Разработка методики оценки периода стойкости соплового насадка с целью обеспечения заданной производительности гидроабразивной резки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Тищенко, Леонид Андреевич

• Тищенко, Леонид Андреевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Тищенко, Леонид Андреевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ГИДРОАБРАЗИВНОГО РЕЗАНИЯ

1.1. Функциональные возможности и области применения технологии гидроабразивного резания

1.2. Структура гидроабразивной технологической системы

1.3. Анализ технологических параметров, определяющих производительность гидроабразивного резания

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИЗНОСА КАНАЛА СОПЛОВОГО НАСАДКА ГИДРОАБРАЗИВНОЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

2.1. Теоретическое исследование закономерностей износа

канала соплового насадка

2.2. Обобщенная математическая модель износа канала

соплового насадка

2.3. Результаты моделирования износа соплового насадка и оценка влияния износа на производительность гидроабразивного резания

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗНОСА КАНАЛА СОПЛОВОГО НАСАДКА

3.1. Определение структурных характеристик гидроабразивной струи в канале СН

3.2. Исследование износа сопловых насадков методом рентгеновской интроскопии

3.3. Исследование изменения микротвердости материала СН вследствие износа. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных по износу сопловых насадков

3.4. Исследование изменения параметров гидроабразивной струи и производительности гидроабразивного резания вследствие износа

соплового насадка

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ИНЖЕНЕРНОЙ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ПЕРИОДА СТОЙКОСТИ СОПЛОВОГО НАСАДКА И КОМПЛЕКТОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ГИДРОАБРАЗИВНОГО РЕЗАНИЯ

4.1 Апробация инженерной методики

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методики оценки периода стойкости соплового насадка с целью обеспечения заданной производительности гидроабразивной резки»

ВВЕДЕНИЕ

Одной из основных задач в стратегии инновационного развития России на период до 2020 года является повышение конкурентоспособности отечественной продукции в различных отраслях промышленности.

Решение данной задачи требует перехода на более эффективные технологии в различных отраслях обрабатывающей промышленности с целью постоянного обновления ассортимента изделий, изготавливаемых из широкой номенклатуры материалов, имеющих различные физико-механические свойства.

Одной из ключевых технологий, позволяющей модернизировать существующие производственные процессы на предприятиях машиностроительной отрасли является резание гидроабразивной струёй, формируемой в режущей головке технологической системы (ТС). Рассматриваемая технология обладает широкими функционально-технологическими возможностями и применяется в различных отраслях машиностроения.

На сегодняшний день, в рамках совершенствования данной технологии выполнены работы, направленные на исследование физических явлений, протекающих в зоне резания и определение рациональных параметров проточной части гидроабразивного агрегата, при которых достигается эффективное преобразование гидравлической мощности. Рядом авторов предложены математические модели, устанавливающие взаимосвязь энергетических параметров гидроабразивной струи с выходными технологическими показателями процесса обработки.

Вместе с тем, в настоящее время в рекомендациях по проектированию технологического процесса (ТП) гидроабразивного резания (ГАР) не учитывается ухудшение режущих свойств гидроабразивной струи, а как следствие снижение производительности процесса обработки в результате износа соплового насадка (СН) (элемент, в котором происходит окончательное форми-

рование гидроабразивной струи с заданными энергетическими характеристиками).

Для обеспечения заданной производительности ГАР важно определить момент, когда СН уже не может выполнять своего функционального назначения, и необходима его замена. На сегодняшний день отсутствуют расчетные методы, устанавливающие связь режимов ГАР и материала СН с износом последнего, и позволяющие, не прибегая к экспериментам, определить период стойкости СН.

В соответствии с этим, решение вопросов, связанных с оптимизацией процесса гидроабразивной обработки становится невозможным без учета закономерностей износа СН.

Во многом, это определяется тем, что на сегодняшний день нет систематизированных данных по механике движения гидроабразивной струи в канале СН и особенностях его разрушения, позволяющих сформировать физическую картину формирования волнообразного профиля износа СН.

В этой связи, представляется актуальной, имеющей важное научное и практическое значение работа, направленная на разработку методики оценки периода стойкости СН с целью обеспечения заданной производительности ГАР.

Цель диссертационной работы

Целью диссертационной работы является разработка методики оценки периода стойкости СН для обеспечения заданной производительности ГАР.

