Технологическая оснастка для обеспечения инновационной технологии производства фторкомпозитов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Список лггератури:

1. http://www.dklc.kmu.gov.ua.(forest).

2. Технология целюлозно-бумажного производства: в 3 т. - [упоряд. В.Г. Хазаров и др.]. - СПб.: Политехника, 2003. - (Сырье и производство полуфабрикатов). 4.2: Производство полуфабрикатов. - 2003. - 633.

3. Simenez L., Rodrignez A., Resez I., Calero A.M., Ferrer S.I. Ethylene glycol/soda organosolv pulpino of oliveree rimmings. Wood and Fiber Saence. - 2004. - V 36 (3). - p. 423 - 431.

4. Seisto A., Poppius-Levlin K. Peroxyformic and pulping of nonwood plants by the MILOX method. - p. 215 - 221; Part 2. Reed pulp for woodfree fine papers. - №10. - p. 235

- 240.

5. Б. С. Симхович, М. А. Зильберглейт, В. М. Резников Исследование процесса делигнификации древесины водними рас творами уксусной кислоты // Химия древесины. - 1986. - № 3. - С. 34 - 38.

References:

1. http://www.dklc.kmu.gov.ua.(forest).

2. The technology of cellulose and paper manufacture: 3 volumes. - [edited by Zakha-rov V.G.] - St. Petersburg.: Polytechnics, 2003. - (Raw materials and semi-products manufacture). 4.2: Semi-products manufacture. - 2003. - 633.

3. Simenez L., Rodrignez A., Resez I., Calero A.M., Ferrer S.I. Ethylene glycol/soda organosolv pulpino of oliveree rimmings. Wood and Fiber Saence. - 2004. - V 36 (3). - p. 423 - 431.

4. Seisto A., Poppius-Levlin K. Peroxyformic and pulping of nonwood plants by the MILOX method. - p. 215 - 221; Part 2. Reed pulp for woodfree fine papers. - №10. - p. 235

- 240.

5. Zilbergleyt M.A. Optimization of the process of obtaining the cellulose from the hardwoods through pulping with aqueous solution of acetic acid at the liquid phase / M.A. Zilbergleyt. B.S. Simhovych, T.V. Korneichuk // Paper making industry. - 1991. - №12. - p. 4.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИННОВАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ФТОРКОМПОЗИТОВ

Воропаева Евгения Тимофеевна

Старший преподаватель, Учреждение образования «Гродненский Государственный университет

имени Янки Купалы», Республика Беларусь, Гродно

Аннотация

В статье рассматриваются проблемы повышения эффективности технологических процессов изготовления изделий и заготовок из фторкомпозитов методами всестороннего сжатия и холодной монолитизации. Ставится задача ресурсосбережения при использовании технологической оснастки. Поставленную задачу предложено решить посредством компьютерного моделирования в программе Компас-3Б. Abstract

The article deals with the problem of increasing the efficiency of technological processes and manufacture of products blanks polytetrafluoroethylene-based composites methods of hydrostatic compression and cold agglomeration. The task resource when using tooling. The task suggested be solved by computer simulation program Kompas-3D.

Ключевые слова: технологическая оснастка, фторкомпозиты, всестороннее сжатие, холодная монолитизация, оптимизация конструкции. 70

Key words: production tools, polytetrafluoroethylene-based composites, hydrostatic compression, cold agglomeration, optimization design.

Введение

Композиционные материалы на основе политетрафторэтилена достаточно широко распространены и используются в машиностроении, оборудовании различных предприятий топливно-энергетического комплекса, химической отрасли и фармацевтической промышленности. Важность фторкомпозитов для различных отраслей экономики способствует тому, что ученые уделяют большое внимание разработке новых составов этих материалов и технологии их производства [1-6]. При этом внедрение инноваций нередко требует использования дополнительного оборудования [7], либо разработки специальной технологической оснастки [8], либо того и другого одновременно [9].

Очевидно, что, с точки зрения срока окупаемости затрат на модернизацию производства фторкомпозитов, наиболее приемлемым для завода-изготовителя будет вариант инновации, обеспечивающий конкурентное преимущество продукта с минимальными стартовыми и эксплуатационными затратами. Среди таких разработок следует выделить относительно простую во внедрении технологию всестороннего сжатия [10]. Внедрение этих разработок предполагает создание и использование специальной оснастки для прессования заготовок и термообработки.

Методы исследования

Разработку и оптимизацию конструкции технологической оснастки для изготовления заготовок (изделий) из фторкомпозитов методами всестороннего сжатия и холодной монолитизации производили с использованием пакета программ АСКОН -Компас 3D, v15.

Результаты и обсуждение

Примерная конструкция оснастки для осуществления спекания по способу всестороннего сжатия (рисунок 1) упоминается в работах [1, 2, 9] и с момента создания не подвергалась оптимизации.

9

1

Рисунок 1 - Конструкция оснастки для спекания заготовок из фторкомпозитов методом всестороннего сжатия [10]

На стержень 1, установленный на продетый через нижний диск 2 винт 3 надевают нижнее кольцо 4. Спекаемую заготовку 5 с предварительно натертыми графитом торцами или с установленными между кольцами 4, 6 и заготовкой 5 прокладками из алюминиевой фольги размещают на стержне 1. На собранную конструкцию устанавливают гильзу 7 и верхний диск 8. С помощью гайки 9 выставляют зазор а такой величины, чтобы заготовка 5, увеличиваясь под влиянием температуры в вертикальном направлении и поднимая при этом кольцо 6 и диск 8, которые после выставления зазора свободно опускаются на торец заготовки 5 и вместе с ней, стержнем 1, нижним диском 2, винтом 3 и нижним кольцом 4 устанавливаются в одной плоскости с торцом гильзы А, выбирала зазор а при температуре выше 573 К, когда материал находится в высокоэластическом состоянии. Касание наружного диаметра заготовки 5 внутренней поверхности гильзы 7 обеспечивается подбором зазора ё такой величины, чтобы заготовка 5, увеличиваясь под влиянием температуры в радиальном направлении, выбирала зазор ё при температуре выше 573 К.

Вместе с тем, представленная конструкция имеет существенный недостаток -большой вес оснастки, что служит причиной снижения количества заготовок, которые могут подвергаться термообработке в одной печи единовременно. В результате уменьшается объем выработки при производстве и увеличиваются затраты на электроэнергию, обусловленные необходимостью кратного увеличения количества задействованных печей или циклов термообработки.

В результате поиска возможностей оптимизации конструкции формы для термообработки предложены следующие решения:

1. В представленной на рисунке 1 конструкции высота верхнего диска 8 и нижнего диска 2 одинакова, что не оправдано технологией производства - нижний диск опирается на под электрической печи и его высота может быть существенно меньше (рисунок 2).

9

8_

<5

4

Рисунок 2 - Оптимизированная конструкция элемента «нижний диск»

Оптимизировав конструкцию нижнего диска путем уменьшения его толщины на 4 мм для данного типоразмера оправки тем самым облегчив конструкцию оправки на 170 грамм.

2. Верхний диск 8 в процессе термообработки заготовок из фторкомпозитов находится под воздействием давления, создаваемого увеличившейся в результате теплового

расширения заготовкой, поэтому требования к его прочностным характеристикам выше, чем к нижнему диску. Результаты эксперимента показывают, что заготовка из композиционного материала при тепловом расширении создает напряжение в сопряженных элементах оснастки не менее 200 Н/мм2, поскольку использование в качестве крепежного элемента 3 болта М12 класса 5.8 привело к его разрыву в процессе термообработки заготовки [11]. Тем не менее, вес верхнего диска также может быть уменьшен, причем без ущерба для его прочностных характеристик (рисунок 3):

9

Рисунок 3 - Оптимизированная конструкция элемента «верхний диск»

После уменьшения толщины верхнего диска на 2 мм масса его стала меньше на 85 грамм. Уменьшение толщины верхнего диска незначительно повлияло на его деформационно-прочностные характеристики. Расчет программными средствами Компас-SD (приложение APM FEM: Прочностной анализ). Максимальное напряжение возникающее в диске изменилось с 550 МПа на 570 МПа.

Создание недорогой в производстве и удобной в использовании оснастки позволит повысить производительность труда при массовом производстве изделий с применением технологии холодной монолитизации, что облегчит широкое распространение инновации.

