Preview

Frontier Materials & Technologies

Расширенный поиск

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МИКРОВОЛНОВОГО НАГРЕВА ПОЛУФАБРИКАТОВ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2015-3-117-122

Полный текст:

Аннотация

Обозначены преимущества и недостатки микроволнового способа термообработки полуфабрикатов абразивного инструмента (АИ). Описан способ микроволновой термообработки полуфабрикатов АИ с использованием теплоизоляции объектов нагрева, который позволяет обеспечить равномерный нагрев стопки полуфабрикатов. Представлена физическая модель микроволнового нагрева полуфабрикатов АИ на бакелитовой связке в условиях термостатирования, на основе которой построена математическая модель и назначены начальные и граничные условия. Определены зависимости теплофизических характеристик полуфабрикатов АИ на бакелитовой связке от температуры. Экспериментально определена зависимость удельной мощности тепловой энергии, выделенной и поглощенной в процессе полимеризации АИ за счет экзо- и эндотермических эффектов, от времени термообработки. Проведено численное моделирование процесса микроволнового нагрева полуфабрикатов АИ методом конечных элементов в программной среде NX 7.5, в ходе которого обозначены источники выделения теплоты и зависимости изменения их удельной мощности от времени, заданы начальные и граничные условия в соответствии с построенной математической моделью. Представлены результаты численного моделирования в виде температурного поля в стопке полуфабрикатов АИ. На основе анализа моделей микроволнового нагрева полуфабрикатов АИ, теплоизолированных различными материалами, выбран наиболее эффективный теплоизолятор. Выявлено значительное снижение градиента температур в процессе микроволнового нагрева полуфабрикатов АИ за счет применения радиопрозрачной теплоизоляции. Путем численного моделирования процессов микроволновой термообработки выявлены режимы, обеспечивающие требуемые скорости нагрева полуфабрикатов АИ на различных этапах цикла термообработки. На полученных режимах проведено экспериментальное исследование влияния теплоизоляции на равномерность нагрева полуфабрикатов АИ в микроволновом поле.

Об авторах

Валерий Викторович Сапунов
Ульяновский государственный технический университет, Ульяновск
Россия

ассистент кафедры «Технология машиностроения»



Николай Иванович Веткасов
Ульяновский государственный технический университет, Ульяновск
Россия

доктор технических наук, профессор кафедры «Технология машиностроения»



Леонид Викторович Худобин
Ульяновский государственный технический университет, Ульяновск
Россия

доктор технических наук, профессор кафедры «Технология машиностроения»



Список литературы

1. Худобин Л.В., Веткасов Н.И., Михайлин С.М. Сверхвысокочастотная энергетика в производстве абразивных инструментов и их работоспособность. Ульяновск: УлГТУ, 2013. 307 с.

2. Худобин Л.В., Веткасов Н.И., Михайлин С.М., Сапунов В.В. Работоспособность шлифовальных кругов с наполнителями из углеродсодержащих материалов, бакелизированных в СВЧ-поле // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2011. № 1. С. 56–62.

3. Веткасов Н.И., Худобин Л.В., Сапунов В.В. Модификация связки абразивных инструментов для ускорения полимеризации полуфабрикатов при нагреве в сверхвысокочастотном поле // Инжиниринг техно 2014: сборник трудов II междунар. научно-практ. конф. Саратов, 2014. Т. 2. С. 216–224.

4. Морозов Г.А., Морозов О.Г. Микроволновые технологии. Результаты и новые задачи // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2006. № 3. С. 82–91.

5. Нефедов В.Н. Высокоэффективные СВЧ-технологии термообработки материалов с малыми диэлектрическими потерями // Производственные технологии 2001: материалы отчетной конференции-выставки. М., 2002. С. 340.

6. Диденко А.Н. СВЧ-энергетика: теория и практика. М.: Наука, 2000. 264 с.

7. Доценко А.В. Оптимизация ущерба и резервирования при СВЧ диэлектрическом нагреве // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2006. Т. 1. № 1. С. 131–137.

8. Толстов В.А. Повышение энергетической эффективности установок СВЧ диэлектрического нагрева // Электродинамические устройства и линии передачи СВЧ: межвуз. науч. сборник. Саратов, 2000. С. 109–113.

9. Быков Ю.В., Рыбаков К.И., Семенов В.Е. Микроволновая высокотемпературная обработка материалов // Вакуумная СВЧ электроника: сборник обзоров. Н. Новгород, 2002. С. 26–35.

10. Демьянчук Б.А. Микроволновый нагрев: особенности модернизации технологии // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2004. № 2. С. 41–45.

11. Михайлин С.М., Капустин А.И., Жданов С.В. Сверхвысокочастотные технологии в производстве абразивных инструментов на бакелитовой связке // Вестник машиностроения. 2008. № 10. С. 58–61.

12. Попов Е.М. Микроволновая сушка полезных ископаемых // Безопасность труда в промышленности. 2015. № 4. С. 33–35.

13. Кингстон Г.М., Джесси Л.Б. Пробоподготовка в микроволновых печах. Теория и практика. М.: Мир, 1991. 336 с.

14. Архангельский Ю.С., Воронкин В.А. Элементная база СВЧ электротермического оборудования. Саратов: СГТУ, 2003. 212 с.

15. Михайлин С.М. Моделирование распределения тепловой мощности сверхвысокочастотного излучения в камере поликонденсации композитных материалов // Вестник УлГТУ. 2009. № 1. С. 31–33.

16. Капустин А.И., Худобин Л.В., Сапунов В.В., Веткасов Н.И., Михайлин С.М., Капустин А.А. Способ СВЧ-термообработки полуфабрикатов из композиционных материалов на органических термореактивных связках : патент на изобретение РФ № 2545939 от 10.04.2015.

17. Резник С.В., Румянцев С.А. Математическое моделирование температурного состояния цилиндрических заготовок из полимерных композиционных материалов при СВЧ нагреве // Наука и образование: электронное научно-техническое издание. 2014. № 1. С. 6–21.

18. Архангельский Ю.С. Справочная книга по СВЧ-электротермии. Саратов: Научная книга, 2011. 560 с.

19. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Романов А.В. Комплексная диэлектрическая проницаемость композитов на основе диэлектрических матриц и входящих в их состав углеродных нанотрубок // Журнал технической физики. 2011. Т. 81. № 1. С. 106–110.

20. Лыков А.В. Тепломассообмен. Справочник. М.: Энергия, 1978. 480 с.


Рецензия

Для цитирования:


Сапунов В.В., Веткасов Н.И., Худобин Л.В. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МИКРОВОЛНОВОГО НАГРЕВА ПОЛУФАБРИКАТОВ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА. Вектор науки Тольяттинского государственного университета . 2015;1(3):117-122. https://doi.org/10.18323/2073-5073-2015-3-117-122

For citation:


Sapunov V.V., Vetkasov N.I., Khudobin L.V. MATHEMATICAL MODELING OF MICROWAVE HEATING OF SEMIFINISHED ABRASIVE TOOLS. Frontier Materials & Technologies. 2015;1(3):117-122. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2073-5073-2015-3-117-122

Просмотров: 9


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2782-4039 (Print)
ISSN 2782-6074 (Online)