Preview

Frontier Materials & Technologies

Расширенный поиск

Опубликован: 30.09.2015

Том 1, № 3 (2015)

ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ 

11-17 21
Аннотация

В статье решается задача обнаружения синхронизации в кодовой последовательности неравномерных кодов, потерянной за счет влияния ошибок в канале связи при передаче сжатых сообщений.

С этой целью на основе статистических свойств источника сообщений и цифрового канала связи были получены функции правдоподобия наблюдений при наличии и при отсутствии синхронизации. В этой ситуации в качестве наблюдений могут быть использованы частоты появления букв алфавита заданного объема в декодированной последовательности символов. В качестве базового распределения использовано полиномиальное распределение, которое характеризует частоты появления букв алфавита в выборке заданного объема в зависимости от их вероятностей. Особенностью предлагаемого подхода для обнаружения синхронизации является использование полиномиального распределения для описания функции правдоподобия отсутствия синхронизации на основе теории распознавания сложных гипотез при равномерном усреднении.

В результате такого подхода было получено отношение правдоподобия в зависимости от вероятностей появления букв алфавита, по которому можно сделать вывод о наличии или отсутствии синхронизации.

На основе процедуры последовательного анализа разработан алгоритм обнаружения синхронизации при неравномерном кодировании. В качестве показателя оценки эффективности алгоритма выбрана величина среднего байесовского риска, представленного в виде вероятности ошибки обнаружения синхронизации.

Анализ помехоустойчивости неравномерных кодов показывает, что при применении на сетях связи современных мультимедийных технологий возрастают объемы передаваемой информации и используемого алфавита сообщений, что приводит к потере синхронизации и эффекту размножения ошибок. Это приводит к частичной или полной потере информации. Разработанный алгоритм позволит восстанавливать сжатые сообщения, искаженные в результате передачи по каналу связи.

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ 

21-28 7
Аннотация

Излагается методика расчетного определения погрешностей обработки вследствие тепловых деформаций в процессе обработки заготовки и режущего инструмента. Решение поставленной задачи выполнено с использованием безразмерных комплексов процесса резания, которые учитывают технологические условия процесса обработки, а именно: режим резания (скорость резания, подача и глубина резания), геометрию режущей части инструмента (передний и задний углы резца, радиус при вершине резца в плане, радиус округления режущей кромки резца и др.), физико-механические и теплофизические свойства обрабатываемого и инструментального материалов (сопротивление обрабатываемого материала пластическому сдвигу, температуропроводность обрабатываемого материала, теплопроводность обрабатываемого и инструментального материалов, коэффициенты температурного линейного расширения обрабатываемого и инструментального материалов и др.).

Полученные теоретические зависимости позволили получить численные значения погрешностей, обусловленных тепловыми деформациями заготовки и режущего инструмента, что позволило определить степень влияния на их величину подачи, скорости резания и других параметров процесса резания.

При определении погрешности, обусловленной тепловой деформацией режущего инструмента, учтена теплоотдача в окружающее пространство через боковые поверхности резца.

При получении теоретических зависимостей для определения погрешностей обработки использованы ранее полученные зависимости для расчетного определения температуры в зоне резания и распространения его в заготовке и режущем инструменте профессорами С.С. Силиным, А.Н. Резниковым, А.В. Лыковым и др.

Сопоставление значений погрешностей обработки, обусловленных температурной деформацией обрабатываемой заготовки и режущего инструмента, показало достаточно близкое их совпадение, что вполне приемлемо для практических целей.

