Обеспечение рационального выбора инструментального материала ножей роторных измельчителей полимерных материалов на основе ультраструйной диагностики тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.07, кандидат наук Ли Сюеянь

• Ли Сюеянь
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Ли Сюеянь

Введение

Глава 1. Современные методы и оборудование, применяемое для переработки ПМ

1.1. Исследование объемов производства полимерных материалов в мире и проблемы их переработки

1.2. Методы переработки полимерных материалов и их возможности

1.3. Современное оборудование и инструмент для переработки полимерных материалов

1.4. Оценка перспектив применения метода ультраструйной диагностики для оценки эффективности работы ножей

1.5. Постановка цели и задач исследования, общий методический план научно-исследовательских работ

1.6. Выводы по главе

Глава 2. Методика проведения экспериментальных исследований и

применяемое технологическое оборудование

2.1. Метод экспертного оценивания для выбора перспективных направлений развития методов диагностики режущего инструмента

2.2. Технологическое и измерительное оборудование, оснастка и приспособления для экспериментальных исследований

2.2.1. Металлографические исследования материалов ножей

2.2.2. Имитационные и фрикционные испытания ножей

2.2.3. Измерение геометрических параметров гидрокаверн на образцах ножей

2.2.4. Методика, оборудование и инструмент проведения натурных испытаний режущего инструмента

2.2.5. Измерение параметров режущего инструмента с использованием оптических средств диагностики и измерений

2.2.6. Методика ультраструйной диагностики режущего инструмента и применяемое гидротехнологическое оборудование

2.3. Программное обеспечение для численного моделирования процесса ультраструйной диагностики

2.3.1. Постановка задачи механики сплошной среды

2.3.2. Физико-механические характеристики материалов для численного моделирования

2.4. Методика расчета и обоснования технико-экономических показателей режущего инструмента

2.5. Выводы по главе

Глава 3. Теоретические исследования возможности использования метода

ультраструйной диагностики для оценки эксплуатационных свойств режущего инструмента для утилизации ПМ

3.1. Результаты экспертных оценок по выбору методов диагностики режущего инструмента

3.2. Экспертная оценка перспективности исследований

3.3. Численное моделирование процесса взаимодействия водо-полимерной струи с поверхностью материала режущего инструмента

3.4. Результаты оценки экономических показателей режущего инструмента

3.5. Выводы по главе

Глава 4. Экспериментальные исследования по оценке эксплуатационных

характеристик режущего инструмента для утилизации ПМ

4.1. Результат исследования микроструктуры ножей

4.2. Натурные испытания режущего инструмента

4.3. Фрикционные и имитационные испытания режущих пластин

4.4. Ультраструйная водо-полимерная диагностика режущего инструмента

4.5. Анализ результатов ультраструйной диагностики и данных экспериментальных исследований

4.6. Сравнение результатов экспериментальных и расчетных глубин гидроковерны

4.7. Выводы по главе

Глава 5. Практические рекомендации по применению ультраструйной

водо-полимерной диагностики режущего инструмента для переработки полимерных материалов

5.1. Инженерная методика ультраструйной водо-полимерной диагностики116

5.2. Научная новизна исследования. Общие выводы и перспективы развития результатов работы

5.2.1. Перспективная конструкция режущего инструмента со сменной пластиной

5.2.2. Расчеты на прочность конструкции ножа со сменной пластиной

5.3. Выводы по главе

Общие выводы и заключение

Список литературы

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ПМ — полимерные материалы

УСД — ультраструйная диагностика

РИ — режущий инструмент

УС — ультраструя

ЗВ — закалка на воду

ЗМ — закалка в масло

ЗВО — закалка на воду c низким отпуском

ЗМО — закалка в масло c низким отпуском

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обеспечение рационального выбора инструментального материала ножей роторных измельчителей полимерных материалов на основе ультраструйной диагностики»

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы в таких областях как: авиастроение, ракетостроение и космонавтика, автомобилестроение, двигателестроение и др. все шире применяются полимерные материалы (ПМ) [15]. Очевидно, что в ближайшее время придется столкнуться с проблемой необходимости массовой переработки изделий, в которых велика доля ПМ. Одним из перспективных путей решения проблемы утилизации ПМ является их вторичная переработка. В качестве базовой технологии переработки ПМ принята так называемая «совместная утилизация», предполагающая использование измельченных отходов ПМ в качестве сырья для производства новых материалов. Метод «совместной утилизации» и все существующие методы термической и химической переработки ПМ требуют предварительной сегментации изделий и деталей из ПМ вплоть до порошкового состояния..

