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
Электротехнология

Диссертационная работа:

Дмитриенко Андрей Васильевич. Электротехнологическое обеспечение безотходного формообразования деталей в наплавочных процессах : Дис. ... канд. техн. наук : 05.09.10, 05.09.03 : Саратов, 2004 183 c. РГБ ОД, 61:05-5/1310

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

1 ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ТЕРМОСИЛОВЫЕ ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРИВОДУ РЕЗЦА ПРИ ФОРМООБРАЗОВАНИИ ДЕТАЛЕЙ В НАПЛАВОЧНЫХ ПРОЦЕССАХ 11

1.1 Анализ способов обработки металла резанием в процессе его нанесения при электродуговой наплавке 11

1.2 Расчёт сил сопротивления наплавленного металла терморезанию,. 18

1.3 Сравнительный анализ линейных приводов для формообразующих операций в наплавочных процессах 24

1.4 Разработка принципа безотходной обработки металла в процессе его нанесения при электродуговой наплавке и обоснование основных требований к приводу резца 37

1.5 Постановка задач исследований 46

Выводы 47

2 ОБОСНОВАНИЕ ТИПА МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ ЛЭМД ДЛЯ БЕЗОТХОДНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛА РЕЗАНИЕМ В ПРОЦЕССЕ ЕГО НАНЕСЕНИЯ ПРИ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ НА ПЛАВКЕ 49

2Л Критерии оценки и сравнения конструкций магнитных систем ЛЭМД 49

2.2 Методика расчёта механических характеристик рабочего органа ЛЭМД в приводе резца 50

2.3 Сравнительный анализ магнитных систем ЛЭМД 60

2.4 Формирование тяговых характеристик цилиндрического ЛЭМД с кольцеобразным якорем в статических режимах

2.4.1 Классификация, выбор и реализация способа формирования тяговых характеристик ЛЭМД 68

2.4.2 Исследование влияния геометрических параметров элементов магнитной цепи ЛЭМД с поперечным магнитным полем на его электромеханическую характеристику 73

Выводы 81

3 РАСЧЁТ ЛЭМД, ИСПОЛЬЗУЕМОГО В ПРИВОДЕ РЕЗЦА, ДЛЯ ТЕХНОЛОГИИ БЕЗОТХОДНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛА ТЕРМОРЕЗАНИЕМ... 83

3.1. Расчёт магнитных проводимостей цилиндрического ЛЭМД с по перечным магнитным полем и кольцеобразным якорем 83

3.2 Методика расчёта параметров магнитной системы ЛЭМД, обеспечивающих необходимое тепловое состояние обмотки возбуждения при заданном режиме работы 97

3.3 Определение оптимальных соотношений геометрических размеров магнитной системы цилиндрического ЛЭМД с поперечным магнитным полем и кольцеобразным якорем 105

3.4 Расчёт статических тяговых характеристик цилиндрического ЛЭМД с поперечным магнитным полем и кольцеобразным якорем 114

3.5 Устройство питания управления ЛЭМД 128

Выводы 133

4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ НАПЛАВКИ НА СТЕПЕНЬ УСВОЕНИЯ СТРУЖКИ ВАННОЙ РАСПЛАВА И КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛА, ОБРАБАТЫВАЕМОГО ТЕРМОРЕЗАНИЕМ 134

4.1 Разработка конструкции рабочего инструмента и определение зоны его воздействия на наплавленную поверхность детали для технологии безотходной обработки металла терморезанием 134

4.2 Экспериментальная установка для безотходной обработки металла терморезанием г 142

4.3 Методика согласования режимов электродуговой наплавки металла с режимами его механической обработки для обеспечения принципа безотходности , 146

4.4 Закономерности формирования структуры наплавленного металла в зависимости от количества стружки, переплавленной в сварочной ванне 159

4.5 Исследование шероховатости поверхности цилиндрической детали в зависимости от технологических параметров и режимов её обработки 163

Выводы 166

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 168

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 170

ПРИЛОЖЕНИЕ А 179

ПРИЛОЖЕНИЕ Б 180

ПРИЛОЖЕНИЕ В 181

ПРИЛОЖЕНИЕ Г 182

ПРИЛОЖЕНИЕ Д  

Введение к работе:

В условиях истощения сырьевых ресурсов, большое значение приобретают ресурсосберегающие технологии, основанные на использовании концентрированных потоков энергии, одним из видов которых является дуговая наплавка. Основная цель наплавки (как эффективного средства упрочнения деталей при их изготовлении и восстановлении) — получение готового изделия с заданной формой, размерами и функциональными свойствами при экономном расходовании материальных и энергетических ресурсов. Однако повышенная твёрдость и различного рода неровности наплавленного металла усложняют процесс его дальнейшей механической обработки (в структуре общей трудоёмкости её доля составляет более 50 %) и вынуждают увеличивать соответствующий припуск. При этом около 50 % металла поступает в стружку. Поэтому при выборе способа наплавки и наплавочных материалов часто исходят не из получения высокого качества наплавленного слоя, а из условия лучшей его обрабатываемости.

