Разработка и реализация инновационного потенциала ультраструйных машиностроительных гидротехнологий

• Автор: Галиновский, Андрей Леонидович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 349 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
1 Области применения и задачи, решаемые ультраструйными гидротехнологиями в промышленном производстве

1.1 Гидроструйные технологии и их функциональные возможности

1.1.1 Принципы и классификация гидроструйных технологий

1.1.2 Задачи, решаемые гидроструйными технологиями

1.2 Конструкторско-технологическое обеспечение гидротехнологий

1.2.1 Технологическое оборудование для ультраструйного резания

1.2.2 Гидроабразивная обработка поверхностей

1.2.3 Расширение области применения. Задачи исследования

2. Научно-методическое обоснование возможности создания новых операционных ультраструйных гидротехнологий
2.1 Перспективы развития гидротехнологий
2.1.1 Инверсия понятий режущий инструмент - обрабатываемый материал
2.1.2 Полифункциональные возможности ультраструйных технологий.
2.1.3 Принцип подобия между диагностическими и эксплуатационными воздействиями
2.2 Теоретический анализ физико-технических процессов ультраструйной обработки и суспензирования
2.2.1 Принципы и применение гидротехнологии суспензирования
2.2.2 Ультраструйное суспензирование жидкостей
2.2.3 Усталостно-волновой механизм гидроэрозии
2.2.4 Эмиссионно-технологические критерии подобия
2.2.5 Доминирующие физические процессы
2.2.6 Энергетические превращения при суспензировании
3 Математическое моделирование процессов ультраструйной обработки материалов и жидкостей
3.1 Вероятностное моделирование акустических явлений
3.1.1 Источники волн акустической эмиссии
3.1.2 Вероятностный анализ динамики ультраструй
3.1.3 Вероятностные уравнения генерации сигнала акустической эмиссии
3.2. Имитационное моделирование волновых процессов
3.2.1 Процедура реализации метода Монте-Карло
3.3 Акустико-эмиссионный анализ волновой динамики
3.3.1 Диагностическое обеспечение и регистрируемые параметры
3.3.2 Этапы диагностирования мметодом акустической эмиссии
3.3.3 Оценка информативности волновых параметров
3.4 Исследование ультраструйного взаимодействия жидкости с преградой методом конечных элементов
3.4.1 Постановка задачи моделирования

3.4.2 Модель волновых возмущений
3.4.3 Сопоставление результатов моделирования
3.4.4 Аккумуляция волновой энергии в преграде
3.4.5 Экспериментальная проверка результатов моделирования
3.4.6 Моделирование процесса гидроабразивной резки материалов
3.4.7 Моделирование углового взаимодействия ультраструи жидкости с преградой
3.4.8 Моделирование усталостных испытаний образцов
3.4.9 Выводы по результатам теоретического моделирования
4. Ультраструйная операционная технология активации и
суспензирования промышленных жидкостей
4.1 Свойства воды, водных растворов и суспензий
4.1.1 Влияние ультраструйной обработки на физико-химические параметры
4.2 Эксплуатационно-функциональные свойства микросуспензий
4.2.1 Ультраструйное диспергирование эмульсий
4.2.2 Трибологические свойства гидротехнологических сред
4.2.3 Возможности ультраструйной реновации и утилизации гидротехнологических сред
4.3 Оценка производительности ультраструйного микросуспензирования методом акустической эмиссии
4.3.3 Выводы по результатам анализа влияния ультраструйной обработки
на свойства жидкостей
5 Функционально-технологические возможности ультраструйной
диагностики параметров качества материалов и изделий
5.1 Физико-технологические предпосылки гидродиагностики
5.1.1 Технология и области применения
5.1.2 Обоснование эффективности с применением теории принятия решений
5.1.3 Информационно-диагностические параметры
5.2 Технологические особенности ультраструйной диагностики
5.2.1 Структура процедуры диагностирования
5.2.2 Варианты диагностического применения ультраструи
5.2.3 Экспресс-оценка эксплуатационно-технологических параметров
5.3 Динамическая модель гидроусталостного разрушения
5.3.1 Алгоритм определения концентрации дефектов
5.3.2 Результаты моделирования и их анализ
5.4 Реализация возможностей ультраструйной диагностики
5.4.1 Оценка физико-технических характеристик материалов
5.4.2 Диагностика деформационного старения материалов
5.4.3 Контроль технологических параметров деталей
5.4.4 Оценка эксплуатационных свойств изделий
5.4.5 Диагностика лопатки жидкостного ракетного двигателя после огневых испытаний
5.4.6 Оценка качества сварных швов ультраструйным методом
5.4.6 Оценка влияния микроструктуры материала на эксплуатационные свойства изделий
5.5 Ультраструйная экспресс диагностика композиционных материалов
5.5.1 Перспективы диагностики конструкционной керамики
5.5.2 Анализ существующих подходов к диагностике хрупких высокотвердых материалов
5.5.3 Технология диагностики конструкционной керамики
5.5.4 Сравнительный анализ методов диагностики конструкционной керамики
5.5.5 Гибридная диагностика композиционной конструкционной керамики
6 Перспективы развития ультраструйных операционных технологий и апробация результатов работы
6.1 Оптимизация технологических параметров
6.1.1 Минимизация технологической себестоимости гидроабразивного резания
6.1.2 Оптимизация кинематического фактора обработки
6.2 Совершенствование технологического обеспечения
6.2.1 Технология роторно-струйного способа обработки
6.2.2 Конструкторско-технологическая проработка роторно-струйной установки
6.3 Расширение сферы практических приложений ультраструйных технологий
6.3.1 Ультраструйная технология получения суспензий
6.3.2 Особенности реализации процесса получения суспензий
6.4 Перспективы развития ультраструй ной диагностики
6.4.1 Экспресс-контроль качества защитных покрытий
6.4.2 Диагностика потенциально опасных объектов
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Акты апробации

суспенз
возду
4-обрабатываемая
1-сопло;
2-корпус струйного
аппарата; З-насадка;
Рисунок 1.6 - Принципиальная схема гидроабразивной обработки поверхности детали
В отличие от традиционных способов шлифования ГАО представляет собой процесс, в котором отсутствует замкнутая кинематическая система станок-инструмент-деталь, так же как и у технологии гидроабразивного резания. Гидроабразивная обработка/очистка представляет собой процесс ударного взаимодействия на обрабатываемую поверхность высокоскоростной гидроабразивной струи. Съем материала при ГАО происходит за счет многократного ударного воздействия абразивных зерен, частота ударов которых составляет ~10с Гц. При ГАО в качестве единичного шлифовального инструмента используется свободное абразивное зерно, которое, не имея жесткой связи со станком, направляется в зону обработки. Удаление материала при попадании на поверхность совокупного количества этих зерен в виде гидроабразивной струи происходит в результате действия ряда процессов, оказывающих как самостоятельное, так и совместное влияние на эффективность обработки и качество обрабатываемой поверхности [23, 54]. По мнению ряда авторов [3, 23, 63, 64], разрушение материала происходит за счет комбинации процессов резания и усталостного