Таким образом, требуется создание эффективных методов механической обработки и специального инструмента для измельчения отходов деталей из ПМ. На сегодняшний день для этих целей в основном используются механические установки различных конструкций, чаще всего роторные дробилки, характеризующиеся высокой производительностью и эффективностью.

К одному из серьезных недостатков эксплуатации роторных дробилок следует отнести относительно низкую стойкость используемых в них ножей и необходимость их перетачивания каждые 150-170 часов работы. Поэтому создание новых видов режущего инструмента, отличающихся повышенной стойкостью и технологичностью, а также средств их экспресс диагностики, является актуальной и научно значимой задачей.

В настоящее время в роторных установках чаще всего используются ножи, изготавливаемые преимущественно из стали 6ХВ2С. В настоящее время

серийное производство как оборудования, так и инструмента из данного материала освоено в КНР и эта страна занимает одни из лидирующих позиций по объему рынка данной продукции. Вместе с тем взаимодействие и опросы специалистов в России и КНР, которые эксплуатируют роторные дробилки по переработке полимерных отходов, отбракованных и отработавший срок службы изделий, показало, что на практике к данному оборудованию предъявляется ряд требований [17]. Одним из которых является максимально продолжительное время работы установок. Это связано с тем, что время на переработку одной партии, поставляемой заказчиком, как правило значительно ограниченно, а ряд продукции имеет сезонность и в этот период времени оборудование функционирует в две и более смен. Вместе с тем, если вопросы стабильной работы самих роторов отлажены и чаще всего удовлетворят предъявляемым требованиям, то вопросы обеспечения соответствующего ресурса применяемого инструмента решить пока не удавалось. Главной проблемой, по мнению китайских и российских специалистов-технологов, до сегодняшнего дня являлась недостаточная стойкость и высокая стоимость ножей. Не только время, необходимое на переточку инструмента занимает значительные временные ресурсы, но и время, затрачиваемое на замену ножей на роторе дробилки. На практике зачастую возникают ситуации, когда в наличии на производстве не оказывается дополнительной партии ножей для проведения их замены. Что характерно для случая, когда все имеющиеся установки функционируют на полную мощность. Таким образом время работы после установки одного комплекта ножа необходимо увеличивать, что обеспечит повышение производительности и позволит снизить себестоимость переработки в целом.

Учитывая опыт специалистов из КНР и России были сделаны предположения, что устранить данные недостатки возможно путем перехода на изготовление ножей биметаллической конструкции. Из информационных источников известно, что такой инструмент, (хотя конструкция такого рода не

применялась ранее для изготовления инструмента, используемого в роторных дробилках) обладает широким спектром положительных характеристик: малый расход дорогостоящих легированных инструментальных сталей, возможность самозатачивания, невысокая себестоимость изготовления, возможность использования различных комбинаций материалов и др. Таким образом, сформировалось феноменологическое представление о технико-экономической целесообразности применения биметаллических заготовок для изготовления режущего инструмента, применяемого для утилизации полимерных материалов.

Но вместе с тем, возникла и дополнительная задача, связанная с тем, каким образом, при выборе, в частности, комбинаций биметаллических композиций оценивать их работоспособность в составе инструмента. Методы контроля, за исключением проверки геометрических параметров ножей, до сих пор не применялись (для данного вида инструмента) на предприятиях в КНР. Таким образом, широкие возможности для варьирования технологических параметров и материалов, потенциально влияющих на технико-экономические и эксплуатационные характеристики, потребовали создания информативных экспресс методов диагностики инструмента. Особую значимость представляют данные методы на этапах технологической подготовки его производства. Решение задач выбора контроля и диагностики инструмента можно решать путем адаптации традиционных методов, которые используются в инструментальном производстве. Однако, учитывая тот факт, что на сегодняшний день кафедра технологий ракетно-космического машиностроения МГТУ им. Н.Э. Баумана уже провела серию исследований, целью которых было доказательство возможности получения объективной информации о параметрах поверхностного слоя диагностируемых материалов с помощью ультраструйной диагностики (УСД), было принято решение, что в разрабатываемом методическом плане проведения работ будет заложен этап, связанный с оценкой применимости этого метода для контроля эксплуатационных других параметров режущего инструмента

