Повышение эффективности технологических процессов гидроабразивной резки деталей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Верченко Алексей Викторович

• Верченко Алексей Викторович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Верченко Алексей Викторович

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Обзор и сравнение методов раскроя

1.2 Описание процесса гидроабразивной резки

1.3 Актуальные проблемы процесса гидроабразивной

резки

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ГИДРОАБРАЗИВНОЙ РЕЗКИ

2.1 Анализ процесса формирования шероховатости поверхности при гидроабразивной резке

2.2 Разработка теоретической модели формирования профиля шероховатости поверхности реза

2.3 Гидроабразивная резка полимерных композиционных

материалов

3 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Технологическое оборудование

3.2 Приборы и приспособления для экспериментальных исследований

3.3 Выбор материалов для образцов

3.4 Абразив и вода. Расход абразива

3.5 Методика определения числа взаимодействия частиц в единицу времени X

3.6 Методика определения шероховатости поверхности

3.7 Обработка экспериментальных данных

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГИДРОАБРАЗИВНОЙ РЕЗКИ

4.1 Влияние величины подачи режущего сопла на шероховатость поверхности реза

4.2 Влияние величины подачи на шероховатость поверхности реза, материал сталь 30ХГСА

4.3 Влияние величины подачи на шероховатость поверхности реза, материал закаленная сталь 30ХГСА

4.4 Влияние величины подачи на шероховатость поверхности реза, материал алюминиевый сплав Д16Т

4.5 Влияние величины расхода абразива на шероховатость поверхности реза, материал сталь 30ХГСА

4.6 Влияние толщины обрабатываемого материала на шероховатость поверхности реза, материал сталь 30ХГСА

4.6 Гидроабразивная резка полимер-композитных материалов

4.6.1 Влияние величины подачи на шероховатость поверхности реза,

при обработке композитного материала типа стеклопластик-титан

4.6.2 Исследование влияния воды на термофизические свойства композита при гидроабразивной резке

4.7 Определение числа взаимодействий в единицу времени X

4.8 Расчет шероховатости поверхности реза по теоретическим зависимостям

4.8.1 Расчет шероховатости поверхности реза по теоретическим зависимостям. Сталь 30 ХГСА до термообработки

4.8.2 Расчет шероховатости поверхности реза по теоретическим зависимостям. Сталь 30 ХГСА закаленная

4.8.3 Расчет шероховатости поверхности реза по теоретическим зависимостям. Алюминиевый сплав Д16Т

4.8.4 Расчет шероховатости поверхности реза по теоретическим зависимостям. Сталь 30 ХГСА закаленная, зависимость от расхода абразива

5 ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ГИДРОАБРАЗИВНОЙ

ОБРАБОТКИ

5.1 Разработка технологических рекомендаций

5.2 Оптимизация гидроабразивной резки детали «Скоба»

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности технологических процессов гидроабразивной резки деталей»

Введение

В настоящее время в авиационной и ракетно-космической промышленности идет активное освоение уже существующих и разработка новых летательных аппаратов (ЛА), отличающихся повышенными эксплуатационными требованиями, требованиям к надежности, долговечности и т. д. Известно, что в авиации преобладает мелкосерийное производство, а иногда и единичное. С целью уменьшения производственных затрат, а также расширения производственных возможностей ведётся модернизация парка оборудования оборонно-промышленного комплекса, а также внедрение прогрессивных технологий производства деталей летательных аппаратов. В единичном и опытном производстве изготовление штампованных и литейных заготовок не является рентабельным, в виду дороговизны изготовления технологической оснастки. Поэтому все чаще используют заготовки в виде поковок, или путем вырезки приближенных по контуру деталей из толстолистовых плит.

Одним из наиболее современных и перспективным методом раскроя и получения готовых деталей является метод гидроабразивной резки. Широкие диапазоны обрабатываемых толщин материалов, возможность резки практически любых материалов, высокая производительность, получение высокого качества поверхности реза, возможность обработки сложной геометрии делает этот метод обработки наиболее востребованным в условиях современного производства ЛА, судостроения и т д. Отсутствие термического воздействия на материал, низкая сила резания, эрозионный характер разрушения не способствует развитию внутренних напряжений в зоне реза.

Процесс гидроабразивной резки сложный, малоизученный, на результат которого влияет множество технологических параметров, таких как давление режущей струи, подача сопла, зернистость, твердость, расход абразива, расстояние от сопла до обрабатываемой поверхности, физико-механические характеристики обрабатываемого материала. Сложность проектирования

технологического процесса резки заключается в выборе оптимальных режимов резания, при которых будет обеспечиваться заданное качество поверхностного слоя детали при наименьших затратах.

Наиболее значимый вклад в изучение технологии гидроабразивной резки внесли такие ученные как Р.А. Тихомиров, Е.Н. Петухов, В.Ф. Бабанин, Ю.С. Степанов, М.А. Бурнашев, В.Д. Шапиро, Г.В. Барсуков, D. Arola, M. Ramulu, Y. Zhang, , J Chao, J. Zeng, Шпилев В.В. и другие. В работах этих авторов исследовано влияние давления на качество поверхности реза, а также получения размерно-точностных характеристик получаемого изделия.

Помимо достоинств, есть и недостатки у данной технологии, одним из которых является неравномерность распределения шероховатости поверхности реза по глубине сечения, а также ухудшение качества при увеличении подачи сопла. Поверхность реза условно разделяют на зону гладкого и волнистого резов.

Анализ показал отсутствие зависимостей для прогнозирования шероховатости поверхности реза от основных технологических параметров обработки (давление струи, зернистость, размер, расход абразива, физико-механические параметры материала и т д). Технолог на производстве сталкивается с трудностью определения не только шероховатости поверхности реза, но и размеров зоны гладкого и волнистого реза. Отсутствие адекватных теоретических моделей формирования профиля шероховатости не позволяет выполнять оптимизацию процесса резки, с учетом требований заданной шероховатости.

