К вопросу энергетической эффективности процесса резания коррозионно-стойких сталей с опережающим пластическим деформированием

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 621.9. 014
Ю. Н. Полянчиков, Д. В. Крайнев, П. А. Норченко, А. Р. Ингеманссон, Д. С. Токарев
К ВОПРОСУ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИХ СТАЛЕЙ С ОПЕРЕЖАЮЩИМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ
Волгоградский государственный технический университет E-mail: techmash@vstu. ru
Резание с опережающим пластическим деформированием во всех случаях не приводит к увеличению энергетических затрат на обработку, а при определенных условиях имеет место их сокращение.
Ключевые слова: резание, энергетическая эффективность, энергозатраты, опережающее пластическое деформирование (ОПД).
Cutting with advanced plastic deformation in all cases does not lead to an increase in energy costs for processing, and under certain circumstance we have to reduce them.
Keywords: cutting, energy efficiency, energy costs, advancing plastic deformation (APD).
В числе факторов, составляющих себестоимость продукции металлообрабатывающего производства, весьма значительную часть в удельном весе составляют расходы на электроэнергию. При этом наибольшее количество электроэнергии расходуется на осуществление процесса резания металла. Применительно к обработке заготовок на токарных станках наиболее энергоемким является привод главного движения — вращения заготовки. Известно, что потребляемая в процессе резания мощность определяется следующим образом:
N = (Р ¦*9/(1020−60), (1)
где Р — сила резания- V- скорость резания.
Скорость резания назначается, исходя из оптимизационных или иных критериев и всегда является величиной, определяющей параметры технологической операции. А сила резания является величиной производной от ряда факторов. Очевидно, что энергосбережение возможно лишь посредством влияния на факторы, определяющие силу резания.
С точки зрения процесса резания металла, сила резания есть показатель удельной работы по отделению стружки от заготовки, то есть по разрушению части металла заготовки. Как отмечено в ряде работ, удельная энергия разрушения металла прямо пропорциональна склонности его к наклепу. То есть, чем более склонен материал упрочняться в результате пластического деформирования, тем большая энергия требуется для осуществления процесса резания, так как любой процесс резания состоит из двух стадий — поверхностного упрочнения до некоторой критической величины внутренней энергии и собственно разрушения металла. При
этом энергозатраты на упрочнение металла могут достигать величин в 2,0−2,5 раза больших, чем затраты на его разрушение. Наиболее остро эта проблема проявляется в случае обработки коррозионно-стойких сталей.
В работе [4] установлено, что значительная часть энергии пластической деформации не задерживается в деформируемом элементе, выделяясь в виде тепла, и лишь незначительная часть задерживается в нем, повышая его внутреннюю энергию. При этом отмечено также, что накопление происходит до некой предельной величины, после чего происходит разрушение металла.
Как отмечено в работе [3], в соответствии с первым началом термодинамики, внешнее воздействие может быть механическим или тепловым. Тело считается разрушенным, если хотя бы в одном его локальном объеме плотность внутренней энергии возросла до критического значения. Удельная потенциальная энергоемкость обрабатываемого материала в объеме, подвергнутом воздействию, определяется как:
А^ = [м] -мо = НТ + ЬТ, (2)
где [и] - предельный (критический) уровень плотности внутренней энергии- мо — начальный уровень плотности внутренней энергии- Нт -удельная теплоемкость плавления материала- - скрытая теплота плавления материала.
При этом очевидно, что начальный уровень плотности внутренней энергии мо связан с величиной внутренней энергии системы и, что позволяет говорить о прямой связи между энергетическим состоянием системы и процессом разрушения вне зависимости от вида воздействия.
Как отмечено в работе [5], сущность резания с опережающим пластическим деформированием материала срезаемого слоя состоит в совмещении двух процессов — предварительного пластического деформирования и непосредственно процесса резания. При этом к моменту начала воздействия режущего инструмента на материал срезаемого слоя часть работы, затрачиваемой на пластические деформации в процессе стружкообразования при обычном резании, уже предварительно выполняется дополнительным устройством. Таким образом, производится искусственное увеличение начальной плотности энергии ио. Поскольку величина критического уровня энергии и остается постоянной, снижается удельная потенциальная энергоемкость Аы и, соответственно, удельная работа разрушения. В процессе резания с предварительным пластическим деформированием режущим инструментом совершается не вся работа, а только ее часть.
В работе [6] показано, что в результате анализа экспериментальных данных можно сделать следующие заключения: при обработке сталей аустенитного класса с опережающим пластическим деформированием силы резания во всех случаях снижаются на 5−10%.
Проведенные измерения усилий опережающего пластического деформирования показали,
что они во всех случаях составляют около 5% от усилий резания неупрочненной стали.
Таким образом, можно сделать заключение, что резание с опережающим пластическим деформированием во всех случаях не приводит к увеличению энергетических затрат на обработку, а при определенных условиях имеет место их сокращение.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Подураев, В. Н. Резание труднообрабатываемых материалов / В. Н. Подураев. — М.: Высшая школа, 1974. -587 с.
2. Гуляев, А. П. Металловедение / А. П. Гуляев. — М.: Металлургия, 1986. — 544 с.
3. Игнатов, С. Н. Оценка эффективности лезвийной обработки с использованием безразмерного энергетического критерия / С. Н. Игнатов, А. В. Карпов, А. П. Распо-пин // СТИН, 2004. — № 12. — С. 23−25.
4. Лебедев, В. А. Оценка эффективности упрочнения деталей методами ППД на основе термодинамических представлений процесса / В. А. Лебедев, М. А. Подольский // Вестник машиностроения, 2004. — № 9. — С. 63−67.
5. Улучшение обрабатываемости резанием сталей с различным строением при опережающем пластическом деформировании / Ю. Н. Полянчиков, Д. В. Крайнев, П. А. Норченко, А. Р. Ингеманссон // СТИН, 2010 — № 10. -С. 28−30.
6. Норченко, П. А. Повышение эффективности процесса резания нержавеющих сталей аустенитного класса с опережающим пластическим деформированием: автореф. дисс. канд. техн. наук / П. А. Норченко. — Волгоград, 2010. — 19 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой