаться в любой точке поверхности детали.

Все вышесказанное говорит о перспективности использования процесса гидрорезания для обработки различных материалов.

В качестве рабочей жидкости при обработке материалов гидрорезанием используется в большинстве случаев простая необработанная вода и вода с добавками абразива.

Применение необработанной воды как рабочей жидкости, которая легко доступна, имеет низкую стоимость, не токсична, вполне оправдано для разрезки низкопрочных материалов. Главный недостаток ее использования состоит в необходимости создания очень высоких давлений истечения струи жидкости для разрезки прочных материалов, при этом существуют некоторые ограничения по толщине обрабатываемых материалов. При изготовлении гидрорежущего оборудования с высоким давлением истечения рабочей жидкости (до 10000 МПа), когда возможно использовать необработанную воду для разрезки практически любых видов материалов, весьма усложняется процесс его проектирования и эксплуатации. Так, основная проблема связана с использованием уплотнений из специальных материалов, которые имеют ограниченный срок службы, а также с применением высокопрочных сталей и сплавов для изготовления узлов высокого давления гидрорежущего оборудования. Стоимость такого оборудования достаточно высока при ограниченном сроке службы. Еще одним недостатком применения в гидрорезании необработанной воды является невозможность обеспечения требуемой производительности и качества (точность и ширина реза, качества обработанных поверхностей) разрезки, при обработке материалов с высокими физико-механическими характеристиками и толщиной. Причиной тому служат невысокие гидродинамические параметры струи, которая имеет большой распыл и низкую стабильность, что сказывается на ее разрушающей способности. Таким образом, описанные выше недостатки ограничивают область применения необработанной воды в качестве рабочей жидкости при гидрорезании.

Одним из способов повышения производительности процесса гидрорезания, расширяющим его технологические возможности, является введение в режущую струю жидкости абразивных добавок. Это позволяет вести разрезку высокопрочных материалов, в том числе сталей, при относительно низких давлениях порядка 250-500 МПа, обеспечивая при этом такую же производительность, что и при разрезке чистой водой с более высоким давлением истечения. Вместе с тем, гидродинамические параметры струи с абразивом снижаются, т.е. падает ее скорость, увеличивается распыл, уменьшается длина начального участка; все это приводит к увеличению площади контакта струи с обрабатываемым материалом и снижению удельного давления резания, снижению технологических параметров процесса обработки и увеличению энергоемкости процесса. Важно, что, несмотря на способ ввода абразивных добавок в струю, наблюдается интенсивное изнашивание абразивных головок гидрорежущего оборудования, главным образом сопла, в результате чего изменяется рабочий диаметр струи и возникает необходимость частой замены насадков. Также должна учитываться дополнительная стоимость абразивных добавок и необходимость проектирования специальных режущих головок для ввода абразива в струю.

Решением проблемы повышения гидродинамических и геометрических параметров режущей струи, повышения производительности и качества гидрорезания может быть введение в рабочую жидкость в качестве технологических добавок водорастворимых полимеров.

В диссертационной работе впервые проведено комплексное исследование применения струй жидкости с добавками водорастворимых полимеров при гидрорезании неметаллических полимерных материалов. При этом установлены и разработаны: параметры истечения струи, обеспечивающие производительную и качественную обработку, методика и средства проведения экспериментальных исследований, наиболее эффективные полимерные добавки и их концентрация в растворе, механизм воздействия полимерных добавок на структуру струи, взаимосвязь между длиной начального участка струи и осевым ди-

намическим давлением, общая физико-механическая модель процесса воздействия струй с полимерными добавками на обрабатываемый материал, аналитическая модель для расчета величины подачи материала при изменении основных параметров гидрорезания, в том числе состава рабочей жидкости, силовые факторы, закономерность изменения силы воздействия струи на материал при изменении состава рабочей жидкости и расстояния от сопла до обрабатываемого материала, оптимальные режимы резания, возможность применения различных полимерных добавок в зависимости от условий процесса гидрорезания.

На защиту выносится решение важной научно-технической задачи, имеющей практическое значение - разработка процесса гидрорезания материалов струями жидкости с добавками водорастворимых полимеров, позволяющей повысить производительность процесса и качество обработанных поверхностей.

Диссертационная работа выполнялась на кафедре «Технология машиностроения» Владимирского государственного университета под руководством д.т.н. профессора Тихомирова Р.А. и научного консультанта к.т.н. доцента Пе-тухова Е.Н.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложения. Она изложена на 177 страницах, в том числе содержит 7 таблиц, 65 рисунков, 112 наименований литературы.

Подобные работы
Чжан Цин
Разработка и исследование процесса объемного формообразования из металлических порошков при воздействии импульсно-периодического лазерного излучения
Полозенко Наталья Юрьевна
Разработка и исследование процесса электромеханического упрочнения высокоуглеродистых инструментальных сталей при изготовлении лезвийного инструмента
Харламов Геннадий Андреевич
Разработка теоретических и прикладных задач исследования и проектирования процессов формообразования поверхностей деталей при лезвийной обработке
Пашенцев Андрей Борисович
Повышение качества изготовления деталей из алюминиевых сплавов путем разработки и исследования комбинированного способа электрохимического шлифования и полирования
Никифоров Николай Иванович
Разработка и исследование способа совмещенной обработки резанием и поверхностным пластическим деформированием длинномерных валов и труб
Мозгунова Анна Ивановна
Разработка и исследование рациональных режимов поверхностного пластического деформирования в комбинированных методах упрочнения деталей
Серёгин Андрей Алексеевич
Разработка и исследование стадии "эксплуатация" жизненного цикла патронов самоцентрирующих трёхкулачковых спирально-реечных
Лябин Николай Александрович
Разработка и исследование промышленных отпаянных лазеров на парах меди мощностью 10-50 Вт для технологического и медицинского применений
Вахид Хусейн
Разработка и исследование инструментов с композиционными покрытиями, предназначенных для комплексной автоматизации
Иванов Игорь Александрович
Разработка и исследование способа разделения прозрачных хрупких диэлектрических материалов излучением лазера на парах меди

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net