рассматриваемого вида. Изменение состояния поверхностного слоя ножей, как и в общем для технологии УСД случае, осуществлялось в результате воздействия на их поверхность ультраструи (гидросуспензии). Следует отметить, что исследований, направленных на оценку возможности применения УСД для оценки качества и эксплуатационных свойств режущего инструмента, ранее проведено не было. В то же время результаты реализации подходов теории принятия решений (экспертное оценивание), продемонстрировало, что разрабатываемую технологию УСД можно считать перспективной и имеющей перспективы для внедрения в промышленности. [16]

Учитывая сказанное, задача, связанная с разработкой научно-методической базы и реализации технологии УСД для получения экспресс информации о совокупности эксплуатационно-технологических параметрах режущего инструмента, применяемого для переработки и последующей утилизации ПМ, является актуальной и практически значимой, а также представляет научный и практический интерес [18]. В результате УСД и анализа характеристик гидроэрозионного разрушения поверхности отдельных участков режущего инструмента собирается диагностическая информации об его состоянии и эксплуатационно-технологических характеристиках. Необходимо отметить, что для реализации технологии УСД в настоящее время используются промышленные установки для гидроабразивной резки материалов. В такого рода оборудовании, чаще всего заложены следующие технологические параметры: рабочее давление в гидросистеме (мультипликаторе) от 100 до 400 МПа, скорость ультраструи варьируется в диапазоне от 300 до 1000 м/с, скорость подачи сопловой головки может устанавливается в границах от 1 до 100 мм/с.

Научная новизна исследования состоит в теоретически обоснованном и экспериментально подтвержденном положении о наличии однозначной связи эксплуатационно-технологических и физико-механических характеристик

режущего инструмента, применяемого для переработки ПМ, с результатами диагностического воздействия на него водо-полимерной ультраструи.

Признаками научной новизны обладают:

1. Обоснование применения водо-полимерной ультраструи как средства имитационного воздействия на режущий инструмент с целью получения диагностической информации о его параметрах качества методом экспертных оценок;

2. Разработанная конечно-элементная модель процесса взаимодействия водо-полимерной ультраструи с режущей поверхностью инструмента для переработки ПМ, позволяющая устанавливать соответствие параметров образовавшейся гидрокаверны с физико-механическими и эксплуатационно-технологическими характеристиками режущего инструмента;

3. Доказательство физико-технологического подобия механизма воздействия водо-полимерной ультраструи на режущий инструмент процессам изменения его поврежденности при эксплуатации в условиях резания (переработки) ПМ на роторных установках.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

1. Разработан и изготовлен режущий инструмент для переработки ПМ со сменными режущими пластинками, обладающий повышенным ресурсом и обеспечивающий возможность сокращения времени при проведении планового обслуживания и ремонта оборудования.

2. Разработана и апробирована в производственных условиях инженерная методика ускоренного определения эксплуатационно-технологических и физико-механических характеристик режущего инструмента путем анализа результатов имитационного воздействия на него водо-полимерной ультраструйной суспензии.

3. Сформулированы практические рекомендации по применению результатов исследований для ультраструйной водо-полимерной диагностике режущего инструмента для переработки ПМ.

4. Разработанная конечно-элементная модель процесса взаимодействия водо-полимерной ультраструйной суспензии с режущей поверхностью инструмента для переработки ПМ позволяет сократить время на этапе технологической подготовки производства, в том числе при подборе инструментальных материалов.

