• РусскийEnglishDeutschFrançaisEspañol中文(简体)
  • Терморегулирование процесса механической обработки жаропрочных, труднообрабатываемых материалов

    На основании экспериментальных исследований и анализа полученных данных будет выведен ряд моделей позволяющих управлять технологическими процессами механической обработки с использованием дополнительных систем охлаждения и смазки зоны резания, с целью достижения оптимальных температурных и трибологических параметров процесса.
    На сегодняшний момент механообработка современных материалов при условии достижения заданного качества поверхностного слоя экономически не эффективна с точки зрения трудовых и материальных затрат, а подходы к управлению процессами повышения качества поверхностного слоя, не говоря уже о его наноструктурировании, до сих пор не обоснованы с научной точки зрения.
    Решением обусловленных проблем могут стать современные методы автоматизации на основе нейросетевых моделей и мехатронных систем терморегулирования процесса резания при обработке с целью повышения общей надежности изделий нефтегазового машиностроения.

    Целями проекта являются

    • Повышение эффективности процесса механической обработки труднообрабатываемых, жаропрочных сплавов и наплавленных материалов.
    • Разработка методологии применения систем охлаждения с замкнутым контуром, используемых для твёрдого точения.

    Актуальность Существенной проблемой современного машиностроения является избыточное повышение температуры за счет выработки тепла в процессе резания. Температура ускоряет износ инструмента, уменьшает точность обработки и качество обработанных поверхностей. Поэтому исследования по управлению температурой резания, путем увеличения теплоотдачи являются самыми актуальными для повышения качества обработки.

    Также актуальность исследования подтверждается работами российских и зарубежных ученых изучающих вопросы терморегулирования при сухой обработке труднообрабатываемых, жаропрочных сплавов.

    Ряд подходов к созданию режущего инструмента с внутренним охлаждением сменных пластины описан в трудах C. Ferri и T. Minton, принцип работы которых направлен на подачу охлаждающей жидкости на основание пластины через внутренние каналы токарной державки.

    Применение процессов сухой обработки рассматриваются учеными Yanbin Zhang, Changhe Li*, Min Yang, Dongzhou Jia, Dongkun Zhang и Xiaowei Zhang в работе которых используются системы MQL для подачи минимального количества смазки при выполнении процессов шлифования и выглаживания поверхностного слоя деталей.

    Задачи проекта

    1. Разработать методологию терморегулирования процесса механической обработки труднообрабатываемых, жаропрочных сплавов и наплавленных материалов, в условиях твердого точения;
    2. Проработка подходов к реализации предложенных методов с установлением эмпирических зависимостей и взаимосвязей;
    3. Разработать математическую модель терморегулирования процесса резания, учитывающую интенсивность теплоотвода, скорость механообработки и качество получаемой поверхности;
    4. Разработать конструкции основного и вспомогательного оборудования необходимого для реализации предложенных методов.

    Научная новизна проекта:  Впервые будет разработана методика процессов терморегулирования при обработке изделий из материалов с высокими требованиями к износостойкости и высокой твёрдостью, а также труднообрабатываемых, жаропрочных сплавов с учетом известных подходов к интенсификации теплоотдачи (MQL и внутреннее охлаждение режущего инструмента по замкнутому контуру) при сухом точении.

    Объект исследования НИОКР  Стеллит и сормайт используются для наплавки на поверхность плашки превентора при его изготовлении и ремонте, а так же при наплавке уплотнительных поверхностей запорной арматуры. Возможно применение данных материалов при восстановлении и ремонте валов, лопаток и других элементов конструкции газотурбинных двигателей газоперекачивающих установок.

    Исследование направлено на решение проблемы обработки изделий с высокими требованиями к износостойкости и высокой твёрдостью, такие как стеллит и сормайт, а также труднообрабатываемые, жаропрочные сплавы с высоким содержанием хрома, такие как инконель, очень тяжело поддаются механообработке так, что вопрос о её экономической эффективности долгое время даже не стоял. Кроме того борьба за качество поверхностного слоя, не говоря уже о его наноструктурировании, до сих пор не обоснована с научной точки зрения.
    Решением стоящих перед механо-обработчиками задач, могут стать современные методы терморегулирование процесса резания.

    Ожидаемые научные результаты

    • На основании данных полученных в ходе экспериментов, а также их анализа будет сформулирована теория терморегулирования в процессе механической обработки (твердого точения) жаропрочных и труднообрабатываемых материалов. Установлены эмпирические зависимости качества поверхностного слоя от интенсивности и способа теплоотвода. Разработаны практические рекомендации по определению режимов теплоотвода в зависимости от типа обрабатываемого материала и интенсивности процесса.
    • Получение университетом исключительных прав на результаты научной деятельности ВНК.

    Проект актуален для компаний и предприятий, занимающихся изготовлением и ремонтом изделий трубопроводной запорной арматуры, ответственных изделий нефтегазового машиностроения.

    Научный коллектив проекта

    • Некрасов Роман Юрьевич, Руководитель ВНК, Кандидат технических наук, доцент, ТИУ, заведующий кафедры «Технология машиностроения». Президентская программа повышения квалификации инженерных кадров.»Компьютерные технологии и автоматизация конструкторско-технологической подготовки машиностроительных производств».
    • Кокорин Илья Николаевич,  Темпель Ольга Александровна , Темпель Юлия Александровна, аспиранты кафедры «Технология машиностроения»
    • Стариков Александр Иванович, Старший преподаватель кафедры «Технология машиностроения», Президентская программа повышения квалификации инженерных кадров.»Компьютерные технологии и автоматизация конструкторско-технологической подготовки машиностроительных производств»
    • Калаев Александр Павлович, администратор модульного обучения
    • Кузьмин Максим Сергеевич, студент группы МАШмп-18-1 кафедры «Технология машиностроения»
    • Никитенко Яна Федоровна, студент группы МАШмп-18-1 кафедры «Технология машиностроения»