CC BY
33
Раздел 2. Технология машиностроения и материалы.
от 40 мм.
Литература
1. Бахтинов В.П., Штернов М.М. Калибровка прокатных валков. М., Металлургиздат, 1957, 783 с.
2. Целиков А.И. Теория расчета усилий в прокатных станах. М., Металлургиздат, 1962, 494 с.
Способ раскроя настилов рулонированных материалов высоконапорной
водоледяной струей
к.т.н., доц. Бурнашов М.А.
ГОУВПО «ОрелГТУ»
Широкое применение в различных отраслях промышленности, в том числе и автомобилестроении, находят материалы, которые производятся, транспортируются и складируются в рулонах. Одним из важных этапов технологии изготовления деталей из рулонированных материалов (РМ) является их раскрой после разматывания из рулона и настилания на специальный раскройный стол. Если вопросы автоматизации процесса настилания материалов из рулонов и раскроя ножами в настоящее время достаточно успешно решены при изготовления изделий из текстильных материалов (бытовых тканей, трикотажных, нетканых и дублированных полотен) и искусственной кожи, то до настоящего времени раскрой плотных РМ с высокими прочностными показателями (в основном технического назначения) производится ручными механическими инструментами, а также на стационарных раскройно-ленточных машинах с большой долей ручного труда. В массовом производстве при раскрое настилов высокопрочных искусственных материалов на автоматизированных настилочно - раскройных комплексах наблюдается высокая степень брака. Это происходит из-за недопустимой погрешности формы при сравнении вырезанных деталей верхних и нижних слоев настила и объясняется значительной величиной упругих отжатий лезвия вертикального ножа при резании по криволинейной траектории. Раскрой прорезиненных тканей, широко применяемых в различных отраслях промышленности, из-за интенсивного затупления режущего инструмента (ввиду значительных сил и температуры резания, а также налипания продуктов расплава) малопроизводителен. Кроме того, в процессе прорезинивания тканей в горячем состоянии существует необходимость при намотке в рулон посыпать полотно тальком (чтобы не происходило отслаивания резины от тканевой основы при размотке), а это приводит затем к высокой запыленности при раскрое в цехах, и данное производство считается вредным.
Вышеуказанное обусловливает применение новых высокоэффективных экологически чистых способов раскроя РМ, которые бы удовлетворяли санитарно-гигиеническим нормам производства. Среди способов раскроя с применением концентрированных потоков энергии этому вполне соответствует способ разделения твердых материалов высоконапорной струей жидкости (ВСЖ) /1/.
Одним из способов повышения эффективности раскроя РМ ВСЖ является обработка не водной, а водоледяной струей. Применение местного замораживания ВСЖ при выходе из сопла позволяет воздействовать на обрабатываемый материал не только за счет создаваемых напряжений растяжения - сжатия (как происходит при гидрорезании), а также интенсифицировать процесс резания за счет эрозионного разрушения материала образовавшимися на периферии ВСЖ льдинками.
Технологии на основе водоледяных струй в нашей стране до настоящего времени из-за некоторых технических сложностей реализации не исследовались. Однако за рубежом уже подтверждены их перспективы для высокотехнологичных отраслей промышленности, таких как машиностроение, медицина, авиация и космонавтика /2/.
Водоледяной инструмент представляет собой устройство для формирования суспензионной водоледяной струи путем увлечения высокоскоростной водяной струей частиц потока
Раздел 2. Технология машиностроения и материалы. жидкого азота.
Водоледяной инструмент (рис. 1) состоит из корпуса камеры смешения 1, внутри которой на ее продольной оси располагается водяная струеформирующая насадка 2, питаемая водой высокого давления через штуцер 3 и трубопровод 4 от источника воды высокого давления. Кроме того, к камере смешения подходит трубопровод подачи жидкого азота. Истекая в камеру смешения из струеформирующей насадки, вода высокого давления увлекает с собой частицы жидкого азота и попадает в коллиматор, где и происходит образование ледяных частиц и окончательно формируется суспензионная водоледяная струя. Все элементы водо-ледяного инструмента, подверженные существенным динамическим и термическим нагрузкам (струеформирующая насадка, коллиматор), изготовлены из твердого сплава и имеют возможность быстрой замены.
Рис. 1. Схема водоледяного Рис. 2. Источник воды высокого давления.
инструмента.
Для проведения экспериментальных исследований по изучению влияния основных действующих факторов на показатели процесса водоледяного резания РМ была разработана специальная установка, состоящая из четырех основных частей: источника воды высокого давления, водоледяного инструмента, установки подачи жидкого азота и столаподатчика.
Источник воды высокого давления (рис. 2) представляет собой агрегат, состоящий из масляной приводной насосной станции, повысителя давления мультипликаторного типа и системы подачи воды.
Масляная приводная насосная станция предназначена для питания потребителя - повы-сителя давления гидравлической энергией масляного потока - и представляет собой смонтированные на общей раме асинхронный электродвигатель, приводящий во вращение аксиально-поршневой насос переменной подачи, маслобак, элементы гидроуправления и автоматики, объединенные между собой при помощи гидромагистралей. Конструкция приводной насосной станции обеспечивает подачу потока рабочей жидкости - гидравлического масла с давлением до 32 МПа и расходом до 90 л/мин. Повыситель давления представляет собой двухсторонний гидроцилиндр, обеспечивающий преобразование низкого давления масла на входе в высокое давление воды на выходе. Коэффициент мультипликации используемого повысителя давления составляет 7 единиц. Реверсирование движения поршня-штока осуществляется при помощи гидроуправления.