Возможность оптимизации процесса резки по заданному значению шероховатости делает возможность практического применения результатов данной работы при разработке технологических процессов на ведущих предприятиях авиастроения, судо и общего машиностроения.

Цель работы заключается в повышении эффективности процесса гидроабразивной резки за счет оптимизации режимов обработки на основе

разработки адекватной теоретической модели формирования шероховатости поверхности на различных глубинах сечения реза.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Теоретические и экспериментальные исследования формирования профиля шероховатости поверхности реза в зависимости от параметров обработки и глубины сечения реза;

2. Теоретические исследования образования зоны волнистого реза в зависимости от технологических параметров процесса;

3. Разработка методического обеспечения прогнозирования качества поверхности реза;

4. Разработка методики оптимизации технологического процесса гидроабразивной резки.

Объектом исследования являются технологические процессы гидроабразивной резки толстолистовых материалов.

Предметом исследования является процесс формирования требуемого качества шероховатости поверхности реза при гидроабразивной резке толстолистовых материалов.

Методологической базой исследований является определение технологических закономерностей гидроабразивной резки листовых материалов, на базе которых формируется шероховатость поверхности реза.

Теоретической базой исследований являются теоретические основы технологии машиностроения, теория обработки деталей свободными абразивами, теория вероятности и математической статистики, теории трения и износа.

Эмпирической базой исследования являются современные методы изучения качества обработанной поверхности.

Научные результаты, выносимые на защиту:

1. Теоретическая зависимость влияния режимов гидроабразивной резки на шероховатость поверхности на различных глубинах сечения реза;

2. Методика прогнозирования качества поверхности реза;

3. Методика и алгоритм оптимизации технологического процесса гидроабразивной резки по заданному значению параметра шероховатости поверхности реза.

Научная новизна. Получены количественные зависимости влияния режимов обработки и физико-механических свойств обрабатываемого материала на шероховатость поверхности реза. Получены регрессионные модели, описывающие формирование шероховатости поверхности реза для различных материалов по глубине сечения реза при изменении технологических параметров обработки (подача, расход абразива, глубина измерения шероховатости, толщины обрабатываемого материала). Получены зависимости формирования шероховатости на полимер-композиционных материалах (ПКМ), при обеспечении необходимых термо-физических свойств материала. Предложена методика и алгоритм оптимизации процесса по наименьшей себестоимости реза с учетом заданных требований шероховатости.

Теоретическая значимость работы заключается в создании теоретической модели формирования шероховатости поверхности реза при гидроабразивной резке листовых материалов, на основе которой разработана методика оптимизации.

Практическая значимость работы. Разработан алгоритм расчета шероховатости поверхности по глубине сечения реза. Разработана методика инженерных расчетов оптимальных параметров технологического процесса гидроабразивной резки, с целью снижения себестоимости реза, а также прогнозирования качества изготавливаемого изделия.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертационная работа представляет собой новое решение актуальной научно-технической задачи повышения эффективности гидроабразивной резки толстолистовых материалов.

Содержание исследований соответствует специальности 05.02.08 «Технология машиностроения». Область исследования: №2 (технологические процессы операции, установы, позиции, технологические переходы и рабочие хода, обеспечивающие повышение качества изделий) и №5 (методы проектирования и оптимизации технологических процессов).

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Всероссийских конференциях, конференциях с международным участием и международных симпозиумах:

1. Юбилейная конференция студентов и молодых ученых, посвященная 85-летию ДГТУ, г. Ростов-на-Дону, 2015 г.

2. VI Всероссийская научно-техническая конференция молодых специалистов, посвященная 90-й годовщине образования ОАО «УМПО», Уфа, 2015.

3. Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации - 2015, г. Пермь.

4. VIII Всероссийский межотраслевой молодежный конкурс научно-технических работ и проектов в области авиационной и ракетно-космической техники и технологий «Молодежь и будущее авиации и космонавтики», г. Москва, 2016г.

5. Международный молодежный форум «Будущее авиации и космонавтики за молодой Россией», Рыбинск-Москва-Жуковский, 2017г.

6. Международный междисциплинарный форум молодых ученных «Приоритетные направления развития науки, технологий, техники», г. Новосибирск, 2017г.

7. Международная научно-практическая междисциплинарная конференция «Технологии, инновации и предпринимательство», г. Санкт-Петербург, 2017г.

Технологические рекомендации, разработанные на основании исследований, прошли промышленные испытания на предприятии РВПК ПАО «Роствертол» в г. Ростове-на-Дону.

Конкурсные работы, представленные по результатам исследований, были отмечены дипломами лауреата и финалиста конкурсов: VI Всероссийская научно-техническая конференция молодых специалистов, посвященная 90-й годовщине образования ОАО «УМПО» (г.Уфа, 2015), VIII Всероссийский межотраслевой молодежный конкурс научно-технических работ и проектов в области авиационной и ракетно-космической техники и технологий «Молодежь и будущее авиации и космонавтики» (г. Москва, 2016г), VIII Всероссийский межотраслевой молодежный конкурс научно-технических работ и проектов в области авиационной и ракетно-космической техники и технологий «Молодежь и будущее авиации и космонавтики» (г. Москва, 2016г.), Международный молодежный форум «Будущее авиации и космонавтики за молодой Россией» (Рыбинск-Москва-Жуковский, 2017г.)

Публикации результатов работы. По материалам диссертационной работы опубликовано 13 научных работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы, приложения. Основная часть работы изложена на 157 страницах, содержит 147 рисунков, 9 таблиц. Список литературы включает 104 наименований.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Обзор и сравнение методов раскроя

Современное машиностроительное производство в условиях рыночной экономики может развиваться за счет повышения производительности труда, применения новых технологий. Применение новых конструкционных материалов, таких как труднообрабатываемые жаропрочные сплавы металлов, титановые сплавы, композиционные материалы, требует развития комплекса механообрабатывающего производства. Развитие парка металлорежущего оборудования с ЧПУ привело к повышению производительности труда, а также позволило изготавливать детали сложных конфигураций и повышенной точности. В авиационной и ракетно-космической промышленности преобладает единичное или мелкосерийное производство, где номенклатура комплектующих деталей изделия может насчитывать десятки тысяч деталей, а при этом годовая потребность достигает всего нескольких штук в год. В таких условиях необходимо так называемое "гибкое" производство, при котором затрачивается минимальное время на переналадку под выпуск нового изделия. Разработка новых изделий требует изготовления опытных образцов, прототипов будущего изделия, на которых производятся опытные испытания. Для этих целей нецелесообразно использование литейных и штампованных заготовок, так как изготовление литейной оснастки или штампов экономически нецелесообразно для единичного производства, также как и доработка уже существующей оснастки. В этой связи наблюдается тенденция ухода от штампованных и литейных заготовок к поковкам, заготовкам, полученным путем раскроя толстолистового материала (плит) с последующей механической обработкой на станках с ЧПУ или без нее. Также применяется значительное количество деталей и в области сельхозмашиностроения получаемых объемной вырезкой из металлов и неметаллов толщиной до 50мм.

Применяемые для раскроя технологии в заготовительном производстве различны по таким параметрам как: площадь занимаемая оборудованием, энергозатраты, себестоимость и качество реза, экологичность [12,53,60,64].

В процессе резания происходит отделение части (заготовки) от листового металла, или получение сразу готовой детали. При этом резку по видам воздействия на металл можно подразделить на следующие группы:

• резка с использованием механического воздействия на металл

• резка с использованием высококонцентрированных потоков энергии

К первой группе относится разрезание ножницами, распиливание ножовочным полотном, рубка, циркуляционная резка, фрезерование.

Для рубки металла применяются специальные ножи и ножницы. Рубка металла гильотиной осуществляется по разметке или упору. Допускается применение как поперечной, так и продольной рубки. Обеспечивается высокий уровень точности реза без зазубрин и смятия кромки.

Низкая стоимость и высокая производительность являются основными преимуществами рубки металла гильотиной. Но ограничения при изготовлении деталей сложной конфигурации не позволяют применять рубку гильотиной повсеместно. Кроме того, максимальная толщина обрабатываемого металла сильно ограничена, не более 20мм.

Для резки металлов циркуляционной пилой применяют специальные диски: с напайками из твердого сплава. Они применяются для резки цветных металлов и низколегированных сталей; абразивные армированные круги - для резки более твердых металлов и сплавов.

Преимущества резки дисковой пилой:

• Высокое качество реза

• Возможность резки под углом

• Высокая точность обработки

К недостаткам резки относятся:

• Потеря металла (до 6мм ширины профиля) за счет линии реза

• Низкая скорость резки

• Ограничение величины реза - не более 100мм

Ленточнопильный способ резки используется для высококачественной резки сортового и трубного металлопроката, арматуры и стальных прутков большого диаметра, плоских плит небольших габаритов. Он представляет собой станок, где режущим элементом является ленточная пила, натянутая на шкивах. При этом существуют пилы, в которых полотно приводится в движение кривошипом и выполняет возвратно-поступательное движение, либо полотно может быть замкнуто, образуя непрерывное кольцо [23]. Основные преимущества ленточнопильной резки являются:

• Хорошее качество кромки реза

• Возможность резки под углом до 60 градусов

• Позволяет разрезать практически любые металлы и сплавы

• Тонкая ширина реза сокращает потери металла

• Толщина реза до 200мм

К недостаткам ленточнопильной резки относят:

• Неточный рез при больших толщинах (увод полотна по сечению реза)

• Низкая скорость резки

Общими недостатками для всех видов механической резки являются[2,6,40]:

• Невозможность реза сложного профиля

• Ограничение по толщине и габаритам разрезаемых деталей

• Низкая производительность при резе труднообрабатываемых материалов

К способам резки высококонцентрированными потоками энергии можно отнести:

1. Газовая резка

2. Газоэлектрическая резка

3. Лазерная резка

4. Плазменная резка

5. Электроэрозионная резка

6. Гидроабразивная резка

Все эти методы основаны на подводе в зону резания пучка концентрированной энергии в виде тепла или потока частиц. Каждый из этих методов имеет существенное ограничение по качеству реза, толщине реза, обрабатываемости материала, а также производительности и себестоимости реза.

К основной разновидности газовой резки относится кислородная резка. Этот метод основан на сгорании металла в струе чистого кислорода, нагретом до температуры, близкой к температуре плавления. Для удаления оксида железа из зоны резания используется кинетическая энергия струи кислорода.

Процесс резания можно разделить на три этапа: подогревание металла, непосредственную резку кислородной струей и удаление шлака. Процесс резки начинают с нагрева металла в начале реза до температуры воспламенения металла в кислороде подогревающим пламени резака, которое образуется в результате сгорания смеси горючего газа с кислородом. Затем пускают режущий кислород (происходит непрерывное окисление металла по всей толщине) и перемещают резак вдоль линии реза. Струя режущего кислорода вытесняет в разрез расплавленные оксиды, которые в свою очередь, нагревают следующий слой металла, способствуя его интенсивному окислению. В результате разрезаемый лист подвергается окислению по всей толщине, а расплавленные оксиды удаляются из зоны резки под действием струи режущего кислорода. При резке наблюдается отставание режущей струи.

В результате при увеличении толщины разрезаемого металла значительно снижается качество и точность реза.

сгн2+о2 о, сдао,

3

ж

4

^ 5

Рис. 1.1.1 Схема кислородной резки. Кислородная резка: 1 - струя кислорода; 2 - подогревающее пламя; 3 - металл; 4 - зона реза; 5 - оксиды

железа.