5. Результаты исследований используются в учебном процессе при подготовке специалистов по специальности «Проектирование, производство и эксплуатация ракет и ракетно-космических комплексов» (дисциплина: «Технология ракетно-космической техники», «Специальные методы структуро-и формообразования»).

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ И ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМОЕ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПМ

В главе рассматривается проблема, связанная с необходимостью решения вопросов утилизации отработавших свой срок службы изделий аэрокосмической техники и машиностроения. Отмечается, что объемы полимерных материалов, которые необходимо будет утилизировать в будущем будет расти. [1] Проведен обзор и анализ методов утилизации полимерных материалов (ПМ), показано, что все традиционные методы утилизации требуют предварительной механической переработки. Установлено, что существующий режущий инструмент, используемый для утилизации полимерных композитов, не удовлетворяет требованиям ресурса и надежности. [12] На основании этого в главе подчеркивается актуальность исследования, формулируется цель и задачи, требующие решения в соответствии с разработанным методическим планом работ.

1.1. Исследование объемов производства полимерных материалов в мире и проблемы их переработки

Для аэрокосмических технологий характерен длительный цикл их внедрения в серийное производство. Такой путь проделали многие известные и широко используемые сейчас в производстве деталей аэрокосмической техники технологии и материалы. Характерным примером этого может служить опыт в недрения полимерных материалов, а также продолжающийся рост их использования в технике (Рис. 1.1). Уже сейчас объем этих материалов в конструкциях авиационной техники в некоторых случаях превышает объем металлических материалов.

%, Масса конструкции

70 60 50 40

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025гг.

Рис. 1.1. Применение полимерных композитов в авиационных конструкциях (по материалам Icfi.com/aviation/Passion. Ex)

Производство полимерных материалов во всем мире динамично растет со средними темпами в год на 5-7%. По ряду прогнозов, объем рынка полимерных композитов во всем мире составляет около 60 млрд. евро. Полимерные композиты в большом объеме производятся мировыми экономическими лидерами. Так, в частности, доля композитов в производстве в США составляет 22%, Европейском Союзе около 14%, в Китае и странах Юго-восточной Азии 28%. На сегодняшний день Российская Федерация серьезно уступает странам-лидерам и объем отечественног рынка находится в пределах 1 %.

В европейских странах рост объема производства полимерных композитов зафиксирован во всех странах, помимо Скандинавии, где небольшой объем производства снизился. Рост в большинстве европейских стран приблизительно 1-3%. Германия является крупнейшим производителем полимерных композитов в Европе, производящий общий объем 226 000 тонн.

Сегодня Россия взяла курс на увеличение объемов производства композитов и наращивает производственные мощности как по производству как самих материалов, так и изделий из них. Значительная доля композитов в России приходится на производство изделий аэрокосмической техники.

1- 40 —

■4- 20 -

Основные предприятия композиционной отрасли сосредоточены в Центральном федеральном округе Российской Федерации (около 45%). Москва и Подмосковье являются лидерами этого производства размещая порядка 40 предприятий данного сегмента производства, например ООО «УК «Рускомпозит», ЗАО «ХК «Композит», ФГУП «ВИАМ», АО «РТ-Химкомпозит», АО «НИИграфит» и др. Это подчеркивает актуальность решения вопросов утилизации ПМ в столичном регионе.

Учитывая достаточно продолжительный жизненный цикл изделий авиационной техники можно предположить, что с запаздыванием в 7-10 лет придется столкнуться с острыми вопросами утилизации изделий, в которых велика доля полимерных композитов. Уже сейчас решение проблемы утилизации полимерных материалов (ПМ) [12] серьезная междисциплинарная задача. При этом необходимо учитывать, что сами ПМ, обладают рядом свойств, затрудняющих их обработку и переработку [18]. Это, прежде всего, высокая стойкость к внешним воздействиям, в том числе механическим. Все это говорит о том, что задача. Помимо прочего, несет и значимый экологический характер [3].

Решение такой задачи возможно путем утилизации ПМ, как это принято в промышленно развитых странах мира, где переработанный продукт производства и его отходы используются в последующих циклах производства. Причем существующие технологии вторичной переработки ПМ позволяют сеголня не только решать проблему утилизации отходов производства и вышедших из строя изделий машиностроения, но и использовать вторичное сырье для повторной переработки, что способствует экономической эффективности производства целого ряда изделий [4].