Основные задачи исследования

Для достижения поставленной в диссертационной работе цели необходимо решить ряд задач:

1. Провести анализ экспериментальных данных по износу канала СН с различным временем наработки с целью получения информации об особенностях и механизмах его разрушения;

2. Исследовать процесс формирования гидроабразивной струи в режущей головке оборудования ГАР с целью построения адекватной математической модели износа СН;

3. Разработать алгоритм и обобщенную математическую модель, позволяющую прогнозировать износ СН из различных материалов при варьировании технологических режимов, а также оценивать степень влияния износа СН на производительность технологического процесса гидроабразивной обработки;

4. Сопоставить теоретические данные по износу СН с экспериментальными, оценить адекватность построенной математической модели;

5. Разработать инженерную методику, позволяющую оценивать период стойкости СН на основании математической модели прогнозирования износа канала СН, а так же формировать облик комплекта сопловых насадков для обеспечения заданной производительности технологического процесса гидроабразивной обработки

Методы исследований

В работе использовались фундаментальные и прикладные положения технологии машиностроения, механики сплошной среды (разделы: гидродинамика, теория напряженного и деформированного состояния, теория пластичности) и численных методов с использованием специализированных средств ЗБ-моделирования. Экспериментальные исследования проводились с использованием стандартного и специального оборудования: установки для гидроабразивной резки материалов, установки для радиографии и томографии на тепловых нейронах (РНЦ «Курчатовский институт»), электронного микроскопа, датчика силы и др.

Научная новизна

1. Определена физическая сущность процессов, обуславливающих формирование волнообразного профиля износа канала СН, в основе которой ле-

жат особенности сверхзвукового режима течения гидроабразивной струи й усталостный механизм разрушения материала СН.

2. Разработаны алгоритм и обобщенная математическая модель прогнозирования износа СН на основании гидродинамических, прочностных и усталостных численных расчетов, где изменение во времени профиля износа СН (изменение диаметра канала СН от продольной координаты) системно связано с технологическими параметрами процесса ГАР (рабочее давление воды и расход абразива) и характеристиками материала СН.

3. На основании результатов математического моделирования и экспериментальных исследований определена степень влияния технологических режимов и материала СН на износ последнего, сопровождающийся снижением производительности ГАР. Установлено, что доминирующее влияние на интенсивность износа СН оказывает рабочее давление воды.

Практическая значимость работы

1. Разработана и апробирована в производственных условиях инженерная методика, позволяющая оценивать период стойкости СН из различных конструкционных материалов при различных технологических режимах ГАР, тем самым определять момент, когда СН уже не может выполнять своего функционального назначения и необходима его замена.

2. Предложенная методика позволяет осуществлять формирование облика комплекта сопловых насадков, обеспечивающего заданную производительность технологического процесса ГАР.

Достоверность и обоснованность научных положений и выводов, представленных в диссертационной работе автором, подтверждена удовлетворительным согласованием расчетных и экспериментальных данных, а также практическим использованием полученных результатов в производственных условиях.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Обобщенная математическая модель, позволяющая прогнозировать износ СН при различных технологических режимах ГАР;

2. Результаты математического моделирования и экспериментальных исследований, позволяющие определить степень влияния технологических режимов и материала СН на износ последнего;

3. Инженерная методика, позволяющая оценивать период стойкости СН из различных конструкционных материалов при различных технологических режимах ГАР и формировать облик комплекта СН с целью обеспечения заданной производительности ГАР.

Личный вклад

Автором выполнен анализ современного состояния проблемы обеспечения заданной производительности технологического процесса ГАР, на основании которого показана необходимость изучения процесса неравномерного износа СН, ответственного за выходные параметры обработки. Обоснована актуальность разработки методики оценки стойкости СН. Выполнены теоретические и экспериментальные исследования особенностей течения многокомпонентного потока (гидроабразивной струи) в канале СН, на основании которых определена сущность физических процессов, обуславливающих формирование волнообразного профиля износа канала СН. Разработаны алгоритм и математическая модель, позволяющая прогнозировать износ СН из ряда конструкционных материалов при варьировании технологических режимов обработки, а так же оценивать степень влияния износа СН на производительность технологического процесса ГАР. Разработана инженерная методика и программно-методическое обеспечение, позволяющее на базе математической модели прогнозирования износа СН оценивать период стойкости последнего. Все результаты диссертационной работы получены лично автором или при его непосредственном участии в результате проведения экспериментальных и расчетных работ. Во всех необходимых случаях заимствования чужих результатов в диссертации приведены ссылки на литературные источники.

Апробация результатов работы. В ходе выполнения диссертационной работы результаты исследования докладывались и обсуждались:

- на научных семинарах кафедры технологии приборостроения ФГБОУ ВПО МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 2010-2013 гг.;

- на 23-ей Международной инновационно-ориентированной конференции молодых ученых и студентов. Москва, 2011.

- на конференции Современные научные достижения - 2012, Прага,

2012.

Реализация и внедрение результатов работы.

Основные результаты диссертационной работы были реализованы в рамках НИР и ОКР, проводимых в НИИ «Конструкционные материалы и технологические процессы», НИИ «Энергомашиностроение» ФГБОУ ВПО им. Н.Э. Баумана, в учебном процессе ФГБОУ ВПО им. Н.Э. Баумана, использованы на заводе ракетно-космического приборостроения ОАО «Российские космические системы» а также рекомендованы к внедрению в ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнева», что подтверждено соответствующими актами.

Публикации. Основное содержание работы отражено в 7 публикациях, из которых 5 в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка используемой литературы и приложений. Содержит 149 страниц, в том числе 95 иллюстраций и 12 Таблиц.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ГИДРОАБРАЗИВНОГО РЕЗАНИЯ

1.1. Функциональные возможности и области применения технологии гидроабразивного резания

В настоящее время задачей первостепенной важности для машиностроительной отрасли является модернизация существующих, а также разработка и производство качественно новых образцов техники, в том числе специального назначения, удовлетворяющих современным условиям рыночной экономики. Необходимо отметить, что стратегия модернизации образцов техники направлена в большей степени на ужесточение требований к эксплуатационным параметрам ответственных деталей на ряду с уменьшением их себестоимости.

Это обстоятельство предопределяет существенное расширение номенклатуры используемых материалов, применение технологий, характеризующихся высокими показателями производительности, качества обработки, а также ресурсо- и энергосбережением. Согласно данным [1] из общего числа типоразмеров более 50% номенклатуры составляют сложнопрофильные детали, при производстве которых используются различные механические методы обработки (резка ленточными пилами, фрезерование, сверление на станках с ЧПУ и др.).

Требования по увеличению толщины листа заготовки, снижению температурных и силовых деформаций заготовки, а также применение светоотражающих материалов ограничивают в некоторой степени возможности использования методов лазерного и механического резания. При этом, как правило, необходима последующая обработка контуров детали, время выполнения которой зачастую может превышать время разделения материала [2].

Использс^ние труднообрабатьшаемых материалов, характеризующихся комлексом специальных физико-механических свойств (высокой механической прочностью, высокой усталостной долговечностью, жаропрочностью, коррозионной и кавитационной стойкостью и другими свойствами) в значительной степени повышает надежность деталей машин, однако на ряду с этим снижает технологичность обработки резанием, что подтвержается работами Куприянова В.А., Шашурина В.Д., Тарасова В.А. и др. Это связано в первую очередь с интенсивным изнашиванием режущего инструмента [2, 3, 9, 21] обусловленным воздействием на режущие кромки высоких температур и больших давлений.

Таким образом, становится очевидной необходимость разработки и применения новых высокоэффективных, материало- и энергосберегающих технологий, обеспечивающих высокие показатели производительности и качества резания толстолистовых материалов широкой номенклатуры. Одной из технологий, удовлетворяющих приведенным выше требованиям, является резка гидроабразивной струей, формируемой в режущей головке гидроабразивной технологической системы (ТС) [2].

В настоящее время технологии гидроабразивного резания (ГАР) неметаллических и композиционных материалов, тугоплавких, жаропрочных и титановых сплавов, конструкционной керамики, все шире применяемых в современном машиностроении, продемонстрировали высокую конкурентоспособность по сравнению с механическим, лазерным, плазменным и другими высокотехнологичными видами резания [4].

Теоретические и практические исследования процесса ГАР различных материалов выполняются с конца 50-х годов 20 века как в СССР так и за рубежом [4]. Способ гидроабразивной обработки материалов впервые запатентовали в США (фирма McCartney Manufacturing's), промышленное внедрение рассматриваемого способа обработки осуществлено в 1971 для раскроя материалов на предприятии Alton Box Board Со. В настоящее время ведущими производителями гидроабразивного оборудования являются «КМТ waterjet

group» (США), «Omax» (США), Water Jet Sweden (Швеция), ANT (Германия), «ООО Грот-центр» (Россия), ООО «Робокон» (Россия), ООО «Савеловский машиностроительный завод» (Россия) и др.

Сущность метода гидроабразивной обработки заключается в разрушении (эрозии) материала вследствие воздействия быстроизменяющегося поля местных напряжений [6,7], возникающего вследствие ударного воздействия абразивных частиц, имеющих высокую продольную скорость и струи воды высокого давления.

На Рис. 1.1. приведена схема процесса гидроабразивной обработки материала. Производительность ГАР, характеризующаяся съемом материала детали в единицу времени варьируется путем изменения технологических режимов, основными из которых являются рабочее давление воды, расход абразивных частиц, скорость подачи режущей головки и её положение по высоте, угол наклона режущей головки. Увеличение рабочего давления воды, формируемого насосной станцией, влечет за собой увеличение скорости течения воды, а как следствие и скорости абразивных частиц.