К преимуществам кислородной резки относят следующее:

• Высокая производительность резки

• Большая толщина разрезаемых металлов от 3 до 1000 мм Недостатки кислородной резки:

• Невозможность резания тонколистовых металлов

• Ограниченность в резании тугоплавких металлов и

Одной из разновидностей газоэлектрической резки является кислородно-дуговая резка металлов. В нагретый до плавления металл подают струю технически-чистого кислорода, которая интенсивно окисляет металл и удаляет

воспламеняющихся материалов

• Низкое качество поверхности и точности реза

• Сильное термическое воздействие на структуру металла и оплавление кромки реза

из разреза образующиеся оксиды. При сгорании металла в струе кислорода образуется дополнительная теплота, которая ускоряет процесс резки металлов.

Данный способ резки используется для разрезания металлов толщиной до 120мм. Преимуществом данного способа является возможность резки металлов под водой [6,67].

Лазерная резка представляет процесс разрушения металла под действием направленного монохроматического когерентного излучения. Под действием сфокусированного потока энергии (10Вт/см ) происходит плавление металла. В зоне действия лазерного луча происходит поглощение и отражение излучения, распределение энергии за счет теплопроводности. Разогретый до температуры плавления металл превращается в жидкость, при этом зона плавления перемещается вглубь материала, в то время как металл на верхних слоях раскаляется до температуры кипения и начинает испаряться. Поэтому возможны два варианта лазерной резки: плавлением и испарением. Второй метод используется реже в виду большой энергозатратности. При резке плавлением применяют продувку зоны резания газом (азот, кислород, инертные газы) для лучшего удаления продуктов горения, сокращения энергозатрат и повышения качества реза.

Рис. 1.1.2 Схема кислородно-дуговой резкиметаллов.

газ

Рис. 1.1.3 Схема лазерной резки

Существуют различные конструкции лазеров: газодинамический лазер, щелевой лазер, лазеры с поперечной и продольной прокачкой газа, твердотельные лазеры. Твердотельные лазеры не подходят для обработки неметаллов из-за низкой длины излучаемых волн, но имеют преимущества по сравнению с газодинамическими лазерами при обработки алюминиевых сплавов, меди и латуни в связи с низким отражением. Углекислотные лазеры наиболее универсальны и применяются для обработки, как металлов, так и неметаллов. Резку углеродистых сталей производят в среде кислорода, при этом на нижней кромке реза образуется грат. Выполнение резки на малых скоростях приводит к увеличению ширины реза и ухудшению шероховатости поверхности. Лазерная резка нержавеющей стали, в особенности больших толщин, затруднена процессом зашлаковывания реза из-за присутствия в металле легирующих элементов, влияющих на температуру плавления металла и его оксидов. Так, возможно образование тугоплавких оксидов, препятствующих подводу лазерного излучения к обрабатываемому материалу. Усложняет процесс резки и низкая жидкотекучесть расплавленных оксидов, например, свойственная для нержавеющих хромоникелевых и высокохромистых сталей.

Лазерная резка эффективна для толщин металлов до 20мм, далее резка становится затруднительной и экономически не выгодной. Преимущества лазерной резки:

• высокая скорость резки на ограниченных толщинах материала

• возможность обработки сложных профилей

• высокое качество и низкая себестоимость реза на толщинах материала до 20мм

К недостаткам лазерной резки можно отнести следующие факторы

[74]:

• термическое воздействие на обрабатываемый материал, оплавление кромки и образование грата

• имеются ограничения по светоотражающим материалам

• нет возможности обрабатывать материалы толщиной свыше 30мм Процесс плазменной резки происходит под действием сжатой плазменной

дуги, под воздействием которой металл интенсивно расплавляется, а за счет высокого давления плазменной струи продукты расплава интенсивно удаляются из зоны резания. Плазма представляет собой ионизированный газ с высокой температурой, способный проводить электрический ток. Плазменная дуга получается в специальном устройстве - плазмотроне - в результате ее сжатия и вдувания в нее плазмообразующего газа. Различают две схемы:

• плазменно-дуговая резка

• резка плазменной струей

схема схема

плазменно-дуговой резки резки плазменной струей

Рис. 1.1.4 Схемы плазменной резки

При плазменно-дуговой резке дуга горит между неплавящимся электродом и разрезаемым металлом (дуга прямого действия). Столб дуги совмещен с высокоскоростной плазменной струей, которая образуется из поступающего газа за счет его нагрева и ионизации под действием дуги. Для разрезания используется энергия одного из приэлектродных пятен дуги, плазмы столба и вытекающего из него факела.

При резке плазменной струей дуга горит между электродом и формирующим наконечником плазмотрона, а обрабатываемый объект не включен в электрическую цепь (дуга косвенного действия). Часть плазмы столба дуги выносится из плазмотрона в виде высокоскоростной плазменной струи, энергия которой и используется для разрезания.

Плазменно-дуговая резка более эффективна и широко применяется для обработки металлов. Резка плазменной струей используется реже и преимущественно для обработки неметаллических материалов, поскольку они не обязательно должны быть электропроводными.

Плазменная резка применяется для резки алюминиевых сплавов толщиной до 120мм, медных до 80мм, легированных и углеродистых сталей толщиной до 50мм, чугуна толщина до 90мм [74,67,55].

Преимуществом плазменной резки являются:

• Высокая скорость реза толстолистовых материалов

• Низкая себестоимость реза

• Возможность резки сложных профилей Недостатки плазменной резки:

• Термическое воздействие на материал, образование грата

• Образование конусности реза

• Плохая шероховатость поверхности реза

Электроэрозионная обработка представляет собой технологический процесс, при котором разрушение материала, изменение его формы и структуры происходит под действием электрического разряда, возникающего между двумя электродами, пары катод-анод, одним из которых является заготовка. Если по электродам пропускать ток, то в пространстве между ними возникнет напряжение за счет электрического поля. При сближении расстояния между электродами до критического возникнет разряд, служащий проводящим каналом электричества. Чтобы повысить силу разряда электроды помещаются в жидкость, являющуюся диэлектриком, в качестве которой используют различные масла минерального характера или керосин. Проходящий по образованному каналу ток, нагревает диэлектрическую жидкость, доводя ее до кипения и последующего испарения с образованием газового пузыря. Внутри этого пузыря возникает мощный разряд, сопровождающийся потоком электронов и ионов. Бомбардируя электрод, они создают плазменный поток. В результате в зоне разряда температура повышается до 10000-12000°С и мгновенно расплавляет металл с образованием эрозионного углубления в виде лунки. Значительная часть расплава испаряется, а на поверхности металла в лунке после его остывания остается слой, состав которого отличается от состава исходного металла.

Рис. 1.1.5 Схема электроэрозионной резки.

Преимуществом электроэрозионной резки являются:

• высокая точность реза

• высокое качество поверхности реза

• возможность обрабатывать сложные профили

• Возможность обрабатывать материалы в большие диапазоны толщин Недостатками технологии являются [55]:

• высокая себестоимость реза

• низкая производительность

Наиболее эффективной и перспективной является технология гидроабразивной резки.

Гидроабразивное резание - вид абразивной обработки, при которой разрезание материала производится тонкой струей смеси воды и абразива, испускаемой с высокой (сверхзвуковой) скоростью и под высоким давлением. Процесс представляет собой эрозионное разрушение под действием рабочей

струи, при котором мелкие частички абразива снимают слой микростружки, а вода, эвакуирует их из зоны резания.

Первые упоминания об использовании водной струи для решения различных технических задач появились более ста лет назад. Около 1870 года эта технология начала применяться в золотодобыче. В последующие за этим годы она получила стремительное развитие.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Верченко Алексей Викторович, 2017 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Абразивная и алмазная обработка материалов: Справочник / Под ред. А.Н. Резникова.- М.: Машиностроение, 1977. - 391 с.

2. Аверченков В.И. и др. САПР технологических процессов, приспособлений и режущих инструментов: Учеб. пособие для вузов. /В.И. Аверченков, И.А.Каштальян, А.П.Пархутик.- Минск: Высшей. шк., 1993. - 228 с.

3. Авиационные материалы: Справочник. - Т.7, ч.1. - М.: ОНТИ, 1976. -392с.

4. Адлер, Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Марков, Ю.В. Грановский. - М.: Наука, 1976. - 279 с.

5. Бабичев А.П. Основы вибрационной технологии: Учеб. пособие.-Ростов н/Д, 1994. - 187 с.

6. Балакшин, Б.С. Основы технологии машиностроения [Текст] / Б.С. Балакшин. - М.: Машиностроение, 1969. - 358 с.

7. Барсуков Г.В. Исследование погрешности формы при резании листовых материалов гидроабразивной струей / Сб. тр. Междунар. науч. - техн. конф. «Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения» - «Технология -2003», 2003 г. С. 449-455.

8. Барсуков Г.В. Повышение эффективности процесса гидроабразивной обработки: дис. ... д-ра техн. наук: 05.03.01 / Барсуков Геннадий Валерьевич. - Орел, 2006. - 411с.

9. Билик Ш.М. Абразивно-жидкостная обработка металлов. - М.:Машгиз, 1960. - 198 с.

10.Билик Ш.М. Образование поперечных периодических неровностей на поверхностях твердых тел в процессе трения//Трение и износ.- 1972.- Т. 17.- С. 90-96.

11.Ваксер Д.Б. Пути повышения производительности абразивного инструмента при шлифовании. - М.: Машиностроение, 1964. - 123 с.

12.Васильев, В.Н. Организация производства в условиях рынка [Текст] / В.Н. Васильев. -М.: Машиностроение, 1993. - 368 с.

13.Васильев, Ф.П. Методы оптимизации / Ф.П. Васильев. - М.: Изд-во «Факториал Пресс», 2002. - 824 с.

14. Вентцель Е.С. Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. - М.: Наука, 1988. - 480 с.

15.Вентцель Е.С. Теория вероятностей. - М.: Наука, 1969.- 576с.

16.Вернадский, В.Н. Гидроабразивная разделительная резка [Текст] / Н.

Вернадский // Сварщик. - 2000. - № 3. - С. 23 - 26.

17. Вероятностно-статистические основы процессов шлифования и доводки. - Л.: Изд-во СЗПИ, 1974. - 154 с.

18.Виноградов В.Н. и др. Абразивное изнашивание / Виноградов В.Н., Сорокин Т.М., Колокольников М.Г. - М.: Машиностроение, 1990. - 224 с.

19.Виттенберг Ю.Г. Шероховатость и методы её оценки. Л.: Судостроение, 1971 - 108 с.

20. Вульф А.М. Мурдасов А.В. Геометрические параметры режущих элементов абразивных зерен шлифовального круга/ Абразивы.- 1968. -N1. - С. 19 - 24.

21.Гмурман, В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика / В.Е. Гмурман. - М.: Высшая школа, 1972. - 368 с.

22.Гришин В.С., Проволоцкий А.Е., Шмырева Т.П. Остаточное напряжение в стали после гидроабразивной обработки// Физика и химия обраб. материалов.- 1986.- № 4.- С. 72-75.

23.Дальский А.М. Механическая обработка металлов.- М.: Машиностроение, 1981.-264 с.

24. Девкин М. М., Севастьянов М. Д. Очистка поверхностей деталей металлическим песком.- М. : Машиностроение, 1968.- 67 с.

25. Демкин Н. Б. Контактирование шероховатых поверхностей.- М. : Наука, 1970.- 227 с.

26.Димов Ю.В. Управление качеством поверхностного слоя детали при обработке абразивными гранулами: Дис. д-ра техн.наук:05.02.08. -Иркутск, 1987. - 543 с.