Проведенный анализ ситуации, которая сложилась в вопросах утилизации ПМ в ведущих странах мира показал, что здесь имеются серьезные сдвиги в положительную сторону. Если еще в начале 90-х годов специалисты-экологи ведущих промышленно развитых стран мира, таких как Германии,

Великобритании, США и др. [5] только искали новые методы и технологии утилизации ПМ, то сегодня эти методы найдены и активно внедряются в жизненный цикл продукции.

В Европейском союзе в качестве базовой технологии утилизации ПМ принята технология «совместной утилизации». Суть которой состоит в использовании измельченных полимерных материалов (использованных ранее в изделиях) для производства новых материалов с одной стороны и источника энергии в цементных печах с другой стороны. Так же рассматриваются возможности утилизации ПМ как замещение использования полезных ископаемых, например угля и нефти. Причем данные метод получил одобрение и рекомендуется такими организациями как: Ассоциация европейских производителей композитов, Ассоциация европейских производителей пластика (EuPC), Ассоциация европейских компаний по переработке полимерных композиционных материалов (ECRC). [6]

В настоящее время проблема утилизации ПМ имеет некоторый отложенный характер, так как созданная продукция имеет продолжительные сроки службы эксплуатации, например, в авиастроении. В перспективе объемы утилизации полимеров будут только расти. Так, с учетом ожидаемых результатов реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» [7], общий объем производства ПМ к 2020 г. (в тоннаже) составит ~117—118 тонн (Рис. 1.2).

210

160

85 117

35 1 1

■

2010 2015 2020 2025 2030

Год

Рис. 1.2. Объем производства полимерных композитов в РФ с прогнозом на

2030 год

В Китае благодаря прорывным инновациям в области материалов, дизайна, процессов и оборудования структура космического аппарата начала развиваться в диверсифицированном и функциональном направлении. В то же время, с прорывом китайского высокомодульного углеродного волокна в сырье, формовании, управлении процессом и стабильности рабочих характеристик, основная несущая структура и вторичная структура космического корабля начали использовать китайские углеродные волокнистые ПМ в больших масштабах [1]. Объем необходимых для утилизации ПМ ожидается на уровне 1—3% от объемов годового производства, что составит десятки тонн отходов [2].

В качестве примера можно представить авиационный комплекс — широкофюзеляжный самолет, корпус которого изготовлен с большим применением полимерных композитов (Рис. 1.3).

Рис. 1.3. Самолёт COMAC C919 с корпусом из полимерных композитов 1.2. Методы переработки полимерных материалов и их возможности

Главная особенность всех методов утилизации направлены на то, чтобы разрушить связующее вещества для последующего выделения волоконного армирующего наполнителя. Как показал анализ сегодня известны физические, химические и термические методы утилизации (Рис. 1.4) [8, 9].

Рис. 1.4. Методы утилизации полимерных композиционных материалов

Среди физических методов отметим, что механический метод является основным. Это имеет принципиальное значение, подчеркивающее необходимость модернизации оборудования и инструмента, используемого при его реализации.

Почему внимание акцентировано именно на него. Дело в том, что только этом метод позволяет одновременно утилизировать как связующее, так и волокно. При этом, количество вредных выбросов минимально. Но имеются и недостатки механической переработки — это высокая энергоемкость, сложность получения нужной фракции, а также необходимость в расходных материалах — режущем инструменте [10].

Кроме механической переработки применяется радиационный метод. Этот метод имеет ряд своих преимуществ, например универсальность и энергоэффективность. В основе метода лежит в воздействии высокоэнергетического излучения на ПМ. Именно оно оказывает деструктирующее воздействие, разрушающее полимерную матрицу. Недостаток метода — это неблагоприятное радиационное воздействие на персонал и окружающую среду [18].