Рис. 1.1. Схема процесса гидроабразивной обработки материала Более подробное исследование механизмов разрушения обрабатываемого материала, выбора режимов обработки приведено в [2-5, 10, 18, 20-21, 60, 71]. Не маловажным обстоятельством является то, что при гидроабразивной обработке практически отсутствует изменение внутренней структуры материала на кромках реза и по глубине материала (в частности при гидроабразивном фрезеровании).

Обрабатываемый материал

Гидроабразь

Струефс

о

Применение гидроабразивного метода в большинстве случаев позволяет:

- увеличить производительность обработки различных материалов;

- уменьшить или полностью исключить пригоночные работы при выполнении сборочных и сварочных операций;

- снизить затраты на обеспечение экологической чистоты технологического процесса за счет исключения вредных выбросов в окружающую среду.

Следует также отметить, что при применении гидроабразивного метода обработки не изменяются физико-механические свойства обрабатываемых поверхностей а получаемые детали зачастую не требуют дальнейшей механической обработки, что позволяет использовать рассматриваемый метод в качестве финишной операции [2].

В сравнении с технологией обработки материалов водяными струями высокого давления, гидроабразивный метод обладает следующими преимуществами: увеличение производительности обработки широкой номенклатуры материалов в несколько раз при неизменном рабочем давлении воды; для получения одинаковой глубины реза при применении абразивных частиц необходимо меньшее значение рабочего давления воды, что позволяет увеличивать срок службы уплотнительных элементов насосной станции.

Рассматриваемая технология имеет широкие функциональные возможности, среди основных операций, выполняющихся гидроабразивным методом можно отметить следующие: раскрой листовых материалов, формирование сложнопрофильных контуров, провивка отверстий, фрезерование пазов, точение и др. (Рис. 1.2.) [2].

Гидроабразивный метод обработки нашел широкое применение в ракетно-космической отрасли для обработки специальных материалов, таких как жаропрочные сплавы, предназначенные для элементов силового набора разгонного блока, конструктивных элементов воздушных судов из титановых сплавов и композитных материалов. Также он успешно применяется для об-

работки большинства известных материалов, таких как углеродистые и нержавеющие стали, алюминиевые и бронзовые сплавы, стеклотекстолит, керамика, пластмассы, резина и др.

а)

б)

в)

г)

Д)

е)

ж)

и)

з)

Рис. 1.2.

Объекты, изготавливаемые с применением ГАР: а) элементы двигателя; б) нервюра крыла; в) кронштейн оси; г) элементы силового набора разгонного блока; д) элемент остекления кабины самолета; е) уплотнительное кольцо; ж) элементы корпусов РЭА; з) монтажные платы для РЭА; и) пластины магнитопровода трансформаторов Для предприятий, связанных с обработкой токсичных материалов (асбест, стекловолокно) применение ГАР позволяет снижать концентрации

вредных паров и пыли в воздухе, тем самым обеспечивать безопасность труда и снижать вероятность возникновения профессиональных заболеваний персоонала.

Среди принципиальных технологических преимуществ ГАР, определяющих его высокую эффективность можно отметить следующие:

- возможность резания широкой номенклатуры материалов, в том числе пакетная резка;

-минимальные температурная и силовая деформации детали при обработке;

- возможность резать материалы толщиной до 350 мм с шириной реза 0,5 мм.

-экологическая безопасность.

Основы конструкторско-технологического обеспечения процесса резания материалов гидроабразивной струей были заложены рядом известных отечественные и зарубежные ученых, среди них: P.A. Тихомиров, В.Г.Мерзляков, Ю.С. Степанов, Г.В. Барсуков, В.А. Тарасов, A.A. Барзов, A.A. Шубняков, A.J1. Галиновский, В.А. Бреннер, В. Д. Шашурин, А.Б. Жабин, P.A. Кузьмин, С.С. Шавловский Ю.Е. Ерухимович, E.H. Петухов, И.И. Шапиро, М. Hashish, R. Kovacevic, A. Momber, J. Wiedemeier, E. Geskin, R. Mohan, M. Ramulu, J. Zeng, Hua Liu и др.

1.2. Структура гидроабразивной технологической системы

——Гидроабразивная технологическая—система (ТС), позволяющая---

реализовывать различные технологические операции состоит из следующих основных элементов: раскройный стол, насосная станция и устройство перемещения режущей головки (либо заготовки) [2].

Рассмотрим более подробно состав гидроабразивной ТС согласно структурной схеме, приведенной на Рис. 1.3. Основными элементами ТС, обеспечивающими преобразование гидростатического давления рабочей

жидкости в скоростной напор, увлекающий частицы абразива, являются блок высокого давления, система подачи абразива и режущая головка.