Нагнетание высоконапорной воды осуществляется попеременно правой и левой полостью через напорные клапаны в общий трубопровод высокого давления. От повысителя давления высоконапорная вода поступает в аккумулятор высокого давления, предназначенный для сглаживания пульсации давления, и далее в водоледяной инструмент. Для питания повы-сителя давления водой низкого давления, заполняющей полости повысителя через всасы-112Известия МГТУ «МАМИ» № 1(7), 2009.
Раздел 2. Технология машиностроения и материалы. вающие клапаны, используется специальная насосная установка низкого давления или водопроводная сеть.
Основные технические характеристики стендовой установки представлены в таблице 1.
Таблица 1.
Основные технические характеристики стендовой установки
№ п/п Наименование характеристики Значение
1 Давление высоконапорной воды, МПа до 400
2 Диаметр струеформирующей насадки, м 0,0020; 0,0025; 0,0030
3 Скорость перемещения материала относительно
водоледяного инструмента, м/с 0 - 0,01
4 Суммарная мощность электродвигателей стендовой
установки, кВт 40
5 Соотношение диаметра коллиматора и струефор-
мирующей насадки 5
6 Масса стендовой установки (без учета рабочих
жидкостей), кг 480
Рис. 3. Установка подачи жидкого Рис. 4. Осуществление резания РМ водоледяной азота. струей.
Установка подачи жидкого азота (рис. 3) состоит из сосуда Дюара, в котором находится запас жидкого азота, системы дозирования жидкого азота дроссельного типа, и соединительных трубопроводов, обеспечивающих подачу жидкого азота к водоледяному инструменту. Все элементы установки подачи жидкого азота имеют термоизолирующее покрытие, для уменьшения интенсивности теплообмена с окружающей средой и предотвращения обледенения трубопроводов и других элементов установки. Стол-податчик предназначен для размещения и перемещения по заданному закону РМ, подвергаемых резанию при помощи водоледяной струи.
Для изучения влияния геометрических параметров камеры смешивания на показатели насыщения струи ледяными частицами предусмотрена возможность изменения внутреннего её диаметра и длины камеры посредством закладных втулок 6 (рис. 1 и табл. 2).
В качестве образцов рулонных материалов, используемых в ходе проведения экспериментальных исследований, были приняты следующие материалы:
• Материал 1 - Резина техническая МБС, листовая с толщиной листа 5 мм, ГОСТ 7338-90;
• Материал 2 - Линолеум полихлоридный на теплозвукоизолирующей подоснове ПВХ-ПРП, ГОСТ 18108-80.
Все элементы экспериментальной стендовой установки были смонтированы в отдельном помещении, обеспечивающем надлежащие условия для проведения работ. Работа стендового оборудования осуществляется следующим образом:
• образец РМ располагается на столе - податчике;
Раздел 2. Технология машиностроения и материалы.
• при помощи управляющей ПЭВМ задается закон перемещения стола - податчика;
• включается источник воды высокого давления;
• осуществляется дозированная подача жидкого азота;
• включается перемещение разрезаемого РЛМ относительно водоледяного инструмента (рис. 4).
Таблица 2.
Геометрические параметры закладных втулок камеры смешивания
№№ исполнения Внутренний диаметр, dкс, м Длина, /кс, м
1 0,015 0,015
2 0,015 0,020
3 0,015 0,025
4 0,015 0,030
5 0,015 0,035
6 0,017 0,020
7 0,019 0,020
8 0,021 0,020
9 0,023 0,020
Выводы
В результате анализа проведенных экспериментов по раскрою рулонных материалов различного состава был сделан вывод о целесообразности применения водоледяных струй (по сравнению с раскроем чистой водой или водой с полимерными добавками). Производительность раскроя водоледяными струями повышается в 4 раза по сравнению с гидроструйной резкой. Это объясняется изменением процесса раскроя. Если при гидроструйном способе обработка материала велась за счет локального создания напряжений растяжения - сжатия, то при водоледяном раскрое (помимо «водной составляющей») - за счет возникновения процесса резания образовавшимися льдинками.
Гидроструйные технологии являются на сегодняшний день одним из перспективных направлений развития техники и технологий разрушения различных материалов.
Литература
1. Тихомиров Р.А., Гуенко B.C. Гидрорезание неметаллических материалов. -Киев.: Техника. 1984.-149 с.
2. M. Hashish, C. M. Duhcky. The formation of cryogenic and abrasive - cryogenic jets / 6th American Water Jet Conference August 24-27.1991: Texas.
Определение оптических центров свечения в облученном УФ лазером
пластмассовом сцинтилляторе
к.ф.-м.н., доц. Волкова Л.В., Борисова Е.А., д.ф.-м.н., проф. Нурмухаметов Р.Н.
МГТУ «МАМИ»
Введение
Пластмассовые сцинтилляторы (ПМС) представляют собой композиции, состоящие из оптически прозрачного пластика, содержащего органические люминофоры, которые обладают яркой люминесценцией при действии на них ионизирующего излучения. Из таких композиций изготовляют сцинтилляторы в виде оптических волокон, пленок и пластин с большой поверхностью, а также объемных блоков любых размеров и формы, что значительно расширяет возможность их применения. Достоинством ПМС является быстродействие -время жизни радиолюминесценции составляет от долей до нескольких наносекунд. Они применяются для детектирования и дозиметрии радиации.
Наиболее широко используется ПМС на основе полистирола (ПС), с добавленными в него люминофорами - п-терфенилом (р-ТР) и 1,4-бис(2-(5-фенилоксазолил))-бензолом (POPOP). ПС-пластик является наиболее радиационностойким по сравнению с другими из-