Третья группа методов - термические методы утилизации. Температурный фактор позволяет решить задачу деполимеризации и деградации полимеров. К достоинству, косвенно, можно отнести возможность

варьирования технологическими параметрами, прежде всего скоростью и степенью разложения. Недостаток метода - это ограничение возможности повторного использования материала после переработки. Это относится как связующему, так и к волокну, которое серьезно повреждается. При этом энергоемкость технологии значительная, что снижает ее рентабельность. В сочетании с тем, что необходимым является так же очистка отходящих газов при пиролизе, технологию можно считать малоэффективной. Схожими недостатками обладает метод газификации [20].

Химические методы утилизации используют растворители для разложения полимерной матрицы ПМ. Компонентами разложения являются такие мономеры как, в частности карбоновые кислоты и гликоли [21]. Особенность метода состоит в том, что в нем существует возможность управления режимами и параметрами, к которым относится диапазон растворителей, температуры , давления, состав катализаторов [22].

Принципиальная схема утилизации ПМ с применением радиационного метода представлена на Рис. 1.5.

а-, Р-,

Волокно 11родукт

деполимеризации саячующего

Рис. 1.5. Принципиальная схема деградации ПМ с применением радиационного

метода

Схема пиролиза на примере армированных пластиков представлена на Рис. 1.6.

Рис. 1.6. Схема химической утилизации армированных пластиков

Общая схема процесса сольволиза армированных пластиков представлена на Рис. 1.7.

Рис. 1.7. Общая схема процесса сольволиза армированных пластиков

Все существующие и применяемые методы термической и химической утилизации ПМ требуют предварительной сегментации изделий и деталей вплоть до порошкового состояния. А это, в свою очередь, требует создание эффективных методов механической обработки. Сама по себе механическая переработка (измельчение) ПМ позволит использовать полученный порошок как продукт для повторного использования в натуральном виде, например в строительстве и дорожном строительстве. При этом необходимо снижать себестоимость переработки, увеличивать межремонтные промежутки, повышая, в частности, ресурс режущего инструмента. Это возможно путем решения ряда конструкторско-технологических задач: разработки новых конструкций и технологий изготовления режущего инструмента. Эти этапы не могут быть эффективны без применения современных методов диагностики и оценки

эксплуатационных свойств инструмента, разработка которых является одной из приоритетных задач машиностроения.

1.3. Современное оборудование и инструмент для переработки полимерных материалов

Как было отмечено в предыдущем параграфе для применения основных методов утилизации ПМ необходима процедура измельчения материала. В этих целях сегодня в основном используются механические дробилки (измельчители). В зависимости от способа дробления дробилки делятся на: конусные, валковые, молотковые, щековые, роторные [11].

Наиболее универсальными принято считать роторные дробилки (см. Рис. 1.8 и Рис. 1.9), благодаря их высокой производительности и эффективности.

Суть работы роторных узлов дробилок для ПМ заключается в следующем:

— изделия, детали или их фрагменты из ПМ помещаются в загрузочный в бункер, где происходит их захват специальными ножами, которые установлены в роторе;

— резка ПМ осуществляется при прохождении материала между неподвижным ножом в статоре и подвижными ножами в роторе;

— с целью сепарации частиц под камерой может быть размещен сетчатый уловитель с определенным размером ячеек, который позволяет отбирать необходимую фракцию материала [5].

5 1 —ножи, установленные

в роторе;

2 — ротор; 3 —статор;

4 — растирочная камера;

5 — заходная часть для материала;

6 — ножь в статоре;

7 — корпус дробилки;

8 — сортировочное ячеистое сито

Рис. 1.8. Принципиальная схема установки роторного типа, применяемой для

утилизации ПМ

Таблица 1.

Данные дробилки для вторичного сырья серии HSS

Модель Мощность, кВт Размеры загрузочного отверстия, м Диаметр ячьи сетки Максимальный производительность, кг/ч

2,2 180x140 Ф5-Ф6 75-150

HSS-180 Кол-во подвижные ножей Кол-во стационарных ножей Вес (кг) Габаритные размеры (мм)

3 2 170 920х620х1200

Рис. 1.9. Принципиальная схема установки (дробилка серии HSS, производства

КНР) для переработки пластиков

К преимуществам этих агрегатов относится:

— простая взаимозаменяемость деталей и узлов;

— высокая производительность;

— простота и надежность конструкции;

— относительно невысокая стоимость оборудования и малые габариты;

— возможность варьирования размера помола;

— малое энергопотребеление.