1одача воды

охлаждение)

маслопровод

Мультипликатор Вода под высоким давлением

Аттенюатор

Струеформирующее , сопло

УЧПУ

Устройство управления

Гидроабразивная струя Обрабатываемая деталь

Раскройный стол

Улавливатель струи

Рис. 1.3. Структурная схема гидроабразивной ТС Согласно [8,9] процесс гидроабразивной обработки состоит в следующем.

Вода от мультипликатора (гидромультипликатора) под высоким давлением транспортируется через трубопровод высокого давления, соединенный с перемещающейся относительно обрабатываемого материала со скоростью V„ режущей головке, отстоящей от обрабатываемой поверхности на расстоянии 10 [9]. Проходя через струеформирующее сопло с диаметром отверстия с(0, высокоскоростная струя вода истекает в смесительную камеру, куда поступа-

ет и абразив с определенной зернистостью. В смесительной камере происходит «захват» частиц абразива высокоскоростной струёй воды, вследствие чего частицы приобретают начальную осевую скорость, на ряду с этим совершая скачки между внутренней поверхностью смесительной камеры и струей воды (Рис.1.5.).

У^л подключения трубопровода высокого давления

\ /

Рис. 1.4. Эскиз режущей головки СЕЫТЕЯЫЫЕ 100 (Германия) Далее, многокомпонентный поток проходит через сопловой насадок (в некоторых зарубежных и отечественных источниках упоминается как фокусирующая трубка) длиной ЬСн, диаметром Осн и коэффициентом расхода ц.

Рис. 1.5. Процесс смешивания воды и абразива В СН абразивные частицы разгоняются и на срезе СН приобретают скорость, близкую к скорости струи воды. С этой скоростью абразивные частицы воздействуют на обрабатываемую поверхность, вызывая разрушение последней. Таким образом, завершается процесс формирования гидроабразивной струи в режущей головке гидроабразивной ТС.

1.3. Анализ технологических параметров, определяющих производительность гидроабразивного резания

Производительность процесса гидроабразивной обработки различных конструкционных материалов является функцией следующих групп переменных величин [2, 5, 9,20].

К первой группе относятся физико-механические свойства абразивного материала а также обрабатываемого материала. Эти свойства характеризуют сопротивляемость обрабатываемого материала разрушению. Ко второй группе относятся величины, характеризующие энергетические параметры гидроабразивной струи - давление истечения, осевая скорость абразивных частиц на срезе СН, определяемая в основном рациональным выбором геометрических параметров элементов режущей головки. К третьей группе относятся величины, определяющие объем разрушаемого материала в единицу времени, условия и характер воздействия струи на обрабатываемый материал: скорость перемещения режущей головки относительно материала, толщина обрабатываемого материала и ширина реза, угол встречи струи с материалом, количество проходов п, концентрация абразивных зерен, частота пульсации давления истечения струи или частота импульсов при выбросе водяных столбиков жидкости и т.д.

Производительность процесса ГАР при одинаковых физико- механических свойствах абразивного материала, обрабатываемого материала и одних и тех же условиях струеобразования и воздействия струи на материал определяется объемом разрушаемого в зоне резания материала в единицу времени, т.е. определяется толщиной обрабатываемого материала, шириной реза и величиной подачи материала относительно струи [20].

Анализ работ Тихомирова P.A., Барсукова Г.В., Яблуновского Я.Ю., Барзова A.A., Шашурина В.Д. и др. позволил определить, что основными параметрами гидроабразивной ТС, влияющими на производительность технологического процесса обработки (согласно диаграмме, приведенной на Рис.1.6.), являются свойства абразивного материала, параметры гидростан-

ции а так же геометрические параметры проточной части режущей головки, определяющие формирование гидроабразивной струи с заданными энергетическими параметрами.

Рис. 1.6.

Диаграмма причинно-следственного анализа проблемы обеспечения

производительности ГАР Рассмотрим более подробно основные факторы, влияющие на производительность гидроабразивного резания.

Анализ литературных источников [2, 5, 9, 20] показал, что наиболее часто используют абразивные материалы, физико-механические свойства которых приведены в таблице 1 [2, 5].

Абразивные материалы подвергаются переработке по различным технологическим схемам, таким как дробление, измельчение, различные виды обогащения, термическая обработка, рассев, либо гидравлическая или пневматическая классификация.

В результате получаются зерно или порошок требуемой крупности (размера) [2].

Таблица 1.