29-35 18
Аннотация

Значительную роль в жизненном цикле изделия играют решения, принятые на этапах конструкторско-технологической подготовки при оценке технологичности, позволяющей определить соответствие запланированного для обработки комплекта деталей возможностям производственной системы и обеспечить достижение наибольшей производительности и эффективности технологических процессов изготовления. В статье представлены методы количественной оценки производственной технологичности изделий, учитывающие возможности использования оборудования для их изготовления и позволяющие создать формализованные процедуры обеспечения технологичности конструкции. В рамках разработанной методики для количественной оценки дополнительных показателей производственной технологичности, учитывающих специфику технологической подготовки единичного, мелко- и среднесерийного производства, выявлены взаимосвязи между производственной технологичностью и ее влиянием на технологические составляющие обработки заданной номенклатуры в конкретной производственной системе, выполнено обоснование состава дополнительных количественных показателей оценки производственной технологичности в системе планирования многономенклатурных технологических процессов. Методика определения дополнительных количественных показателей выполнена в виде самостоятельных проектных процедур, включающих проверку конструктивных характеристик деталей на возможность их изготовления в рамках конкретной производственной системы с учетом технологических возможностей механообрабатывающего оборудования, определение уровня использования технического потенциала оборудования, оценку комплекта изготавливаемых деталей по показателю однородности по виду и конструктивным характеристикам поверхностей как составляющих элементов деталей, и заключение о степени их унификации, прогнозирование технико-экономических показателей изготовления запланированной номенклатуры деталей. Предложенные в статье дополнительные количественные показатели для оценки производственной технологичности расширяют и углубляют знания, получаемые на основе анализа конструктивных элементов деталей и возможностей производственной системы для их изготовления на стадии оценки технологичности при технологической подготовке производства с целью повышения эффективности функционирования многономенклатурных производственных систем.

36-41 9
Аннотация

Показано, что одним из эффективных средств повышения качества поверхностного слоя деталей машин на операциях шлифования, выполняемых без применения смазочно-охлаждающих жидкостей (шлифование деталей электротехнического назначения, заточка лезвийного режущего инструмента и др.), является применение твердых смазочных материалов (ТСМ) в виде карандашей твердой смазки (КТС). Установлено, что шероховатость поверхностей деталей при шлифовании с применением ТСМ может быть снижена за счет введения в их состав наполнителей из высокодисперсных природных материалов и наноматериалов. Показано, что для прогнозирования параметров шероховатости деталей на операции шлифования с применением ТСМ важно наличие методики расчета этих параметров, учитывающей влияние режима обработки, материала обрабатываемой заготовки, характеристики шлифовального круга (ШК), состава и расхода ТСМ. Представлена методика расчета высотных параметров шероховатости деталей, шлифованных с применением ТСМ с наполнителями из наноматериалов и высокодисперсных природных материалов на операции плоского шлифования периферией круга. Для доказательства адекватности разработанной методики приведены результаты экспериментальных исследований, которые проводили на плоскошлифовальном станке мод. 3Е711ВФ2 при варьировании составом и расходом ТСМ, временем и режимом шлифования, характеристикой абразивного инструмента. В ходе исследований контролировали амплитуду статических и динамических колебаний, шероховатость шлифованных поверхностей, которую оценивали (по ГОСТ 25142) тремя высотными параметрами: средним арифметическим отклонением профиля , высотой неровностей профиля по десяти точкам Rz, наибольшей высотой неровностей профиля Rmax. По результатам сравнения расчетных (RaР) и экспериментальных (RaЭ) значений среднего арифметического отклонения профиля Ra шлифованных поверхностей сделан вывод о достаточно высокой точности расчета. Расхождение между расчетными и экспериментальными значениями не превышало 10…18 %.

42-46 12
Аннотация

Цель работы – повышение эффективности решения технических задач путем применения оптимальной схемы решения. В статье рассмотрены различные схемы выявления технических и физических противоречий в технических системах при решении технической задачи – линейная и разветвленная, последовательная и циклическая.

Показано, что при использовании последовательной линейной схемы обеспечивается получение технического решения с наименьшими затратами, однако уменьшается вероятность получения оптимального решения. При использовании последовательной разветвленной или циклической линейной схемы затрачивается больше времени на получение технического решения, но при этом возрастает вероятность получения оптимального решения. Максимальная вероятность получения оптимального решения достигается при применении циклической разветвленной схемы, хотя затраты времени в этом случае также будут максимальными.

В статье приведен пример получения решений задачи о снижении температуры при обработке детали шлифованием с помощью методов технического творчества при применении различных схем поиска решений. Схема в примере реализует получение удвоения числа решений на этапах 2 (решение задачи напрямую, без применения методов технического творчества), 3 (определение полезного свойства системы, которое следует сохранить), 6 (выявление физического противоречия) и 7 (получение технического решения). В результате получаем два прямых решения, определяем четыре полезных свойства, соответственно, формулируем четыре технических противоречия и четыре идеальных решения, формулируем 8 физических противоречий, устраняя которые получаем 16 технических решений, после чего, анализируя преимущества и недостатки каждого из решений, выбираем оптимальное решение.

Изучение методов решения технических задач с помощью технического творчества в рамках учебного процесса показало, что в процессе обучения целесообразно рассмотреть как линейную, так и разветвленную схемы получения решений, чтобы студенты могли сравнить их преимущества и недостатки. Опыт показывает, что наиболее интересные технические решения студенты получают при применении разветвленной схемы.

47-51 10
Аннотация

Одной из важнейших проблем современного машиностроения является разработка мероприятий и создание оборудования для повышения долговечности машин в условиях скоростных и жестко нагрузочных режимов эксплуатации. На сегодняшнее время задача обеспечения объемной прочности деталей при нормальных условиях работы считается практически решенной, поэтому на первое место выходит состояние поверхностного слоя, его износостойкость и условия смазки. Задача повышения маслоудерживающей способности трущихся поверхностей актуальна для машин различного назначения.

В статье приведены результаты анализа существующего оборудования для нанесения маслоудерживающих профилей и выявлены его недостатки. Предложена новая конструкция вибрационного оборудования, которое относится к технологии нанесения маслоудерживающих лунок на поверхностях скольжения с целью уменьшения сил трения и уменьшения износа внутренней поверхности втулки подшипника скольжения и может быть использовано в различных отраслях машиностроительного комплекса. Разработано экспериментальное оборудование, измерительная аппаратура и методика проведения исследований. Изготовлены образцы пар трения для проведения сравнительных исследований. Проведены исследования работоспособности узлов трения без лунок и с лунками на шейках валов методом оценки величины пятна изнашивания внутренней поверхности втулки. Предложенная конструкция вибрационного оборудования для нанесения маслоудерживающих лунок на шейках валов за счет использования возвратного клапана дает возможность повысить скорость струи и, соответственно, силу удара металлических шариков. Увеличение частоты колебаний позволит повысить производительность операции нанесения маслоудерживающего профиля. Проведенные исследования показали работоспособность предложенного оборудования и снижение износа пары трения.

52-59 10
Аннотация

Задача выбора оптимального режима резания является одной из обязательных при создании технологии механической обработки. При оптимальных режимах механической обработки должны существовать определенные физические условия (или совокупность условий) в технологической системе резания, обеспечивающие эту оптимальность. Под физическими условиями в данном случае понимается: деформационные процессы стружкообразования и их связь с физико-механическими характеристиками материалов при высокоскоростном пластическом деформировании; уровни и динамические характеристики самой технологической системы; результаты вибрационного взаимодействия элементов системы с деформационными процессами.

При установлении определенных соответствий между перечисленными факторами возникает возможность создания системы контроля процесса механической обработки. Определяющим фактором в разработке системы контроля являются результаты изучения процесса стружкообразования.

Данная работа посвящена исследованию деформационных процессов стружкообразования для последующего создания системы автоматизированного выбора эффективных режимов резания. В данной работе изучаются микрофотографии шлифов корней стружек, а также шлифы самих стружек. Результаты изучения этих фотографий позволяют построить схему формирования отдельных фрагментов локальных объемов стружки. Представлена модель стружкообразования с параллельными границами. В работе также изучались фотографии стружек и их деформационные характеристики, полученные при обработке различных материалов в достаточно широком диапазоне режимов резания. Представлена схема к модели деформационного цикла при стружкообразовании. Установлена корреляционная связь размеров пластически деформируемой зоны и времени деформационного цикла. Проведен численный эксперимент по изучению влияния скорости резания и рабочей подачи на изменение частоты стружкообразования. Данные исследования являются основой для создания системы автоматизированного определения оптимальных режимов токарной обработки.