К техническим недостаткам технологии можно отнести: следующем:

— необходимость перетачивания ножей;

— высокий уровень шума при работе оборудования;

— повышенная запыленность помещений;

— высокая вероятность выхода из строя ножей в случае наличия в изделиях из ПМ металлических или других твердых материалов;

— отсутствие возможности дробления влажных материалов [6].

Среди перечисленных недостатков наиболее существенным является необходимость перетачивания ножей. Остановка оборудования приводит к значительным временным и финансовым потерям уже при регламентных работах. Ситуация осложняется в случае нештатного выхода из строя режущего инструмента. Таким образом, все более возрастающий объем ПМ, требующих

утилизации, предъявляет повышенные требования к износостойкости и эксплуатационной прочности режущего инструмента. Поэтому актуальной задачей, требующей решения является создание ножей, обеспечивающих более высокие показатели по эффективности, стойкости, прочности и технологичности [4].

В настоящее время в установка, подобных тем, что представлены на Рис. 1.9 используются монолитные ножи. Материал ножей, чаще всего — это сталь 6ХВ2С (Таблица 2). [13]

Таблица 2.

Технические характеристики прокалочной печи

аТ, (МПа) ав(МПа) Твердость НЖС у % 3%

1680 1770 57 18 7

К очевидным выявленным недостаткам ножей из данной мари стали следует отнести их недостаточную стойкость и высокую стоимость [17]. Показ ано, что устранить данные недостатки путем перехода на изготовление биметаллических РИ (см. Рис. 1.10).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ли Сюеянь, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бибик В.Л. Методы прогнозирования стойкости режущих инструментов // Фундаментальные исследования. 2011. № 12-1. С. 81-84.

2. Хавин Г.Л. Разрушение и изнашивание режущих кромок инструмента при механической обработке полимерных композиционных материалов // Вестник НТУ ХПИ. 2012. №53(959). С. 66-71. (53).

3. Абашин М.И., Барзов А.А., Галиновский А.Л. Анализ физико-технологических особенностей процесса ультраструйной диагностики // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия: Естественные науки. 2012. № 6. С. 7.

4. Савинов Ю.П., Чернов Н.М., Медведев К.А. Технология изготовления композиционного режущего инструмента // Технология металлов. 2005. №10. С.23-27.

5. Palanikumar K., Davim J.P. Mathematical model to predict tool wear on the machining of glass fiber reinforced plastic composites // Materials and Design. 2007. 28 P.2008-2014.

6. Davim J.P, Mata F. Influence of cutting parameters on surface roughness in turning glass-fibre-reinforced plastics using statistical analysis // Indust. Lubrication Tribol. 2004 56(5). P. 270-274.

7. Davim J.P, Mata F. Optimization of surface roughness on turning fibre-reinforced plastics (FRPs) with diamond cutting tools // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2004;26(4). P.:319-323.

8. Takeyama H, Lijima N. Machinability of glass fibre reinforced plastics and application of ultrasonic machining // Annal CIRP. 1988; 37/1. P.93-96.

9. Konig W, Grab P. Quality definition and assessment in drilling of fibre reinforced thermosets // Annal CIRP. 1989;38/1. P.:119-124.

10. Sakuma K., Seto M. Tool wear in cutting glass-fibre-reinforced-plastics (the relation between fibre orientation and tool wear) // Bul.l JSME. 1983;26(218) P.1420-1427.

11. Абашин М.И. Ускоренное определение параметров качества поверхностного слоя материала изделий по результатам воздействия на него сверхзвуковой струи жидкости: автореф. дис... кан. тех. наук: 05.02.08. Москва. 2013. 16 с.

12. Ультрастуйный метод оценки эксплуатационных свойств биметаллического инструмента / Ли Сюеянь[и др.]. Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2019. № 11. С. 14-20.

13. Ли Сюеянь Сравнительный анализ методов диагностики режущего инструмента для утилизации полимеров // Системы управления полным жизненным циклом высокотехнологичной продукции в машиностроении: новые источники роста. 2019. С. 138-141.