Физико-механические свойства абразивных материалов

Материал Твёрдость по шкале Мооса Плотность, г/см3 Микротвёрдость, ГПа Механическая прочность, Н Абразивная способность, г Режущая способность, г/мин Насыпная плотность, г/см3 Температура устойчивости, °С

Зернистость

25 16 М40 40 16

Алмаз искусственный 10 3,47... 3,56 84,4... 98,1 14,7... 55,9* 0,094... 0,248 3,5... 4,4* - - 700... 800

Эльбор 9,8... 10 3,45... 3,49 78,5... 98,1 7,6...9,0 0,116... 0,146 0,065 1,45 1,33... 1,67 1400... 1500

Карбид бора 9,3 2,48... 2,52 39,2... 48,5 - 0,100... 0,112 - 0,050 1,04 700... 800

Карбид кремния 9,2

Зелёный 3,15... 3,25 32,4... 35,3 11,0... 14,7 0,09 0,06 1,54 1,46 1300... 1400

Чёрный 3,15... 3,25 32,4... 35,3 11,0... 14,7 0,09 0,057 1,48 1,40 1300... 1400

Электрокорунд 9,0... 9,1

Нормальный 3,85... 3,95 18,9... 19,6 8,8... 10,7 0,050... 0,058 0,036 1,83 1,76 1250... 1300

Белый 3,90... 3,95 19,6... 24,5 8,8... 10,4 0,040... 0,051 0,031 1,83 1,72 1700... 1800

Хром-титанистый 3,95... 4,00 19,6... 22,6 10,3... 10,8 0,050... 0,058 - 1,89 1,77 1750... 1850

Циркониевый 4,05... 4,15 22,6... 23,5 589* - - 1,95 - 1900... 2000

Монокорунд 9,0 3,94... 4,00 22,6... 23,8 11,7... 13,7 0,050... 0,060 - 1,91 1,99 1700... 1 800

Сферо-корунд 9,0 3,90... 3,95 19,6... 20,9 1,0... 4,0 - - 0,94 - 1700... 1800

Алмаз естественный (природный) 10,0 3,48... 3,56 98,4 - 0,473 - - - 700... 800

Корунд 9,0 3,90... 4,12 17,7... 23,5 5,5... 13,7 0,069... 0,076 0,032 - 1,54... 1,85 1700... 1800

Полигоны распределения величин размеров абразивных зерен в зависимости от номера зернистости приведены в [21].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Тищенко, Леонид Андреевич, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Васильев В.П. Организация производства в условиях рынка. М.: Машиностроение, 1993. 368 с.

2. Барсуков Г.В. Повышение эффективности гидроабразивного резания на основе дискретного регулирования состояний технологической системы: Дис. ... док. техн. наук. Орел. 2006. 411 с.

3. Баранчиков В.И.,Тарапанов A.C., Харламов Г.А.. Обработка специальных материалов в машиностроении. Справочник. Серия: Библиотека технолога. М.: Машиностроение, 2002.264 с.

4. Барзов A.A., Галиновский A.JL Технологии ультраструйной обработки и диагностики материалов. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2009. 246 с.

5. Билик Ш.М. Абразивно-жидкостная обработка металлов. М.: НТИМЛ, 1960. 198 с.

6. Шапиро И.И. Установка для контурного разрезания неметаллических материалов с помощью высоконапорной струи воды // Станки и инструменты. 1992. № 9. С. 20-22.

7. Полежаев Ю.В. Процесс установления эрозионного разрушения преграды при многократном соударении с частицами // Инженерно-физический журнал. 1979. № 3. С. 389-392.

8. Шубняков A.A. Обоснование рациональных параметров гидроабразивного агрегата для резания горных пород и других твердых материалов: Дис. ...канд. техн. наук. Москва. 2006. 178 с.

9. Григорьева E.H. Разработка метода расчета эрозии при фрезеровании горных пород гидроабразивным инструментом: Дис. ...канд. техн. наук. Тула. 2005. 157 с.

10. Петухов E.H., Кравченко Д.В., Сальников С.К. Разработка технологии разрезки труднообрабатываемых материалов сверхзвуковыми абразивно-жидкостными струями // Производственные технологии. 1999. Вып. 2. С. 53 -54.

11. ГОСТ 3647-80. Материалы шлифовальные. Классификация. Зернистость и зерновой состав. Методы контроля. Введ. 1980-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1980.

12. Agus М., Bortolussi A. Abrasive perfomance in rock cutting with AWJ and ASJ // Proc. 8-th American Water Jet Conference. St. Louis, 1995. P.31-48.

13. Agus M. Abrasive-Rock interaction in AWJ cutting ASJ // Jetting Technology. London: Mechanical Publication. 1996. P. 509 -520.

14. Шафрановский И.И. Кристаллография в СССР 1917-1991. М.: Наука, 1996. 192 с.

15. Wadell Н. Sphericity and raundness of rock particles // Journal of Geology. LaPalma, 1933. P.316-331.

16. Heywood H. Numerical definition of particle size and shape. // Chemistry Industry. Cambridge, 1933. P. 149 - 154.

17. Laurinat A. Trennen von Verbundwerksstoffen mit Wasserabrasivstrahlen // Verein Deutscher Ingenieure. Berlin. 1992. № 965. S. 155 -179.