60-67 19
Аннотация

Трубы с силикатно-эмалевым покрытием широко применяются в теплоэнергетике, химическом и нефтехимическом машиностроении, в нефтедобыче и транспортировании нефти. Трубы с внутренним силикатно-эмалевым покрытием рекомендуются нормативной документацией для строительства систем пожаротушения резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов.

Надежность эксплуатации трубопроводов определяется коррозионной стойкостью внутренней поверхности сварного соединения. При сварке трубопроводов с силикатно-эмалевым покрытием в зоне термического влияния в результате высокотемпературного воздействия происходит выгорание, испарение эмали, а также образования пор, пузырьков, макро-, микротрещин.

Для снижения теплового воздействия на силикатно-эмалевое покрытие предложено заменить стальную основу шва на сплавы цветных металлов с более низкой температурой плавления. В качестве таких металлов с учетом температуры плавления выбраны цинк, медь и сплавы на основе меди, никель и сплавы на основе никеля.

Проведенные испытания механических свойств сварных соединений показали целесообразность применения в качестве электродного материала при механизированной сварке труб с внутренним силикатно-эмалевым покрытием сплавов на основе меди и никеля. При применении указанных электродных материалов механические свойства сварных соединений находятся на уровне, который обеспечивается при сварке стальной электродной проволокой Св-08Г2С.

Анализ состояния и химического состава силикатно-эмалевого покрытия подтвердил эффективность применения электродных материалов на основе кремнистой бронзы CuSi3. Механизированная сварка с использованием электродной проволоки CuSi3 обеспечила минимальное разрушение и изменение химического состава силикатно-эмалевого покрытия.

68-74 13
Аннотация

Получены одномерные по координате математические модели для определения температурного поля при шлифовании по глубине поверхностного слоя и во времени, которые учитывают охлаждение двух видов: за счет теплопроводности обрабатываемого материала при отсутствии нагрева и за счет охлаждающего воздействия смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) на обработанную поверхность. В первом случае – при граничных условиях второго рода на этапе нагрева и применении метода суперпозиции тепловых полей, во втором – при граничных условиях второго и третьего рода в зоне нагрева и охлаждения, соответственно. Для второго случая (принудительное охлаждение) это позволило устранить известное противоречие, характерное для двумерной модели температурного поля, когда на этапе нагрева одновременно действовали граничные условия второго и третьего рода. В данной модели охлаждение обусловлено не только отсутствием нагрева в зоне охлаждения, но также теплообменом между обработанной (нагретой) поверхностью и СОЖ, причем СОЖ в указанной модели температуры имеет учитываемую при охлаждении собственную температуру. Распределение температуры по глубине поверхностного слоя в момент окончания этапа нагрева является начальным условием для определения температурного поля на этапе охлаждения в любой момент времени, отсчитываемого от окончания этапа нагрева. Установлено влияние охлаждающего воздействия СОЖ не только на температуру поверхности, но также на ее распределение по глубине поверхностного слоя в любой момент времени. Подтверждено, что на этапе охлаждения температура в глубинных слоях материала может превышать температуру вышележащих слоев, т. е. имеет место изменение направления теплового потока, которое оказывает влияние на характер структурно-фазовых превращений материала поверхностного слоя.