27.Дунин-Барковский И.В. Карташова А.Н. Измерения и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности. - М.: Машиностроение, 1978. - 232 с.

28.Дунин-Барковский И.В. Карташова А.Н. Измерения и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности. - М.: Машиностроение, 1978. - 232 с.

29.Зайченко, И.З. Применение высоконапорной струи жидкости для резания металлов [Текст] / И.З. Зайченко // Станки и инструмент. - 1988. - № 4. -С. 25-27.

30.Ивановский, Р.И. Теория вероятностей и математическая статистика. Основы, прикладные аспекты с примерами и задачами в среде Mathcad: учеб. пособие / Р.И. Ивановский. — СПб.: БХВ-Петербург, 2008.— 528 с.: ил.

31.Иващенко, A.A. Технология гидроабразивной резки [Текст] / A.A. Иващенко // Оборудование и инструмент для профессионалов. - 2002. - № 8. - 20-21.

32.Королев А.В. Исследование процессов образования поверхностей инструмента и детали при абразивной обработке.-Саратов: Изд-во Саратов.ун-та,1975.-191с.

33. Королев А.В. Новоселов Ю.К. Теоретико-вероятностные основы абразивной обработки.- Саратов:Изд-во Саратов.ун-та,1989.-320с.

34. Королёв А.В., Новосёлов Ю.К. Теоретико-вероятностные основы абразивной обработки. Саратов: Изд-во Саратов. ун-та, 1989 - Т.1,2

35.Кошелев А.А., Эйзиер Л.А. Технология и оборудование для автоматизированной гидроабразивной обработки деталей//

Автоматизация технологических процессов в области машиностроения для животноводства и кормопроизводства. Ростов-на-Дону: НИИТМ, 1981. С. 37-47.

36.Кошелев А.А., Эйзиер Л.А. Технология и оборудование для автоматизированной гидроабразивной обработки деталей// Автоматизация технологических процессов в области машиностроения для животноводства и кормопроизводства. Ростов-на-Дону: НИИТМ, 1981. С. 37-47.

37. Лукьянов В.С. Рудзит Я.А. Параметры шероховатости поверхности. -М.: Изд-во стандартов,1979.-162с.

38.Макаров, Е.Г. Инженерные расчеты в Mathcad: учеб. курс / Е.Г. Макаров. - СПб.: Питер, 2005. - 448 с.: ил.

39.Малышев, Ю.Н. Гидроабразивная технология резания - состояние разработок и перспективы применения в угольной промышленности России [Текст] / Ю.Н. Малышев, В.М. Зыков, С.А. Кариман // Уголь. -1999. - №2

40. Мануйлов, В.Ф. Технология заготовительных производств [Текст] / В.Ф. Мануйлов; под ред. К. В. Фролова. - М.: Машиностроение, 1996. - 256 с.

41.Мартынов А.Н. Основы метода обработки деталей свободным абразивом, уплотненным инерционными силами.- Саратов: Изд-во Саратов. ун-та,1981.-212с.

42. Мартынов А.Н. Разработка основ метода обработки деталей несвязанным абразивом, уплотненным инерционными силами: Автореф. дис. д-ра техн. наук: 05.02.08.-М.,1983.-32с.

43.Марченко Е. А. О природе разрушения поверхности металлов при трении.- М. : Наука, 1979.- 76 с.

44.Маслов Е.Н. Постникова Н.В. Основные направления в развитии теории резания абразивным, алмазным и эльборовым инструментом.-М.:Машиностроение,1975. -48с.

45.Маслов Е.Н. Постникова Н.В. Основные направления в развитии теории резания абразивным, алмазным и эльборовым инструментом.-М.:Машиностроение,1975. -48с.

46.Морозенко В.Н. Гидроабразивная очистка поверхности листов перед нанесением покрытий/ А.Е. Проволоцкий, С.Л. Баскин, Г.П. Курковский//Чер. металлургия : Бюл. науч.-техн. информ.- 1980.-Вып. 15.-С. 49-50.

47. Непомнящий Е.А. Кремень З.И. Массарский М.Л. О закономерностях образования микрорельефа поверхностей при обработке потоком абразивных частиц// Изв. вузов. Машиностроение.-1984.-N2.-C117-121.

48. Непомнящий Е.Ф. Трение и износ под воздействием струи твердых сферических частиц.// Контактное взаимодействие твердых тел и расчет сил трения и износа.-М.:Наука,1971.-С.190-200.

49. Островский В.И. Теоретические основы процесса шлифования. Л.:Изд-во Ленингр.ун-та,1981.-144с.

50.Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара.-Л.: Машиностроение,1976.-320с.

51.Петухов, E.H. Получение отверстий в нержавеющих сталях импульсными абразивно-жидкостными струями [Текст] / E.H. Петухов // Актуальные проблемы машиностроения на современном уровне: тр. Всерос. науч. -техн. конф., Владимр. гос. ун-т. - Владимир, 1995. - С. 65 - 66.

52.Петухов, E.H. Разработка технологии разрезки труднообрабатываемых материалов сверхзвуковыми абразивно-жидкостными струями [Текст] / E.H. Петухов, P.A. Тихомиров, Д.В. Кравченко, С.К. Сальников // Производственные технологии. - Липецк, 1999. - Вып. 2. - С. 53 -54.

53.Пляскин И.И. Оптимизация технических решений в машиностроении. -М.:Машиностроение,1982. - 176с.

54.Полянский,С.Н. Технология и оборудование гидроабразивной резки [Текст] / С.Н. Полянский, A.C. Нестеров // Вестник машиностроения. -2004. - №5.-С. 43-46.

55.Попилов, Л.Я. Справочник по электрическим и ультразвуковым методам обработки материалов [Текст] / Л.Я. Попилов. - Л.: Машиностроение, 1971.-544 с.

56.Потапов, В.А. Струйная обработка: состояние и перспективы развития в Европе и мире [Текст] / В.А. Потапов // Вестник машиностроения. -1996.-№1.-С. 26-30.

