Разработка и исследование метода деформирующего резания как способа формообразования развитых макрорельефов

• Автор: Зубков, Николай Николаевич
• Шифр специальности: 05.03.01, 05.02.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 478 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ стр.

ВВЕДЕНИЕ

1. РАЗВИТЫЕ ПОВЕРХНОСТИ И МЕТОДЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ

1.1. Использование развитых поверхностей для интенсификации конденсационноиспарительного теплообмена

1.2. Развитые поверхности как капиллярнотранспортные структуры тепловых труб

1.3. Методы получения развитых теплообменных поверхностей и капиллярнотранспортных структур.
1.4. Развитые поверхности, предназначенные под последующее нанесение покрытий и методы их получения.
1.5. Методы получения развитых поверхностных структур, основанные на подрезании и отгибке поверхностных слоев

материала заготовки.

Основные выводы по главе

Постановка цели и задач исследования

2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ДЕФОРМИРУЮЩЕГО РЕЗАНИЯ.
2.1. Общее описание процесса деформирующего резания, основные понятия и определения
2.2. Кинематика ДР, управление геометрическими характеристиками получаемого макрорельефа
2.3. Расчет кинематических углов инструмента и анализ их влияния
на процесс ДР.
2.4. Точность профиля получаемого оребрения при многоинструментальной обработке
2.5. Влияние погрешностей изготовления трубной заготовки и ее позиционирования при обработке на геометрические параметры оребренной трубы.
2.6. Влияние радиуса скругления при вершине инструмента и
радиуса округления главной режущей кромки на процесс ДР
стр.
2.7. Формообразование ячеистых структур.
Основные выводы по главе.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ДР .
3.1. Определение области существования процесса
деформирующего резания при получении оребрения.
3.2. Искажение профиля получаемого оребрения по сравнению с расчетным
3.3. Условия осуществимости процесса ДР
3.4. Особенности силового взаимодействия инструмента для ДР и заготовки
3.5. Оптимизация положения передней поверхности инструмента для ДР и рекомендации по ее назначению при обработке различных материалов.
3.6. Оценочные стойкостные испытания инструмента для ДР
Основные выводы по главе
4. ИНСТРУМЕНТ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДА ДЕФОРМИРУЮЩЕГО РЕЗАНИЯ
4.1. Инструмент для деформирующего резания
4.2. Заточка и переточка инструмента.
4.3. Реализация метода ДР при использовании токарновинторезных станков
4.4. Кинематические и компоновочные схемы оборудования для высокопроизводительного оребрения теплообменных труб.
4.5. Автоматизация работы установки для оребрения труб.
Основные выводы по главе.
5.ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛООБМЕННЫХ ТРУБ, ОРЕБРЕННЫХ МЕТОДОМ ДР
5.1. Кипение хладонов.
5.2. Конденсация хладонов.
5.3. Исследование характеристик испарителей криогенных установок.
5.4. Исследование капиллярнотранспортных характеристик структур, получаемых ДР.
5.5. Испытания оребренных труб на усталостную прочность.
Основные выводы по главе
6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ДР ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПОКРЫТИЙ
6.1 Использование метода ДР и последующей химикотермической обработки для создания покрытий.
6.2 Типы покрытий, получаемые методом механохимикотермической обработки.
6.3 Методика формирования покрытий, их структура и свойства.
6.4. Исследования эксплуатационных характеристик покрытий.
Основные выводы по главе
7 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ДР ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ И СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТИ ИЗНОШЕННЫХ
ДЕТАЛЕЙ
7.1 Анализ возможности использования метода ДР в реновационных технологиях.
7.2. Расчет технологических параметров ДР для увеличения диаметра вала на требуемый размер.
7.3. Оценка работоспособности деталей, восстановленных с
использованием метода ДР
Основные выводы по главе
5
8. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДР
8.1. Формообразование резьбовых профилей на основе метода инверсного деформирующего резания
8.1.1. Описание процесса инверсного ДР.
8.1.2 Выбор технологических режимов обработки для получения резьбового профиля с заданными параметрами.
8.1.3. Оптимизация геометрических параметров инструмента для инверсного ДР
8.1.4. Исследование характеристик резьбового профиля, получаемого инверсным ДР.
8.2. Использование ДР при получении металлических сеток и полимерных щелевых фильтров
8.3. Использование метода ДР при изготовлении компактных
щелевых теплообменников
Основные выводы по главе.
9. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ДР В ПРОМЫШЛЕННОСТИ