75-84 12
Аннотация

Предложен единый подход и рабочая методика для определения температуры при шлифовании обычными, прерывистыми и высокопористыми шлифовальными кругами на основе представления теплового процесса при шлифовании в виде одного цикла нагрева и охлаждения (обычные круги) или в виде совокупности таких циклов (прерывистые и высокопористые круги). В соответствии с этим же представлением предложено различать макро- и микропрерывистое шлифование, соответственно, для шлифования прерывистыми (макропрерывистыми) и высокопористыми (микропрерывистыми) шлифовальными кругами. При этом для каждого элементарного цикла нагрева и охлаждения использован принцип суперпозиции тепловых полей от последовательного воздействия на обрабатываемую поверхность положительного и отрицательного источника тепла на макро- и микроуровне в зависимости от частоты этого воздействия. Показано, что увеличение числа режущих выступов на прерывистом круге при постоянном коэффициенте заполнения окружного шага этих выступов (величина, обратная скважности импульсов теплового потока) приводит к снижению температуры шлифования при прочих равных условиях. К числу таких условий относится одинаковая интенсивность шлифования кругами сравниваемых конструкций. Аналогичная тенденция по снижению температуры шлифования имеет место при увеличении коэффициента заполнения окружного шага при постоянном числе режущих выступов. Установлено, что с ростом числа режущих выступов на периферии круга влияние на температуру коэффициента заполнения окружного шага этих выступов уменьшается. Установленная закономерность уменьшения температуры прерывистого шлифования по мере увеличения числа режущих выступов и коэффициента заполнения окружного шага (при прочих равных условиях) подтверждает правомерность наметившейся тенденции замены обычных прерывистых кругов (макропрерывистых) соответствующими по габаритным размерам высокопористыми шлифовальными кругами (микропрерывистыми). Приведена методика определения температуры шлифования высокопористыми шлифовальными кругами, которая может быть использована при проектировании оптимальных рецептур этих кругов и при выборе их компонентов.

85-91 8
Аннотация

Отражено влияние технологии формирования режущих поверхностей и лезвия инструмента на процесс резания, износ режущего инструмента во время работы и качество обработанных изделий. Отмечена актуальность этой проблемы при затачивании композиционных инструментальных материалов, где наблюдается хрупкое разрушение инструментального материала под действием сил резания. Обозначена необходимость детального изучения напряженно-деформированного состояния режущей кромки и поверхностей вблизи ее при формообразовании (затачивании) инструмента со специфической для обработки композиционных неметаллических материалов геометрией. Рассмотрены вопросы формообразования качественного лезвия режущего инструмента из высокопрочных материалов при алмазном затачивании. Представлены начальные и граничные условия проведения исследований и методика создания расчетной модели напряженно-деформированного состояния в затачиваемой пластине. Для исследования формирования напряженно-деформированного состояния в зоне затачивания пластины из сплава высокой твердости была использована вычислительная модель, разработанная с учетом механики повреждаемых сред. Расчетная модель реализована на примере твердосплавных режущих элементов марки ВК6, обладающих специфической геометрией, характерной для инструмента по обработке изделий из композиционных неметаллических материалов. Проведена оценка исследуемых параметров при различном сочетании усилий резания, скорости и температуры. Выявлены параметры и условия затачивания для обеспечения удовлетворительного состояния лезвия режущих инструментов, оснащенных твердосплавными режущими элементами. Таким требованиям могут отвечать комбинированные методы электроалмазной обработки: алмазное затачивание с непрерывной электрохимической правкой поверхности алмазного круга; электрохимическое алмазное затачивание; комбинированный метод, сочетающий электрохимическое алмазное затачивание с одновременной непрерывной электрохимической правкой поверхности алмазного круга. 

92-99 8
Аннотация

В статье приводится подробный аналитический метод расчетов температурных полей для процесса резания лезвийным инструментом. Детально рассматриваются формы тепловых источников при резании, возможность и необходимость схематизации как источников тепла, так и формы взаимодействующих тел. Расчет температуры в зоне первичной пластической деформации выполнен с учетом взаимного влияния температуры на величину сдвиговых напряжений в этой зоне. Установлено, что закон распределения интенсивности источника трения по задней поверхности обуславливается характером изменения касательных напряжений трения и мало отличается от равномерного. Предложено точное решение задачи расчета температуры в полупространстве от действия прямоугольного источника тепла постоянной интенсивности. Таким образом, стало возможным определить постоянные интенсивности тепловых потоков на передней и задней поверхностях. Проведена проверка гипотезы о постоянстве этих интенсивностей тепловых потоков. Для этого каждый итоговый тепловой источник был представлен как комбинация элементарных равномерных источников тепла. Исследованиями установлена большая неравномерность распределения интенсивности тепловых источников, которые действуют на поверхностях режущего инструмента. Это дало возможность выявить новые закономерности распределения температуры на передней и задней поверхностях инструмента при различных комбинациях коэффициентов теплопроводности обрабатываемого и инструментального материалов, а также износа инструмента. Установлена существенная роль заторможенного тела на передней поверхности на величину и направление тепловых потоков на передней и задней поверхностях – в инструмент или в заготовку – и в конечном результате – на температуру контактных поверхностей режущего инструмента. Это позволило выработать рекомендации по выбору оптимального инструментального материала для обработки заготовок с различной теплопроводностью.