Заключение

Проведя незначительные действия по оптимизации конструкции (её элементов) мы уменьшили общую массу оправки с 3583,7 грамм до 3328 грамм. Уменьшение массы способствует снижению материалоемкости и себестоимости оправки для спекания в условиях всестороннего сжатия, поэтому целесообразно дальнейшее исследование возможностей оптимизации конструкции технологической оснастки для производства фторкомпозитов.

Список использованных источников:

1. Машиностроительные фторкомпозиты: структура, технология, применение : моногр. / С.В. Авдейчик [и др.] ; под ред. В.А. Струка. - Гродно : ГрГУ, 2012. - 319 с.

2. Овчинников, Е.В. Методы модифицирования компонентов трибосистем фтор-содержащими ингибиторами изнашивания / Е.В. Овчинников, А.А. Скаскевич, В.В. Воропаев // Прогрессивные машиностроительные технологии. Том II. Коллективная монография / С.В. Авдейчик [и др.] ; под ред. А.В. Киричека. - М.: Издательский дом «Спектр», 2012. - С. 249-289.

3. Формирование высокопрочных триботехнических материалов на основе политетрафторэтилена / А.С. Антонов [и др.] // INTERMATIC - 2015 : материалы Международной научно-технической конференции. Часть 2. Москва, 1-5 декабря 2015 г. - М.: МИРЭА, 2015. - С.153-156.

4. Полимерные композиционные материалы в триботехнике / Ю.К. Машков [и др.]. - М.: Недра-Бизнесцентр, 2004. - 262 с.

5. Влияние фуллереновой сажи на трибологические свойства фторопласта-4 и фторопластового композита Ф-4К20 / Б.М. Гинзбург [и др.] // Трение и износ. 1999. - Т. 20. - № 5. - С. 555-562.

6. Jisheng, E. Tribological performans of bronze-filled PTFE facings for machine tool slideways / E. Jisheng, D.T. Gawne // Wear. - 176. - 1994. - S. 195-205.

7. Шелестова, В.А. Конструкционные материалы триботехнического назначения на основе модифицированных углеволокон и политетрафторэтилена: Дисс. ... канд. техн. наук. - Гомель, 2002. - 104 с.

8. Егорова, В.А. Повышение эффективности структурной модификации политетрафторэтилена скрытокристаллическим графитом путем ограничения теплового расширения при спекании: Автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.02.01 / Омский государственный технический университет. - Омск, 2008. -19с.

9. Высокопрочные износостойкие фторкомпозиты как результат изменения технологической парадигмы / В.В. Воропаев [и др.] // Весн. ГрДУ iмя Яню Купалы. Сер. 6. Тэхшка. - 2013. - №2 (154). - С. 84-92.

10. Способ изготовления изделия из композиционного материала на основе высоковязкого полимера : пат. 14355 Респ. Беларусь, МПК ^8J 5/00, В 29С 43/32 / В.В. Воропаев, В.Ф. Воропаев ; заявитель В.В. Воропаев, В.Ф. Воропаев. - № a 20080140 ; заявл. 2008.02.08 ; опубл. 2011.04.30 // Афщыйны бюл. / Нац. цэнтр штэлектуал. улас-насщ. - 2011. - № 2. - С. 95.

11. ГОСТ 1759.4-87, Болты, винты и шпильки. Механические свойства и методы испытаний.

ВЛИЯНИЕ ФЕРРОРЕЗОНАНСНЫХ ПРОЦЕССОВ НА РАБОТУ ЗАЩИТ ОТ

ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ

Испулова Д.А.

Магистрант,

Западно-Казахстанский аграрно-технический университет имени

Казахстан, г. Уральск Тулегенов К.К. кандидат технических наук, доцент, Западно-Казахстанский аграрно-технический университет имени

Казахстан, г. Уральск

Аннотация. В данной работе рассматриваются влияние феррорезонансных процессов на работу защиты, а также поведение этой защиты. Показаны, что токи нулевой последовательности, возникающие при феррорезонансных процессах, достаточны для того, чтобы приводить к неселективной работе защиты от замыкания на землю.

Ключевые слова. Феррорезонансные процессы, трансформаторы тока, напряжения, замыкание на землю.