9.1. Винтовые теплообменники из оребренных труб
9.2. Оребренные трубы теплообменного назначения
9.3. Использование метода ДР для изготовления пароперегревателей 1 плазменных горелок и систем охлаждения зеркал силовой оптики
9.4. Использование метода Д.Р. для увеличения прочности и надежности клеевых соединений
9.5. Использование метода ДР для восстановления деталей теплоэнергетического оборудования
9.6. Использование метода ДР с целыо повышения прочности неразъемного диффузионного соединения элементов конструкций.
Основные выводы но главе.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Предметом поиска являлись способы, оборудование и инструмент для изготовления теплообменных поверхностей методами подрезания поверхностного слоя заготовки и его отгибки. В России наиболее активно разработка этого метода ведется с г. МГТУ им. Н.Э. Баумана под руководством автора. Метод получил название деформирующее резание ДР, инструмент и метод запатентованы в России и за рубежом. Метод позволяет получать оребренные, штырьковые и ячеистые развитые поверхностные структуры. Помимо разработок МГТУ им. Н.Э. Баумана по методу обработки с подрезанием и отгибкой подрезанного слоя, существуют также три
опубликованных авторских свидетельства по использованию этого метода для получения оребрения, что указывает на относительно малое развитие этого метода в России. По 1 предложен способ изготовления теплообменников, включающий подрезание слоя материала и отгибку образующегося ребра при помощи специального упругого прижима, установленного на инструменте рис. За. Вершина инструмента выполнена скругленной, что позволяет устанавливать ребро в требуемое положение путем его деформации в основании и дополнительно выглаживать место прикрепления ребра к стенке теплообменника. По 6 предлагается устройство к токарному1 станку для изготовления элементов теплообменников. Несколько заготовок труб устанавливается в приспособлении рис. В результате сложного движения заготовок резец формирует на них множество ребер в виде лепестков, которые группируются в прямолинейные или винтовые ряды рис. Для реализации процесса была разработана конструкция инструмента, режущая кромка которого образована пересечением поверхностей, по крайней мере, одна из которых винтовая 4. Сочетание формообразующих поверхностей предлагается реализовать в трех возможных вариантах. Наиболее общим для всех является образование режущей кромки пересечением двух геликоидов разного шага, один из которых образует переднюю поверхность, а другой заднюю. Полученная в результате пересечения указанных поверхностей режущая кромка имеет форму пространственной спирали, расположенной на поверхности конуса. А . Рис. Инструмент и схема получения оребрения па профилированных заготовках применяемые на заводе КамАЗ 1. ШЬ ши
ИЕЕЬ
Рис. Устройство к токарному станку для изготовления оребренных трубчатых элементов теплообменников 4. При втором варианте режущий клин образуется пересечением кругового конуса и косого геликоида рис. Третий вариант образования режущего клина пересечение двух соосных геликоидов одинакового шага. Такие инструменты для изготовления воздушных теплообменников из алюминиевого сплава АМц использовались на заводе БелАЗ г. Жодино, Минская обл. КБ Салют г. Москва и на КамАЗе г. Набережные Челны, где была модернизирована К. Н. Деулиным 1. Область использования вышеуказанных разработок ограничена только теплообменными поверхностями, изготавливаемыми на алюминии ввиду низкой прочности режущего клина инструмента. Причем реализация метода возможна только на заготовках, имеющих разделительные канавки, расположенные перпендикулярно движению инструмента, образующего ребра. Максимальная длина трубных заготовок составляет 1,5 метра. Шаг оребрения не менее 0,7 мм. Ведущей страной в рассматриваемой области является США. Анализ позволил выявить несколько десятков патентов, касающихся различных аспектов использования методов с подрезанием и отгибкой подрезанного слоя для получения тепло массообменных развитых поверхностей. Большое количество патентов посвящено способам получения лепестков на теплообменной поверхности, причем эти лепестки насекаются при дискретном возвратнопоступательном движении инструмента рис. Этот способ представлен в патентах , 9, 0. Предложено много устройств, реализующих этот метод, причем возможно выпрямление ребра 4 рис. Рис. Схема реализации резания по методу скальпирования БПИ и формообразование инструмента для его реализации 4. Рис. Методы получения лепестковых ребер при возвратнопоступательном движении инструмента а7, 9, б0
Рис. Нанесение оребрения с последующим выпрямлением ребра 4.