100-105 9
Аннотация

В статье рассматриваются вопросы обеспечения равномерности деформирования маложестких валов, винтов при одновременном действии продольных нагрузок и нагрева при термосиловой обработке. Однородность остаточных деформаций в продольном направлении обеспечивает выравнивания остаточных технологических напряжений, а это ведет к минимальному короблению в осевом направлении вследствие релаксации напряжений. Особенно актуальны эти вопросы для ходовых винтов, у которых жесткие требования по точности шага. В работе приведены результаты экспериментальных исследований по влиянию основных технологических режимов термосиловой обработки: величины деформации, скорости деформирования и температуры нагрева на равномерность деформирования по длине вала, выражавшейся коэффициентом локальности, который определялся как отношение максимальной деформации одного из участков к средней или минимальной деформации участков. Приведено сравнение кривых упрочнения, полученных при теоретическом моделировании процесса деформирования и из результатов натурного эксперимента, из которого следует вывод о неустойчивом, колебательном характере деформирования на стадии пластического течения. Из различных теорий, связанных с возможностью возникновения волн деформаций при нагружении деталей, в упругой постановке задачи, ударных возмущений для объяснения неравномерности распределения пластических деформаций по длине образца была принята волновая теория распространения упруго-пластических деформаций при статическом нагружении. На основе реологической модели Фойхта были получены фазовые траектории для различных параметров системы, которые показали возможность реализации в системе затухающих волновых процессов. С учетом этого предлагается управлять процессом формирования распределения остаточных деформаций с учетом формирующихся зон узлов и пучностей упруго-пластических деформаций.

106-116 11
Аннотация

В данной статье рассматривается состояние сетей и сооружений и пути повышения эффективности эксплуатации систем хозяйственно-питьевого водоснабжения в условиях Поволжья на примере г.о. Тольятти. Определены приоритеты в соответствии со стратегией социально-экономического развития Самарской области на период до 2020 года. Отмечается, что приоритетами государственной политики в регионе будут являться основные сферы жизнедеятельности, обеспечивающие безопасность жизни и здоровья человека и, соответственно, увеличение объемов строительства жилья и коммунальной инфраструктуры и приведение существующего жилищного фонда и коммунальной инфраструктуры в соответствие со стандартами качества. Обеспечение населения чистой водой – приоритетная проблема, решение которой необходимо для сохранения здоровья и повышения уровня жизни населения. В данной статье приведен эколого-статистический анализ источников водоснабжения, гидравлический и технологический анализ процессов подготовки и транспортирования питьевой воды, состояние трубопроводов подачи и степени их аварийности с целью принятия решения по обеспечению гидравлического решения, повышению эффективности подачи и распределению хозяйственно-питьевой воды при эксплуатации систем водоснабжения регионов России на примере г.о. Тольятти. Повышение уровня антропогенного загрязнения территории источников питьевого водоснабжения, значительный износ сооружений и оборудования водного сектора, отсутствие резервного водоисточника (Автозаводский район) определяют актуальность проблемы гарантированного обеспечения жителей чистой питьевой водой и выводят ее в приоритетные задачи социально-экономического развития г.о. Тольятти. Отмечается, что для решения задачи по гарантированному обеспечению жителей г.о. Тольятти чистой питьевой водой необходима организация совместных действий органов исполнительной и законодательной власти, предприятий водного сектора, инвесторов, технических специалистов, населения города по созданию в водном секторе эффективных качественно новых современных форм и методов управления. Рекомендуются альтернативные варианты восстановления и эксплуатации сетей и сооружений систем хозяйственно-питьевого водоснабжения в данном регионе. Масштабность проблемы определяет необходимость разработки Программы с использованием программно-целевого решения комплекса организационно-технических, правовых, экономических, социальных и других задач и мероприятий, обеспечивающих условия реализации Программы. Применение программно-целевого метода должно обеспечить эффективное решение системных проблем в водном секторе города за счет реализации комплекса программных мероприятий, увязанных по задачам, ресурсам и срокам.

