Реферат- Интенсификация процессов резания ультразвуком - файл n1.docx

Реферат- Интенсификация процессов резания ультразвуком
скачать (148.4 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx153kb.02.02.2009 12:12скачать

n1.docx

1   2   3   4   5
жидкостью поверхностей заготовки и инструмента является необходимой предпосылкой для выполнения смазочного, моющего, охлаждающего, диспергирующего и демпфирующего действий СОТС.

Если жидкость плохо смачивает охлаждаемую поверхность, то возможен только пленочный режим кипения. В этом случае у поверхности твердого тела образуется паровая пленка, которая резко ухудшает теплообмен. Наложение УЗК вызывает в жидкости явление кавитации и нарушение сплошности жидкости за счет образования на контактирующих поверхностях заготовки и инструмента мельчайших пульсирующих пузырьков (каверн), которые разрушают паровую пленку, и способствует улучшению теплообмена.

Смачивание жидкостью поверхностей инструмента и заготовки зависит от материала твердого тела, микрогеометрии поверхности, химического состава и строения СОЖ. Степень смачивания оценивается по поверхностному натяжению σ0 жидкости на границе раздела фаз твердое тело – жидкость; по краевому углу смачивания Θ; по работе адгезии Аа и коэффициенту растекания Sр. Хорошее смачивание обеспечивается при малых значениях поверхностного натяжения и краевых углах, высоких значениях работы адгезии и коэффициента растекания.

В зависимости от химического состава материалов инструмента и заготовки и состава СОТС различают физическое (или обратимое) и химическое смачивание. В первом случае температура в контактных зонах при механической обработке оказывает незначительное влияние на краевой угол. Во втором – наоборот, краевой угол смачивания резко уменьшается при повышении температуры, так как при этом наблюдается ускорение почти всех возможных химических процессов. Наложение УЗК на жидкость, по данным А.Л. Глузман оказывает существенное влияние на физическое смачивание, что подтверждено экспериментально резким увеличением коэффициента растекания.

Как и смачивание, проникновение жидкости в зону резания является необходимой предпосылкой для оказания всех действий СОТС, и, прежде всего, смазочного. Последнее объясняется тем, что в силу стесненных условий зоны контакта, высоких удельных нагрузок, в несколько раз превышающих предел текучести материала заготовки, и экстремальных значений контактных температур, наиболее важны именно случаи проникновения СОТС непосредственно в зону резания, где другие функциональные свойства СОТС менее существенны из-за их малого объема. Особенно это важно для шлифования, хонингования, глубокого сверления, резьбонарезания, развертывания и алмазного выглаживания.

По мнению ряда исследователей под действием температуры, давлений, электронной эмиссии и других явлений, сопровождающих процесс резания, молекулы СОТС могут разлагаться в физико-химическую плазму. Компоненты плазмы имеют особо высокую проникающую способность, что и способствует проникновению СОТС в зону резания. Заметим, однако, что на практике образование плазмы в зоне резания маловероятно. Значительно большей верификацией обладают механизмы проникновения СОТС в зону резания в результате отрыва нароста, под воздействием вибраций, по капиллярам, под воздействием сил адсорбции, посредством диффузии и др. Все эти механизмы чрезвычайно чувствительны к наложению УЗК на все контактирующие в зоне резания объекты (инструмент, заготовка, СОТС).
2.1.2 Охлаждающее действие

Заключается в отводе образовавшейся в зоне резания теплоты от нагретых участков обрабатываемой заготовки и режущего инструмента. Поскольку последние являются твердыми телами, поглощение тепла СОТС (твердый или пластичный смазочный материал, жидкость или газ) осуществляется путем конвективного теплообмена (теплопередачи). Последний зависит, главным образом, от теплофизических и скоростных характеристик среды. В наибольшей степени на него оказывают влияние: теплопроводность среды, скорость обтекания охлаждаемой поверхности, теплоемкость, температуропроводность, плотность и вязкость среды, а также разность температур СОТС и контактирующих поверхностей. Если в контактной зоне при резании СОТС переходит из твердого состояния в жидкое или из жидкого в газообразное, то приобретает существенное значение скрытая теплота плавления или парообразования. Обеспечение надлежащего охлаждения зоны контакта инструмента с заготовкой способствует снижению и стабилизации температуры технологической системы, уменьшению химической активности материалов заготовки и режущего инструмента.

