Калейніков Геннадій Євгенійович. Електроерозійне дротяне вирізання в середовищі водних розчинів поверхнево-активних речовин

Краткое описание

Калейніков Геннадій Євгенійович. Електроерозійне дротяне вирізання в середовищі водних розчинів поверхнево-активних речовин : Дис... канд. наук: 05.03.07 2003

Калейніков Г.Є. Електроерозійне дротяне вирізання в середовищі водних розчинів поверхнево-активних речовин. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.07 Процеси фізико-технічної обробки. Національний технічний університет України „Київський політехнічний інститут”, м. Київ, 2003.
Дисертація присвячена підвищенню продуктивності та якості електроерозійного дротяного вирізання шляхом зміни гідравлічних та теплофізичних умов в міжелектродному проміжку за рахунок використання в якості робочої рідини водних розчинів поверхнево-активних речовин. В роботі шляхом теоретичних та експериментальних досліджень виявлено закономірності протікання теплофізичних, газо- та гідродинамічних процесів електроерозійного дротяного вирізання в середовищі водних розчинів поверхнево-активних речовин, встановлено рівень їх впливу на продуктивність та якість обробки. Це дало можливість сформулювати вимоги та науково обґрунтовані рекомендації до типу та колоїдних властивостей водних розчинів поверхнево-активних речовин. Основні результати досліджень дозволили модернізувати технологічні інструкції до електроерозійних вирізних дротяних верстатів СЕЛД-02.

1. Шляхом теоретичних та експериментальних досліджень виявлено закономірності протікання теплофізичних, газо- та гідродинамічних процесів електроерозійного дротяного вирізання в середовищі водних розчинів поверхнево-активних речовин, встановлено рівень їх впливу на продуктивність та якість обробки. Це дає можливість за рахунок керованої зміни фізико-хімічних властивостей робочого середовища суттєво покращити технологічні показники електроерозійної обробки.
2. Отримано аналітичну залежність, яка дозволяє розрахувати об’єм ерозійних лунок в залежності від просторово-енергетичних характеристик каналу іскрового розряду, з врахуванням реального співвідношення випареної та рідкої фаз матеріалу, видаленого з ерозійної лунки, а також кількості теплоти відведеної в тіло електроду. Показано, що при зростанні діаметру каналу розряду об’єм ерозійних лунок збільшується в результаті зменшення теплоти, яка відводиться в тіло деталі та збільшення частки енергії, що витрачається на ерозійне руйнування матеріалу електроду.
3. Обґрунтовано та реалізовано метод зміни просторово-енергетичних характеристик каналу іскрового розряду, який базується на інтенсифікації післяпробійного розширення каналу, зниженні поверхневого натягу та відтисканні границі каналу розряду в результаті утворення полярних плівок ПАР на поверхні каналу розряду.
4. Встановлено, що при обробці сталі в середовищі водних розчинів ПАР спостерігається зменшення розмірів та кількості викривлень дна лунки, а також зростання відношення діаметру до глибини лунки, що суттєво впливає на шорсткість поверхні. В результаті шорсткість поверхні сталі зменшується з Ra=4,3 мкм до Ra=2,3-2,5 мкм, що дає можливість досягти необхідної шорсткості за один технологічний прохід.
5. Удосконалено методику розрахунку значень коефіцієнту теплообміну на поверхні дротяного електроду-інструменту та деталі, з врахуванням експериментально встановленої частки теплообміну при кипінні робочої рідини на поверхні ерозійної лунки. Це дозволило встановити оптимальну швидкість протікання робочої рідини в МЕП, уникаючи надмірних витрат, які сприяють зростанню амплітуди коливання дротяного електроду-інструменту, що призводить до збільшення шорсткості поверхні деталі.
6. Встановлено, що при введені домішок поверхнево-активних речовин до складу робочої рідини зменшується опір протіканню останньої в 1,5-2 рази за рахунок ламінірізації пограничного шару та зменшення в’язкості рідини. В результаті за рахунок інтенсифікації промивання міжелектродного проміжку, в залежності від параметрів обладнання та конкретних умов обробки, спостерігається зростання коефіцієнту використання імпульсів на 15-20%.
7. Експериментально встановлено, що при обробці в середовищі водних розчинів ПАР спостерігається зменшення розмірів газопарових бульбашок в 1,5-1,8 разів внаслідок збільшення кількості парових зародків, зменшення відривного діаметру та зменшення інтенсивності об’єднань бульбашок між собою. В результаті за постійного значення енергії імпульсів та швидкості промивання МЕП спостерігається зменшення ймовірності обриву ДЕІ на 20-30%.
8. В результаті дослідження встановлено, що для підвищення технічних та технологічних показників ЕЕДВ найбільш раціонально використовувати водні розчини ПАР амфолітного типу з наступними фізико-хімічними властивостями: величина поверхневого натягу системи ПАР-вода не більше 22 мН/м, товщина адсорбційного шару ПАР в межах 10-6-2,5.10-6м, кінематична в’язкість не більше 6.10-3м2/с, критична концентрація міцелоутворення не більше 0,1 %. Оптимальні концентрації ПАР у водному розчині менші від критичної концентрації міцелоутворення на 10%.
9. Технологічний процес ЕЕДВ в середовищі водних розчинів ПАР застосовується на електроерозійних вирізних верстатах СЕЛД-02, що впроваджені на державному авіаремонтному підприємстві „Міг-Ремонт”. Це дозволило отримати суттєвий економічний ефект за рахунок зменшення загального часу обробки в 1,6-1,8 рази.