117-122 7
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.

123-128 8
Аннотация

Среди различных способов механической обработки, которые обеспечивают выполнение высоких требований к качеству поверхностного слоя, точности формы и размеров обработанной поверхности, важное место занимает абразивная доводка и наиболее перспективным является использование метода вибрационной доводки.

Предложена конструкция резонансного вибрационного станка с электромагнитным приводом круговых поступательных колебаний притиров в плоскости. Исходя из того что жесткость виброизоляторов достаточно мала, причем они расположены вблизи той точки системы, колебания которой равны нулю, сделана предпосылка, что их динамическое давление на неподвижную основу можно не учитывать. Для предложенной конструкции оборудования составлены уравнения движения в обобщенных координатах и, применив метод Лагранжа, записано выражение для кинетической энергии системы, которая состоит из энергии поступательного движения масс системы и энергии вращательного движения вокруг центров масс. Анализ предложенной аналитической модели оборудования показал, что ее с достаточной степенью точности можно привести к одномассовой системе с одной степенью свободы. Это позволит значительно упростить определение аналитических расчетных зависимостей для расчета основных параметров конструкции и режимов работы привода станка и сократит дальнейшие экспериментальные исследования при отладке и настройке процесса доводки на таких станках. Разработан и внедрен вибрационный доводочный станок с электромагнитным виброприводом, в котором обработка плоских и цилиндрических деталей осуществляется при их установке в гнезда специальных кассет сепараторов, создающих сложное направленное движение обрабатываемых деталей относительно рабочих поверхностей притиров.

129-134 10
Аннотация

В статье приводятся способы и технологические приемы, позволяющие повысить качество сварных соединений малогабаритных изделий атомной техники, изготовленных из алюминиевых сплавов. Приведено описание типовых конструкций и размеров таких изделий. Представлена особенность сварки малогабаритных изделий атомной техники – образование выплеска. Описан эксперимент, при котором определяли температуру изделия в момент выплеска. Другие особенности сварки изделий из алюминиевых сплавов связаны с наличием оксидной пленки на их поверхностях. Это приводит к появлению дефектов, нарушающих сплошность сварных соединений. Рассмотрены способы и технологические приемы, позволяющие снизить вероятность образования выплеска при сварке торцовых и кольцевых швов. Установлено, что наиболее эффективным способом будет применение импульсной лазерной сварки. Для вывода оксидной пленки за рабочее сечение сварного шва предложено выполнять проточку в посадочном месте канавки. Установлено, что при сварке ампул с толщиной стенки до 1 мм наилучший эффект достигается при глубине канавки 1 мм. Для этой же цели применено специализированное сварочное оборудование – модулятор тока УДГИ-161. Экспериментально доказано, что при использовании УДГИ-161 количество оксидных включений и пор браковочного размера уменьшается в 2 раза. Установлена зависимость вылета изделия из цанги от качества сварного соединения. Рассмотрена возможность снижения роста пор при сварке алюминия за счет снижения времени нахождения в расплавленном состоянии при применении импульсной лазерной сварки. Представлено оборудование, позволяющее производить импульсную лазерную сварку в условиях вакуума.