Работы Н. Н. Дорожкина, В. А. Деева, В.А.Ефимова, А. И. Бойко, Е. Л. Емельянова, И. В. Кудрявцева, В. Г. Вердникова, Т. К. Копенёва, В. В. Кудинова, В. Н. Лясникова, Ю. Н. Казакова, B.C. Клубникина и других, позволили создать эмпирический базис, направленный на поиск положительных эффектов от применения дополнительных внешних воздействий на металл в ходе его нанесения концентрированными потоками энергии.

Развитие процессов дуговой наплавки и технологического оснащения привели к реализации идеи создания совмещённого метода нанесения и формообразования металла, что позволяет уменьшить припуск на механическую обработку, повышая тем самым коэффициент его использования.

Для снижения трудоёмкости механической обработки наплавок цилиндрических деталей, повышения стойкости резца, весьма перспективным является формообразование горячего металла в процессе его нанесения на деталь с использованием тепла сварочной дуги.

Новые технологические возможности формообразования деталей, при их изготовлении и восстановлении, открывает принцип безотходной обработки наплавляемого металла. Данный принцип явился дальнейшим развитием совмещённых методов электродуговой наплавки. Его оригинальность заключается в том, что резец снимает стружку, сопровождает и направляет её в ванну расплава для повторной переплавки. Стружка при этом подстуживает расплав, способствуя измельчению структуры наплавленного металла. В данном случае металл удаляется в вязко-пластичном состоянии при высокой температуре, что позволяет вести обработку независимо от его твёрдости.

Для реализации на практике совмещения процесса электродуговой наплавки с обработкой металла резанием и получения заданных характеристик готового изделия, необходимо выявить оптимальные условия их согласования, которые обеспечивали бы полное усвоение срезанной стружки ванной расплава. При этом необходимо обосновать конструкцию рабочего инструмента, его геометрические параметры, размещение, характер движения, а также частотно-силовые характеристики привода, приспособленного к стеснённым условиям наплавки.

В стеснённых условиях наплавки целесообразно применять в качестве привода рабочего инструмента линейный электромагнитный двигатель (ЛЭМД).

Использование ЛЭМД даёт такие известные преимущества, как упрощение и удешевление технологического оснащения, повышение его энергетических характеристик, надежности, улучшение его массогабаритных показателей, снижение затрат на обслуживание, достижение больших ускорений без износа механических частей, более удачное решение эргономических проблем, удовлетворение современным требованиям эстетики. Общие вопросы исследования ЛЭМД получили четкую трактовку в виде теории силовых импульсных систем, основные положения которой разработаны в трудах О. Д. Алимова, Н. П, Ряшепцева, Е. М. Тимошенко, А. В, Фролова, А. Т. Малова, В. В. Ивашина, В. Н. Гурницкого, Г. Г. Угарова, И. Г. Ефимова, Б. Ф. Симонова, К. М. Усанова, А. В. Львицина, В. Ю. Нейман и других.

В линейных электромагнитных двигателях сочетается простота их конструкции с высокой надёжностью и производительностью, простота эксплуатации с высокой приспосабливаем остью для автоматического управления.

Целью работы является электротехнологическое обеспечение безотходного формообразования деталей (при их изготовлении и восстановлении), основанного на использовании тепла, генерируемого электрической дугой, для переплавки стружки, снимаемой резцом с приводом от ЛЭМД.

В соответствии с целью в работе поставлены следующие задачи исследований:

1. Разработать принцип безотходной обработки деталей терморезанием в процессе электродуговой наплавки.

2. Обосновать тип привода режущего инструмента и форму его механической характеристики при безотходной обработке деталей в процессе электро дуго вой наплавки.

3. Обосновать тип магнитной системы ЛЭМД.

4. Исследовать способы формирования тяговых характеристик ЛЭМД.

5. Определить оптимальные геометрические соотношения и основные параметры ЛЭМД.

6. Исследовать влияние режимов электродуговой наплавки на степень усвоения стружки ванной расплава и качество поверхности металла при его механической обработке.

Методы и средства исследований. При решении поставленных задач, теоретические и экспериментальные исследования опирались на основные положения теоретических основ электротехники, теории электрических машин, электропривода, системно-структурного анализа, процессов формообразования металла с привлечением теорий классической гидромеханики, тепловых и контактных явлений. Экспериментальные исследования проведены на специальных стендах, физических моделях и наплавленных образцах.

В качестве технических средств исследования использовались современные мерительные, контрольные приборы и инструменты: оптические и инструментальные микроскопы (МИМ-7, МИМ-8, МБС-3), динамометр ДОСМ-3-5, осциллограф СЛС-68, электроинтегратор 9/60, профилограф-профилометр «Talisure» и другие.

Наплавка проводилась на универсальной экспериментальной установке, оснащённой наплавочной головкой А-580М и резцедержательным устройством для безотходной обработки металла с приводом от ЛЭМД. В качестве наплавочных материалов использовались электродные проволоки: 2Нп40Х2Г2М, 1,6Св08Г2С; присадки в виде порошка В4С и порошковой проволоки ЗНпППАН-170; защитная среда - газ С02.

На защиту выносятся:

- схемы и режимы электродуговой наплавки, обеспечивающие безотходную обработку металла резанием при изготовлении и восстановлении деталей;

- теоретические обобщения, содержательные логические структуры, позволяющие получить расчётные модели, адекватно отражающие особенности технологического процесса безотходной обработки деталей резанием, совмещённого с электродуговой наплавкой;

- технические средства, устройства и привод на базе ЛЭМД, позволяющие получить необходимое качество обработанной терморезанием поверхности, Научная новизна работы:

1. Разработаны принцип безотходной обработки металла резанием в процессе его нанесения при электродуговой наплавке и конструкция рабочего инструмента.

2. Разработана методика согласования режимов электродуговой наплавки металла с режимами его механической обработки для обеспечения принципа безотходности.

3. Разработана методика расчета механических характеристик рабочего органа линейного двигателя в приводе резца для технологии безотходной обработки металла терморезанием.

4. Обоснован тип магнитной системы ЛЭМД в приводе резца (цилиндрический линейный электромагнитный двигатель броневой структуры с поперечным магнитным полем и кольцеобразным якорем) и выявлены конструктивные возможности формирования его тяговой характеристики.

5. Разработаны методики расчёта и оптимизации параметров магнитной системы цилиндрического ЛЭМД с поперечным магнитным полем и кольцеобразным якорем.

6. Установлена зависимость качества обработанной поверхности деталей от технологических параметров и режимов их обработки.

Практическая ценность работы:

Предложены и разработаны средства технологического оснащения для безотходного формообразования деталей машин и инструментов с помощью специального режущего механизма и электропривода на базе ЛЭМД, позволяющие повысить коэффициент использования металла путём исключения его выхода в отходную стружку; сократить материальные, энергетические и финансовые затраты; обеспечить необходимое качество обработанной поверхности.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты работы использованы в проектао-конструкторской деятельности ООО «Совтех» (г. Саратов) при разработке установки для восстановления деталей способом безотходной обработки резанием наплавляемого металла.

Апробация работы. Работа выполнена при поддержке гранда для аспирантов Минобразования России: «Обоснование параметров импульсного линейного электромагнитного привода для безотходного терморезания ме { талла в процессе его нанесения при наплавке» (шифр АОЗ-3,14-428). Руково дитель Угаров Г. Г. Исполнитель Дмитриенко А. В.

Основные положения диссертационной работы докладывались на на учно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и научных сотрудников Саратовского государственного технического университета: 14 мая 2002 г.; на I Всероссийской конференции: «Прогрессивные технологии в обучении и производстве» (г. Камышин, 24-27 апреля 2002 г.); на научно-практической конференции РГОТУПС: «Молодые специалисты — железнодорожному транспорту» (г. Саратов, 5 июня 2002 г.) и на II Всероссийской конференции: «Прогрессивные технологии в обучении и производстве» (г. Камышин, 20-23 мая 2003 г.).

Публикации. По основным результатам диссертационной работы автором опубликовано 7 печатных работ, подана заявка на изобретение «Способ механической обработки деталей в процессе автоматической наплавки» №2004105312/0,2 (005556) с приоритетом от 24 февраля 2004 г. Общий объём публикаций составляет 2 п.л., из которых 1,6 п.л. принадлежит лично соискателю.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Работа содержит 183 страницы, в том числе 64 рисунка, 11 таблиц. Список использованной литературы включает 91 наименование.  

Подобные работы
Колесников Евгений Владимирович
Создание системы технико-экономических расчетов и средств для обеспечения максимальной эффективности электротехнологических процессов и установок
Сафаров Дамир Тамасович
Разработка метода управления качеством процессов формообразования деталей машин по диагностическим составляющим показателей точности продукции
Харламов Геннадий Андреевич
Разработка теоретических и прикладных задач исследования и проектирования процессов формообразования поверхностей деталей при лезвийной обработке
Котенок Владимир Иванович
Развитие теории формообразования профилей в винтовых калибрах и создание высокоэффективных процессов и оборудования для прокатки деталей машин
Шеин Александр Анатольевич
Технологическое обеспечение качества деталей в процессах разделительной штамповки путем нанесения на инструмент вакуумно-плазменных покрытий
Митрофанов Георгий Владимирович
Обеспечение точности технологических процессов изготовления деталей повышенной изгибной податливости в системе автоматизированной конструкторско-технологической подготовки производства
Антипов Дмитрий Вячеславович
Обеспечение качества фасонных поверхностей деталей путем управления процессами проектирования и изготовления формообразующего инструмента
Шамшура Сергей Александрович
Технологическое обеспечение повышения качества и безопасности процесса виброударного упрочнения деталей на однокоординатных станках : На примере лонжеронов вертолетов
Шамшура Сергей Александрович
Технологическое обеспечение повышения качества и безопасности процесса виброударного упрочнения деталей на однокоординатных станках
Челядинов Дмитрий Вадимович
Обеспечение качества при повышении производительности технологического процесса обработки отверстий малого диаметра деталей топливной аппаратуры

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