18. Елфимов В.М.Разработка методики выбора технологических режимов гидроабразивной резки материалов и конструкций по технико-экономическому критерию: Дис. ...канд. тенх. наук. Москва. 2013. 146 с.

19. Тарасов В.А., Галиновский А.Д., Елфимов В.М. Эрозионное изнашивание обрабатываемой поверхности при циклическом нагружении потоком абразивных частиц // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2008. С.163-174.

20. Яблуновский Я.Ю. Повышение эффективности гидроабразивной обработки нам основе учета энергии двухфазной режущей струи: Дис. ...канд. техн. наук. Рыбинск. 2012. 142 с.

21. Исупов М.С. Разработка и исследование технологии струйно-абразивной финишной обработки: Дис. ...док. техн. наук. Ижевск. 2006. 362 с.

22. Виноградов В.Н., Сорокин Г.М., Колокольников М.Г. Абразивное изнашивание. М.: Машиностроение, 1990. 224 с.

23. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. М.: Наука, 1984. 717 с.

24. Van Dijk Р J. Acoustics of Two-Phase Pipe Flows. Enschede: University of Twente. 2005. P 144.

25. Волков K.H., Емельянов B.H. Газовые течения с массоподводом в каналах и трактах энергоустановок. М.:ФИЗМАТЛИТ, 2011.464 с.

26. Чан Динь Тхань. Исследование высокоскоростного взаимодействия деформируемых твердых тел: Дис. ...канд. техн. наук. Санк-Петербург. 2008. 157 с.

27. Власов A.B. Основы теории напряженного и деформированного состояния: Учебное пособие. М.: МГТУ им Н.Э. Баумана, 2006. 83 с.

28. Алимов О.Д., Манжосов В.Н., Еремьянц В.Э. Удар. Распространение волн деформаций в ударных системах. М.: Наука, 1985. 358 с.

29. Гольдсмит В. Удар, теория и физические свойства соударяющихся тел: Пер. с англ. М.: Изд-во литературы по строительству, 1965. 449 с.

30. Ильюшин A.A., Ленский B.C. Сопротивление материалов. М.: Физмат-гиз, 1959. 371 с.

31. Левитас В.И. Большие упругопластические деформации материалов при высоком давлении. Киев: Наукова Думка, 1987. 232 с.

32. Майборода В.П., Кравчук A.C., Холин H.H. Скоростное деформирование конструкционных материалов. М.: Машиностроение, 1986. 260 с.

33. Поздеев A.A., Трусов П.В., Няшин Ю.И. Большие упругопластические деформации: теория, алгоритмы, приложения. М.: Наука, 1986. 232 с.

34. Савенков Г.Г. Механизмы деформации и разрушения пластичных и твердых тел при высокоскоростном взаимодействии: Дис. .. .докт. техн. наук. Санкт-Петербург. 2003. 374 с.

35. Филиппов А.П., Кохманюк С.С., Янютин Е.Г. Деформирование элементов конструкций под действием ударных и импульсных нагрузок. Киев: Наукова Думка, 1978. 183 с.

36. Hallquist, John О. LS-DYNA theoretical manual. Livermore: Livermore Software Technology Corporation, 2006. 680 p.

37. Александров А.В. Сопротивление материалов: Учеб. для вузов / Под ред. А.В. Александрова. М.: Высшая школа, 2003. 560 с.

38. LS-DYNA keyword users manual, Version 970. Livermore: Livermore Software Technology Corporation, 2003. 1490 p.

39. Когаев, В.П. Расчеты на прочность при напряжениях переменных во времени. М.: Машиностроение, 1993. 364 с.

40. Павлов, П.А. Основы инженерных расчетов элементов машин на усталость и длительную прочностью. JL: Машиностроение, 1988. 321 с.

41. Форрест, П. Усталость металлов. М.: Машиностроение, 1968. 352 с.

42. Когаев В.П., Махутов Н.А., Гусенков А.П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность. М.: Машиностроение, 1985. 563 с.

43. Эрозия / А. Эванс [и др.]. М.: Мир, 1988. 464 с.

44. Спринжер Дж. С. Эрозия при воздействии капель жидкости / Пер. С.В. Челомей. М.: Машиностроение, 1981. 200 с.

45. CFD Simulation of Flow in an Abrasive Water Suspension Jet: The Effect of Inlet Operation Pressure and Volume Fraction on Skin Friction and Kinetic Energy / D. Deepak // Mechanical Engineering. Manipal (India), 2012. P. 8 - 14.

46. Folkes J. Waterjet an innovation tool for manufacturing // Journal of Materials Processing. Warsaw, 2009. Volume 209. P. 6181-6189.