135-140 8
Аннотация

Рассмотрена актуальная задача определения стратегии эффективной и экологически чистой утилизационной переработки автомобильных аккумуляторных батарей (ААБ) как одного из наиболее вредного для окружающей среды составного компонента утилизируемых автотранспортных средств. С этой целью был проведен обзорный информационный анализ известных инновационных технологий утилизационной переработки ААБ по материалам описаний патентов на изобретения. Рассмотрены технологические процедуры утилизационной переработки ААБ, представленные в описаниях отечественных патентов на изобретения способов и технических устройств по их осуществлению. Выполнен также патентный поиск и выявлены номера патентов и патентных заявок на изобретения ведущих западных стран по указанной тематике. Они включают как способы и технические устройства утилизационной сепарации ААБ на отдельные составные компоненты – свинцовосодержащие (цинкосодержащие), электролитные растворы, полимерные корпусные элементы, так и непосредственную утилизационную рециклированную переработку каждого указанного составного элемента ААБ. Наибольшим разнообразием отличаются известные технологические процедуры утилизационной переработки свинцовосодержащего аккумуляторного лома, которые базируются на реализациях разнообразных термохимических преобразований, с получением исходного сырьевого продукта, пригодного для повторного использования. В наименьшей степени раскрыты процедуры утилизационной переработки электролитных растворов и полимерных корпусных элементов ААБ. Очевидно, это вызвано в первую очередь востребованностью и экономическим интересом в получении существенно более ценного сырьевого продукта из свинцовосодержащего (цинкосодержащего) лома. В это же время ужесточающееся экологическое законодательство вынуждает разработчиков и производителей ААБ создавать более эффективные технологические процедуры утилизационной переработки всех составных элементов ААБ. Указано на возможное перспективное направление развития экологически чистой утилизации твердых отходов полимерных материалов, базирующихся на их рециклированной переработке, с получением соответствующих полуфабрикатных дробленых фрагментов полимерных материалов, которые могут применяться в качестве эффективных звукопоглощающих веществ, используемых в составе различного типа конструкций шумозаглушающих устройств. 

141-145 8
Аннотация

В данной работе приводятся результаты математического моделирования температурного состояния системы «подложка – подслой» при нанесении защитных покрытий из ферромагнитного порошка на стальные образцы. Рассматриваются вопросы распределения температуры и температурных градиентов в подложке и подслое и в области их контакта. Подробно описывается процесс нанесения покрытия плазменной струей, полученной в электрическом разряде с жидким катодом, а также плазменная установка, с помощью которой производили напыление ферромагнитного порошка. В работе также рассматривается способ получения ферромагнитного порошка. При решении задачи использовали метод Фурье. Приводятся исходные данные для реализации вычислительной схемы. Результаты численных расчетов приведены в виде зависимостей изменения во времени температуры  на контакте подслоя с подложкой и временной зависимости величины Q=q-φ; где  плотность теплового потока, падающего на свободную поверхность подслоя;  плотность теплового потока на контакте подслоя с подложкой. Анализ приведенных данных показывает, что в системах контактного теплообмена «подслой – подложка» с близкими значениями теплофизических характеристик материалов составляющих наблюдается медленный рост во времени температуры контакта. В таких системах плотность теплового потока в области контакта подслоя с подложкой незначительно отличается от плотности потока, вызывающего разогрев свободной поверхности подслоя, причем с течением времени они стремятся к выравниванию. Указанные временные зависимости t1 (τ) и Q (τ) обусловлены тем условием, что в данном случае толщина подложки значительно превосходит толщину подслоя.

146-152 10
Аннотация

Существуют разные методы прошивки отверстий. Нами предлагается процесс прошивки металлов с помощью электрического разряда, горящего между струей электролита и твердым электродом – обрабатываемой деталью. Электрическим разрядом между жидким электродом и обрабатываемой деталью можно прошить отверстие, также можно использовать для удаления заусенцев, очистки поверхности, резки металлов и маркировки деталей. Для исследования вольт-амперной характеристики, зависимости разрядного тока от расхода электролита, зависимости плотности тока между струей электролита нами был разработан ручной переносной инструмент типа «пистолет». Исследования показали, что разряд между струей электролита и обрабатываемой деталью зажигается и горит при U=510–515 В. Когда разряд переходит в режим электролиза, ток резко увеличивается в 1,5–2 раза. С увеличением расхода электролита ток разряда возрастает. Исследования зависимости плотности тока разряда, горящего между струей электролита и металлическим анодом от разрядного тока, показали, что с ростом тока плотность тока на жидком электроде растет линейно. На основе анализа и обобщения большого количества экспериментальных данных электрический разряд можно использовать для технологических целей. С помощью плазмы разряда со струей электролита можно производить операции очистки внутренних поверхностей трубок, осуществлять прошивку отверстий в металле, резку металла, снятие заусенцев с кромок деталей, выполнять операции маркировки изделий без изменения свойств остальной массы детали.



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


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