57.Проволоцкий, А.Е. Струйно-абразивная обработка деталей машин. [Текст] / А.Е. Проволоцкий. - Киев: Техника, 1989. - 279 с.

58.Пэндит С. Сатьянараянан Г. Исследование процесса образования шлифованной поверхности методом моделирования по наблюдаемым данным // Конструирование и технология машиностроения: Тр. Амер. О-ва инженеров-механиков. - Мир. - 1984.- N3. - С.133-140

59.Рао, Бакли Связь между эрозионной стойкостью пластичных материалов при эрозии, вызванной твердыми частицами, и их свойствами // Труды американского общества инженеров-механиков. Сер. Энергетические машины и установки. 1985. № 3. С. 83-96.

60. Распоряжение Правительства №2509-р от 24.12.2012 о государственной программе «Развитие авиационной промышленности на 2013-2025 годы» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.goverment.ru/docs/all/91333.html. - (Дата обращения 14.08.2015).

61.Рудзит Я.Н. Микрогеометрия и контактное взаимодействие поверхностей. - Рига: Зинатне, 1975. - 214с.

62.Рыковский Б.П., Смирнов В.А., Щетинин Г.И. Местное упрочнение деталей поверхностным наклепом. М.: Машиностроение, 1985

63. САПР изделий и технологических процессов в машиностроении / Р.А. Аллик, В.И. Бороднянский, А.Г. Бурин и др.; Под общ. ред. Р.А. Аллика. -Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние,1986.- 319с.

64.Силантьева Е. А., Тихонов А. И. Ключевые аспекты инновационного развития предприятий оборонно-промышленного комплекса // Вестник Московского авиационного института. 2016, Т.23, №2, С. 195-199

65. Системы автоматизированного проектирования технологических процессов, приспособлений и режущих инструментов. / С.Н. Корчак, А.А.Колин, А.Г. Ракович, Б.И. Синицын; Под общ. ред. С.Н. Корчака. -М.: Машиностроение, 1988. - 352с.

66.Смазочно-охлаждающие технологические средства и их применение при обработке резанием: Справочник/Л.В. Худобин, А.П. Бабичев, Е.М. булыжев и др./Под общ. Ред. Л.В. Худобина. - М.:Машиностроение, 2006. - 544 с.

67.Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки [Текст] / Г. Л. Амитан, И. А. Байсупов, Ю. М. Барон; под общ. ред. В. А. Волосатова. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд., 1988. - 719 е.:

68.Степанов Ю.С., Барсуков Г.В., Белкин Е.А., Воронин Р.Н. Численная модель микрогеометрии и расчета объема абразивного зерна на основе модульной геометрической модели // Известия ОрелГТУ. Серия «Машиностроение. Приборостроение», 2004. №2. С. 60-62.

69.Степанов Ю.С., Черепенько А.П., Барсуков Г.В., Бурнашев М.А. Новый экологически чистый способ раскроя пакетов машиностроительных текстильных материалов сверхзвуковой струей жидкости // Проблемы повышения качества промышленной продукции. Сб. тр. 3-й междунар. науч.-техн. конф., г. Брянск: БГТУ, 1998. С. 158-160.

70.Степанов, Ю.С. Формирование качества поверхностного слоя деталей при резании сверхзвуковой струей жидкости [Текст] / Ю.С. Степанов, Г.В. Барсуков // СТИН. - 2003. - №10. - С. 15 -17.

71.Табаков В., Балан С. Изучение механизма разрушения поверхности материалов под действием эрозии // Труды американского общества

инженеров - механиков. Сер. Энергетические машины и установки. 1983. № 4. С. 106-110.

72.Тамаркин М.А. Теоретические основы оптимизации процессов обработки деталей свободными абразивами. Дис. докт. техн. наук. Ростов-на-Дону, 1995 г.

73.Тамаркин М.А., Шевцов С.Н., Клименко А.А. Моделирование процесса единичного взаимодействия гранулы свободного абразива и обрабатываемой детали // Автоматизация и современные технологии. -2005. - №5.

74.Терегулов, Н.Г. Лазерные технологии на машиностроительном заводе [Текст] / Н.Г. Терегулов, Б.К. Соколов, Г.А. Варбанов. - Уфа: КумАПП, 1993.-252 с.

75. Технологическая наследственность в машиностроительном производстве/ Дальский А.М., Базров Б.М., Васильев А.С. и др./Под ред. А.М. Дальского. - М.: Изд-во МАИ, 2000. - 364 с.

76.Тихомиров, P.A. Высокопроизводительное резание полимерных материалов сверхзвуковыми струями жидкости [Текст]: автореферат дис.... д-ра техн. наук / Тихомиров Рудольф Анатольевич. - Владимир: ВГТУ, 1989. - 27 с.

77.Тихомиров, P.A. Гидрорезание неметаллических материалов [Текст] / P.A. Тихомиров, B.C. Гуенко. - К.: Технжа, 1984. - 150 с.

78.Тихомиров, P.A. Обработка струями абразивной суспензии сверхвысокого давления [Текст] / P.A. Тихомиров, E.H. Петухов, Д.В. Кравченко // Актуальные проблемы повышения качества машиностроительной продукции: матер. Всерос. науч.-техн. конф., ВлГУ. - Владимир, 1999. -С. 64.

79.Тихомиров, P.A. Применение сверхзвуковой абразивно-жидкостной струи для точения труднообрабатываемых деталей [Текст] / P.A. Тихомиров, A.B. Полин // Ресурсосберегающие технологии

машиностроения: сб. тр. меж- вуз. науч.-техн. конф. МААТМ. - Москва, 1995. - С. 211 -217.

80.Тихомиров, P.A. Резание струями жидкости высокого давления. Механическая обработка пластмасс [Текст] / P.A. Тихомиров, В.И. Николаев. - Л.: Машиностроение, 1975. - 120 с.