14. Влияние конструктивного исполнения и режимов термического модифицирования на процесс самозатачивания лезвийной части биметаллического изделия / В.В. Семашко[и др.]. Порошковая металлургия. 2019. С. 187-192.

15. Ли Сюеянь Сравнение способов диагностики режущего инструмента // Будущее машиностроения России. 2019. С. 143-146.

16. Сравнение различных методов контроля и диагностики качества керамики методом экспертного оценивания / А.Л. Галиновский[и др.]. Инноватика и экспертиза: научные труды. 2017. С. 64-74.

17. Анализ перспектив применения метода ультраструйной диагностики для оценки износостойкости биметаллического инструмента / Ли Сюеянь[и др.]. Технология металлов 2019. С. 41-47.

18. Определение рациональной длины фокусирующей трубки для гидроабразивной резки материалов в производстве ракетно-космической

техники / А.Л. Галиновский[и др.]. Инженерный журнал с приложением. 2019. №4(265). С. 34-41.

19. Ли Сюеянь, Хоа Ван Донг Разработка ультраструйного метода диагностики эксплуатационных свойств биметаллического инструмента. Тез. докл. Гагаринские чтения. 2019 С. 854-855.

20. Bhatnagar N., Ramakrishnan N., Naik N.K, Komanduri R. On the machining of fibre reinforced plastic (FRP) composite laminates // Int. J. Machine Tool Manuf. 1995;35(5). P.701-716.

21. Palanikumar K. Studies on machining characteristics of glass fibre reinforced polymer composites // Ph.D. thesis, Anna University, Chennai, India, 2004.

22. Palanikumar K, Karunamoorthy L, Karthikeyan R. Optimal Machining parameters for Achieving Minimal Tool Wear in Turning of GFRP Composites. // Int. J. Manuf. Sci. Prod. 2004;6(3). P. 119-128.

23. Барон Ю.М. Влияние состояния кромок лезвий на эффективность режущих инструментов // Инструмент и технологии 2004. С. 1-11.

24. Особенности процесса гидроабразивной резки сотовых панелей космических аппаратов / А.А. Илюхина[и др.]. Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия 2018. № 4. С. 101-107.

25. Моделирование процесса диагностики наноструктурированных покрытий адгезиометром и ультраструйным методом / М.И. Абашин[и др.]. Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им.П.А. Соловьева. 2014. №4(33). С. 7-10.

26. Семко М.Ф., Сустан Г.К., Дрожжин В.И. Обработка резанием электроизоляционных материалов // М.: Энергия 1974.- 176 с.

27. Макаров А.Д. Оптимизация процессов резания // М.: Машиностроение, 1975. 278 с.

28. Экспертные оценки в квалиметрии машиностроения // Р.М. Хвастунов [и др.]. М.: Национальный институт нефти и газа. 2004. 142 с.

29. Галиновский А.Л., Луценко А.Е. Пшеничников Э.Ю. Использование теории принятия решений по оценке эффективности проектов НИР // Надежность и сертификация оборудования для нефти и газа. 2001. № 1 С. 18-21.

30. Информационно-статистические методы в технологии машиностроения. Пособие по обработке результатов эксперимента / В.Г. Григорович[и др.] М., 2000. 184 с.

31. Давнис В.В., Тинякова В.И. Прогнозные модели экспертных предпочтений // Воронеж: Изд-во Воронежского ГУ. 2005. 248 с.

32.Управление качеством: Учебник для вузов / С.Д. Ильенкова [и др.] М.: ЮНИТИ-ДАНА. 2003. 334 с.

33. Орлов А.И. Теория принятия решений: Учебное пособие // М.: Изд-во «Март». 2004. 656 с.

34. SHI Wenjing,GAO Feng,CHAI Hongyou.Application and Expectation of Composite in Spacecraft Structure // Aerospace Materials & Technology. 2019. 49(04):1-6.

35. Перспективная конструкция и технология диагностики инструмента для утилизации композитов / Ли Сюеянь [и др.] Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии 2020 С.23-33.