На основе вышеизложенного можно наметить следующие пути интенсификации теплоотвода из зоны резания:

использование в качестве СОТС жидкостей, обладающих высокой теплопроводностью, теплоемкостью, плотностью и наименьшей кинематической вязкостью, хорошими смазочными свойствами;

создание условий перехода СОТС в смежное агрегатное состояние; увеличение скорости относительного перемещения контактирующих объектов; целенаправленное изменение теплофизических характеристик контактирующих объектов.
2.2. Ультразвуковая гидроочистка рабочих поверхностей инструментов из сверхтвердых материалов

УЗ гидроочистка рабочих поверхностей абразивных инструментов известна достаточно давно. Однако ее использование в производственных условиях не нашло пока широкого применения главным образом из-за трудности в обеспечении постоянного и малого (0,1 – 0,3 мм) зазора между рабочей поверхностью быстроизнашиваемого абразивного инструмента на керамической связке и обрабатываемой заготовкой.

В последние годы в различных отраслях промышленности и прежде всего в авиастроении, судостроении и автомобилестроении в конструкциях серийно выпускаемой техники находят широкое применение волокнистые (в том числе полимерные) композиционные материалы (КМ), образованные объемным сочетанием химически разнородных компонентов с четкой границей раздела между ними. КМ характеризуются свойствами, которыми не обладает ни один из компонентов, взятых в отдельности. Обычно КМ состоят из основы (часто пластическая масса или сравнительно легкие металлы), называемой матрицей, служащей связующим материалом, и включений различных компонентов в виде порошков, волокон, нитевидных кристаллов, тонкой стружки и т.п. Варьируя объемным содержанием компонентов, можно получить КМ с требуемыми значениями прочности, жаропрочности, жесткости, абразивной стойкости и др. эксплуатационными свойствами, которыми не обладают известные материалы. Их применение из года в год все более возрастает. Так в конструкции магистрального самолета Ту-204 КМ составляют 14 % от массы конструкции. В самолете Ил-96-300 КМ применены в большом количестве (1650 кг), что позволило существенно уменьшить его массу. Большое количество КМ (по массе и наименованиям) было использовано в орбитальном корабле многоразового использования «Буран».

Механическая обработка таких материалов сводится, как правило, к алмазной отрезке и алмазному сверлению и связана с особыми сложностями. Так, при сверлении (чаще всего такая обработка осуществляется алмазными сверлами трубчатого сечения), которое выполняется, как правило, без СОЖ, особая трудность заключается в предотвращении распыления частиц КМ в механообрабатывающем цехе.

При абразивной отрезке кругами из сверхтвердых материалов наблюдается интенсивное засаливание рабочих поверхностей инструмента весьма мягким материалом матрицы КМ.

Подобная задача была успешно решена в процессе исследований в действующем производстве НПО «Молния» (г. Москва) при разрезке заготовок из боралюминиевых КМ использованием энергии УЗ поля для гидрокавитационнной очистки рабочих поверхностей алмазных отрезных кругов. В данном КМ чрезвычайно высокая твердость включений карбидов бора (НV 4200) сочетается с высокой пластичностью и химической активностью алюминиевого сплава.
3 Аппаратура получения ультразвуковых колебаний

3. 1 Ультразвуковые излучатели

При разработке и реализации любых технологических процессов, связанных с использованием УЗК для их интенсификации, одно из важнейших решений отводится на выбор метода получения УЗК заданной частоты, амплитуды и интенсивности. От того, насколько рационально будет решен этот вопрос, в большой степени зависит технологическая эффективность разработки и результаты внедрения того или иного технологического процесса. Основными элементами в получении УЗК являются УЗ преобразователи и генераторы.

УЗ преобразователи – это устройства, преобразующие электрическую энергию в механическую (излучатели), или наоборот, механическую энергию в электрическую (приемники). Для интенсификации технологических процессов использованием энергии УЗ поля необходимы преобразователи первого типа – ультразвуковые излучатели или вибраторы. В зависимости от формы потребляемой энергии излучатели разделяют на две основные группы: механические и электромеханические.

Механические излучатели
1   2   3   4   5


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации