НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o038.pdf (1416.27Кб)

УДК 621.9.048.4

1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

В статье представлены результаты теоретических исследований обрабатываемости стали 12Х18Н10Т методом электроэрозионной обработки (ЭЭО), основанные на решении тепловой задачи о перемещении границы фазового превращения материала – задачи Стефана. Решение задачи позволяет определить глубину проплавления материала при воздействии на него теплового потока, исходя из времени действия этого  теплового потока и физических свойств обрабатываемого материала.
Также в работе представлена полученная зависимость минимальной длительности импульсов тока, при которой начинает плавиться стали 12Х18Н10Т и соответственно становится возможным процесс ЭЭО,  от плотности теплового потока. Показано, что обработку стали 12Х18Н10Т целесообразно проводить при длительностях импульсов соответствующих значениям, названным эффективной длительностью импульса. Превышение этих значений не приводит к существенному увеличению удаляемого за один импульс материала, но значительно снижает максимальную частоту следования импульсов и, следовательно, производительность ЭЭО. Представлена зависимость эффективной длительности импульса от плотности теплового потока. Также в работе представлены зависимости максимальной глубины проплавления стали 12Х18Н10Т и  соответствующей длительности  импульса  от плотности воздействующего теплового потока.
Для определения рациональных режимов ЭЭО стали 12Х18Н10Т предложено установить связь между ее обрабатываемостью и обрабатываемостью материалов, для которых в настоящее время рациональные режимы ЭЭО определены. Показано, что при небольших и средних плотностях теплового потока, соответствующих чистовым и получистовым режимам ЭЭО, обрабатываемость стали 12Х18Н10Т существенно отличается от обрабатываемости других материалов, поэтому рациональный режим  ее обработки также будет отличаться.  Для его назначения необходимо провести дополнительные экспериментальные исследования с учетом рекомендаций, представленных в настоящей работе. При высоких плотностях теплового потока (например, 50 ГВт/м²), соответствующих черновым режимам ЭЭО, обрабатываемость стали 12Х18Н10Т при коротких импульсах t=0…5 мкс схожа с обрабатываемостью меди и для обработки стали 12Х18Н10Т целесообразно использовать режимы, применяемые для обработки меди. Кроме того, показано, что обработку стали 12Х18Н10Т целесообразно проводить на коротких импульсах, причем с увеличением плотности теплового потока длительность импульсов целесообразно уменьшать.
Полученные на основе решения тепловой задачи Стефана результаты работы можно использовать для назначения  рациональных режимов ЭЭО стали 12Х18Н10Т.

1. Елисеев Ю.С., Саушкин Б.П. Электроэрозионная обработка изделий авиационно-космической техники / под ред. Б.П. Саушкина. М.: Изд-во МГТУ им Н.Э. Баумана, 2010. 437 с.
2. Золотых Б.Н., Любченко Б.М. Инженерные методы расчета технологических параметров электроэрозионной обработки. М.: Машиностроение, 1981. 52 с.
3. Sharanya S. Nair, Nehal Joshi. Trends in wire electrical discharge machining (WEDM): A review // Int. J. of Engineering Research and Applications. 2014. Vol. 4. № 12. Pt.1. P. 71-76.
4. Chandramouli S., Shrinivas Balraj U., Eswaraiah K. Optimization of electrical discharge machining process parameters using Taguchi method // Int. J. of Advanced Mechanical Engineering. 2014. Vol. 4. № 4. Spec. iss. P.425-434.
5. Dhirendra nath mishra, Aarti Bhatia, Vaibhav rana. Study on electro discharge machining (EDM) // Int. J. of Engineering and Science (IJES). 2014. Vol. 3. № 2. P. 24-35.
6. Белов И.И., Груздев А.А., Саушкин Б.П. Влияние параметров режима на технологические характеристики операции электроэрозионной прошивки отверстий в форсунках // Изв. Моск. гос. техн. ун-та МАМИ. 2012. Т. 2. № 2. С. 77-83.
7. Золотых Б.Н. Основные вопросы теории электрической эрозии в импульсном разряде в жидкой диэлектрической среде: Автореф. дис. … д-ра техн. наук. М., 1968. 52 с.
8. Халдеев В.Н., Макаров М.Н. О тепловом действии электрического импульса // Металлообработка. 2016. № 1. С. 23-28.
9. Крейт Ф., Блэк У. Основы теплопередачи: пер. с англ. М.: Мир, 1983. 512 с. [KreithF., BlackW.Z. Basicheattransfer. N.Y., 1980].
10. Ставицкий И.Б., Хапаев М.М. Особенности электроэрозионной обработки композиционных поликристаллических сверхтвердых материалов на основе алмаза // Вестник МГТУ. Сер.: Машиностроение. 1997. № 2. С. 95-102.
11. Ставицкий И.Б. Определение рациональных режимов электроэрозионной обработки на основе решения тепловой задачи о перемещении границы фазового превращения материала // Вестник МГТУ. Сер.: Машиностроение. 2011. Спец. выпуск «Энергетическое и транспортное машиностроение». С. 164-171.
12. Калиткин Н.Н., Корякин П.В. Численные методы. Кн.2: Методы математической физики. М.: Академия, 2013. 302 с.
13. Окулов Н.А. Об одном численном методе решения одномерных задач типа Стефана // Вычислительные методы и программирование. 2011. Т.12. № 1. С. 238-246.
14. Gupta S.C. The classical Stefan problem: basic concepts, modelling and analysis. Amst.; Boston: Elsevier, 2003. 385 p.
15. Физическиевеличины: Справочник /А.П. Бабичевидр.; подред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1231 с.
16. Бородулин Г.М., Мошкевич Е.И. Нержавеющая сталь. М.: Металлургия, 1973. 319 с.
17. Коррозионностойкие, жаростойкие и высокопрочные стали и сплавы: Справочник / Шлямнев А.П. и др. М.: Интермет инжиниринг, 2000. 232 с.
18. Лившиц Б.Г., Крапошин В.С., Линецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов. 2-е изд. М: Металлургия, 1980. 320 с.
19. Новицкий Л.А., Кожевников И.Г. Теплофизические свойства материалов при низких температурах: Справочник. М.: Машиностроение, 1975. 216 с.
20. Зиновьев В.Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах: Справочник. М.: Металлургия, 1989. 382 с.
21. Свойства элементов: Справочник / под ред. М.Е. Дрица. М.: Металлургия, 1985. 672 с.
22. Desai P.D. Thermodynamic properties of iron and silicon // J. of Physical and Chemical Reference Data. 1986. Vol. 15. № 3. P. 967-984. DOI: 10.1063/1.555761
23. Thermophysical properties of materials for water cooled reactors. Vienna: Int. Atomic Energy Agency (IAEA), 1997. 280 p.