81.Тихомиров, P.A. Экономическая эффективность процесса обработки сепаратных сит абразивно-жидкостными струями сверхвысокого давления [Текст] / P.A. Тихомиров, Д.В. Кравченко, P.A. Кузьмин // Производственные технологии: матер. 3-й Междунар. науч.-техн. конф. ВлГУ. - Владимир, 2000. -С. 198.

82. Тихонов A.A. Методика расчета удаления металла при гидроабразивной обработке / A.A. Тихонов // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материала: материалы 12-й междунар. науч.-техн. конф. «Шлифабразив-2009». - Волжский, 2009.

83. Тихонов, Андрей Александрович. Повышение эффективности процесса гидроабразивной обработки : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.08 / Тихонов Андрей Александрович; [Место защиты: Дон. гос. техн. ун-т].- Ростов-на-Дону, 2011.- 157 с.: ил. РГБ ОД, 61 12-5/440

84.Тищенко Э.Э. Повышение эффективности отделочно-упрочняющей центробежно-ротационной обработки: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Ростов н/Д, 2004.

85.Турбоабразивная обработка деталей сложного профиля. Методические рекомендации / НИИмаш, М., 1979. - 38с.

86.Хусу А.П. и др. Шероховатость поверхностей. Теоретико-вероятностный подход / Хусу А.П., Виттенберг Ю.Р., Пальмов В.А. - М.: Наука, 1975. -343с.

87.Челищев Б.Е. и др. Автоматизация проектирования технологии в машиностроении / Челищев Б.Е.,Боброва И.В.,Гонсалес-Сабитер А. - М.: Машиностроение, 1987. - 264с.

88.Чигринец Е.Г. Совершенствование процесса сверления многослойных полимерных композитов типа «стеклопластик-титан»: дис. кандидата Технических наук: 05.02.07 / Чигринец Евгений Геннадьевич;[Место защиты: ФГБОУ ВО Донской государственный технический университет], 2016

89. Шапиро, И. И. Установка для контурного разрезания неметаллических материалов с помощью высоконапорной струи воды [Текст] / И.И. Шапиро // Станки и инструмент. - 1992. - № 9. - С. 20-22.

90.Шпилев В.В. Повышение эффективности процесса гидроабразивной резки листовых деталей путем оптимизации режимов обработки и параметров струи рабочей жидкости: . дис. канд. техн. наук: 05.02.08/ Шпилев Василий Владимирович.-Саратов, 2012. 147с.

91.Ящерицын П.И. и др. Финишная обработка деталей уплотненным потоком свободного абразива / Ящерицын П.И., Мартынов А.Н., Гридин А.Д. - Минск: Наука и техника, 1978. - 224с.

92.Abrasive-Wasserstrahlschneiden-die ideale Ergänzung zum Schneiden verschiedenster Materialien [Текст]: проспект фирмы Bystronic, 1998. - 10 с.

93.Agus, М. Abrasive perfomance in rock cutting with AWJ and ASJ [Text] / M. Agus, A. Bortolussi // Proc. 8 th Amer. Water Jet Conf., Water jet Tech. Ass. -St. Luise, 1995.-P. 31-48.

94.Arola, D. Abrasive waterjet machining of titanium alloy / D. Arola, M. Ramulu // Proc. 8th Amer. Water Jet Conf., Water Jet Techn. Ass., St. Louis.-P. 389408.

95.Arola, D. Abrasive waterjet machining of titanium alloy [Text] / D. Arola, M. Ramulu // Proc. 8th Amer. Water Jet Conf., Water Jet Techn. Ass., St. Louis.-P. 389-408.

96.Chung, Y. Prediction of geometry of the kerf created in the course of abrasive waterjet machining of materials / Y. Chung, E.S. Geskin, P. Singht // Jet Cutting Technol. 1992. - P. 527 - 541.

97.Geskin, E.S. Waterjet cutting experiments determine optimal techniques [Text] / E.S. Geskin, W.L. Chen // Glass Digest. - 1988. - P. 66 - 69.

98.Kovachevic, R. Cutting force dynamics a tool for surface profile monitoring in AWJ [Text] / R. Kovachevic, R. Mohan, Y.M. Zhang // ASME J. Eng. - 1995.-P. 340-350.

99.Louis, H. Einfuhrung in die Wasserstrahltechnologie [Text] / H. Louis Ii In. VDI Bildungswerk, BW. - 1991. - P 1 -22.

100. Ramulu, M. The influence of abrasive waterjet cutting conditions on the surface quality of graphite epoxy laminates / M. Ramulu, D. Arola // Int. J. Mach. Tools Manuf. 1994. - P. 295 -313.

101. Tamarkin M. A. The optimization of theological processes of details processing by free abrasives. - Key Engineering Materials. 2005. T. 291-292. C. 319-322.

102. Tamarkin M. A., Tishchenko E.E., Lebedenko V.G . Surface-layer quality in shot treatment., Russian Engineering Research. 2010. T. 30. № 2. C. 144-148.

103. Tamarkin M.A., Tikhonov A.A., Tishchenko E.E. Metal removal in hydroabrasive machining., Russian Engineering Research. 2014. T. 34. № 3. C. 175-177.

104. Zeng, J. Intelligent Automation of AWJ Cutting for Efficient Production [Text] / J. Zeng, J. P. Munoz // Proc. of the 12th Int. Symp on Jet Cutting Technology, BHRA. Rouen. - France, 1994. - P. 401 - 408.

105. Zeng, J. The Machinability of Porous Materials by a High Pressure Abrasive Waterjet [Text] / J. Zeng // Proc. of the Winter Annual Meeting of ASME. - 1989.-P. 37-42.

106. Zhou, G. Investigation of topography of waterjet generated surfaces [Text] / G. Zhou, M. Leu, E.G. Geskin // PED. - 1992. - Vol. 62. - P. 191 - 202.