47. Anand D., Katz J. Prevention of nozzle wear Abrasive Water Suspension Jets (AWSJ) using porous lubricated nozzles // Journal of Tribology. Baltimore, 2003. Volume 125. P. 168-180.

48. Nanduri M., Taggard D.G., Kim T.J. The effects of system and geometric parameters on abrasive water jet nozzle wear // International Journal of Machine Tools and Manufacture. New Jersey, 2002. Volume 42. P.615-623.

49. Hu G., Zhu W., Yuan J. Numerical simulation and experimental study of liquid-solid two-phase flow in nozzle of DIA jet // In Proceeding of the 6th IEEE International Conference on Industrial Informatics. Shanghai, 2008. P.1700-1705.

50! Gandhi B.K., Singh S. N., Seshadri V. Stude of the parametric dependence of erosion wear for the parallel flow of solid-liquid mixtures // Tribology International. New Delhi, 1999. Volume 32. P. 275-282.

51. ANSYS CFX - Solver Modeling Guide. Livermore, 2010. P. 572.

52. Mashayek F., Pandya R.V.R. Analytical description of partical/droplet-laden turbulent flows // Progress in Energy and Combustion Science. Warsaw, 2003. Volume 29. P. 329-378.

53. Ye J., Kovacevie R. Turbulent solid-liquid flow through the nozzle of pre-mixed abrasive water jet cutting systems // Institute of Mechanical Engineering. Dallas, 1999. Volume 213. P. 59-67.

54. Газодинамика двухфазных сред / M.E. Дейч [и др.]. М.: Энергоиздат, 1997. 267 с.

55. Yazici S., Summers D. A. The investigation of DIAJET cutting of granite // In Proceedings of 5th American Water Jet Conference. Toronto, 1989. P. 343-356.

56. A. Laurinat, H. Louis, G. Tebbing. Premixed abrasive water jets — the influence of important parameters // Jet Cutting Technology. Dordrecht, 1992. P. 577-591.

57. A. Tazibt, F. Parsy, A. Schmitt. Hydrodynamic Investigations and Prediction of Abrasive Acceleration Process in Abrasive Water Jet Cutting// Jet Cutting Technology - Proceedings of 12-th International Conference. Rouen, 1994. P. 67-80.

58. Momber A. Energy Transfer During the Mixing of Air and Solid Particles into a High-Speed Waterjet: an Impact-Force Study // Experimental Thermal and Fluid Science. Duisburg, 2001. Volume 25. P. 31-41.

59. Swanson R. К., M. Kilman, S. Cerwin. Study of Particle Velocities in Water Driven Abrasive Jet Cutting// Proceedings of the Fourth U.S. Water Jet Conference. Berkeley, 1987. Volume 1. P. 163-171.

60. Суворов А.А., Тихомиров Р.А., Петухов Е.Н. Аналитическое определение производительности струйной абразивно-жидкостной обработки полимерных материалов // Известия вузов. Москва 1980. Серия Машиностроение. № 12. С. 134-138.

61. Шалаев В.А., Шашурин В.Д. Усталостная прочность сварных соединений при механической обработке // Известия вузов. Машиностроение. 2001. №5. - С.35-38.

62. Zhengui Yao, Jacob J. Stiglich, Т. S. Sudarshan. Nano-grained Tungsten Carbide-Cobalt (WC/Co) // Materials Modification Inc. Virginia, 2005. P. 1-27.

63. Dattatraya P., Dennis E. Shock equation of state and dynamic strength of tungsten carbide // American Institute of Physics. Cambridge, 2002. P. 783-786.

64. Pierre-Jean Cunat, Stainless steel properties for structural automotive applications // Metal Bulletin Internaitonal Automotive Materials Conference. Cologne, 2000. P. 1-10.

65. Отработка способа моделирования повреждения лопатки вентилятора биомассой на основе бессеточного метода сглаженных частиц / М.Ш. Нихам-кин [и др.]. // Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника. Пенза, 2012. № 32. С. 7-24.

66. 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.

67. Гидрорезание судостроительных материалов / Р.А. Тихомиров [и др.]. JL: Судостроение, 1987. 164 с.

68. Hashish, М. Turning, milling, and drilling with abrasive-waterjets. // 9-th Internation Symposium on Jet Cutting Technology. Sedai, 1988. P. 113-131.

69. Lagumbay R.S. Modeling and Simulation of Multiphase/Multicomponent Flows: PhD dissertation. Kensington. 2006. P. 150.

70. Momber A., Koväcevic, R. Principles of Abrasive Waterjet Machining. Springer-Verlag, London, 1998. P. 376.

71. Shunli X. Modelling the Cutting Process and Cutting Performance in Abrasive Waterjet Machining with Controlled Nozzle Oscillation: PhD dissertation. Brisbane. 2006. P. 222.