|
|
|
Механический
станок объемной вибрации и новые технологии
при его разноплановом использовании |
| Автор: Чебышев
В.А.
Разработан Станок Объемной Вибрации (СОВ)
и предлагается его изготовление для широкого
промышленного и хозяйственно-бытового
применения.
СОВ имеет оригинальную
конструкцию, которая обеспечивает безударный
процесс колебания, стабильные характеристики
вибрации не зависимо от величины нагрузки
на рабочую платформу (в пределах грузоподъемности).
Кроме того, процесс колебания рабочей
платформы с объектом вибрации совершается
одновременно в двух взаимно перпендикулярных
плоскостях √ вертикальной и горизонтальной.
Создается объемная (сложная) вибрация
с мощной разновекторной динамикой воздействия.
Объекту виброобработки, расположенному
на рабочей платформе, предается большое
количество энергии активации (не менее
17,43 Дж за единицу времени при единичной
массе).
|
|
|
Изначально СОВ разработан
для его применения в литейном производстве
с целью радикального повышения качества
и эксплуатационных свойств фасонного литья.
Известно, что одним из основных направлений
развития литейного производства будет
совершенствование качественных показателей
процесса литья за счет применения высокопрочных,
высокоэффективных экологически чистых
технологий, компьютерного проектирования
подготовки производства, современной оснастки
технологических процессов.
|
|
Новая технология
на принципе объемной вибрации применительно
к литейному производству обладает большой
эффективностью и позволяет получать более
высокие качественные результаты по сравнению
с другими прогрессивными методами литья,
включая и применение простой вибрации,
т.е. литье в вибрирующие формы с колебанием
в одной (вертикальной) плоскости.
Более высокая эффективность процесса достигается
за счет:
Это позволит получить экономию не менее
13,6% на тонну годного литья.
Ниже приведены некоторые
обобщенные примеры фасонного литья, где
в случае применения процесса объемной
вибрации, значительно повышаются механические
и эксплуатационные характеристики литых
деталей, при этом экономические параметры
производства в целом улучшаются:
- литье лопаток турбин без дополнительного
оснащения;
- литье качественных тонкостенных деталей
с толщиной стенки 0,5-2 мм;
- литье коленвалов двигателей из чугуна;
- литье деталей с требованиями герметичности
со 100%-ной эффективностью;
- литье дисков автоколес из Al-сплавов
с повышением прочностных характеристик
не менее чем на 150%
- и пр.
|
|
Новая технология
открывает возможности организации самостоятельного
направления в литейном деле √ ╚Вибрационного
литья╩. Детали, полученные методом вибрационного
литья, по прочностным и эксплуатационным
характеристикам не уступают деталям ковки
и штамповки, т.к. качество кристаллизации
литого металла с применением новой технологии
становится управляемым.
Это достигается тем, что
механическая энергия, передаваемая расплаву
при объемной вибрации, создает в его жидкоподвижной
среде определенное множество физических
эффектов, которые в совокупности образуют
новые и эффективные условия кристализации
литого металла, обеспечивающие формирование
качественной структуры из мелкого и ультра
мелкого зерна. |
-
Разновекторное
силовое поле с интенсивной динамикой
в объеме вибровозбужденной среды.
Объемная вибрация при воздействии
на расплав является разновектроным
механическим процессом с высоким
уровнем разносторонних знакопеременных
напряжений и давлений. Физический
эффект дает возможность упредить
и отодвинуть преждевременную кристаллизацию,
смещая расплав в наиболее выгодные
термодинамические условия затвердевания.
-
Силовое гофрирование
пристеночного слоя, разрушающее
начальную грубую кристаллизацию
из ╚столбчатых╩ кристаллов, по
поверхности фасона любого изделия.
С этого начинается новый термодинамический
╚порядок╩ кристаллизации. Этот
физический эффект возникает из-за
воздействия линии горизонтальной
вибрации.
-
Турбулентность
микропотоков и движения частиц,
создающее механическую (вынужденную)
конвекцию, вызывает активный тепло-
и массо-обмен в объеме среды воздействия.
-
Возникновение
упругой деформации и колебательных
возмущений в трехфазной среде
расплава (твердая фаза+жидкая
фаза+газообразная фаза).
- Физический эффект вызывает
разноплановую эффективность,
в том числе влияет на
возникновение кавитации.
-
Массовое диспергирование
(разрушение) первичных кристаллов
в вибровозбужденной среде и их
растворение в маточном расплаве.
- Это один из факторов температурного
эффекта переохлаждения расплава
в целом
-
Трансформация
тепловых узлов литого изделия
в результате ╚рассасывания╩ высокого
температурного градиента зоны
тепловых узлов в условиях динамичного
вибровозбуждения.
-
. Возникновение
тиксотропии √ значительного уменьшения
вязкости расплава при пониженных
температурах, т.е. увеличение
жидкотекучести в температурном
интервале переохлаждения.
-
Значительное
снижение (с тенденцией выравнивания)
температурного (внутриэнергетического)
градиента по объему расплава,
что улучшает теплопередачу вовне.
- Интенсивная дегазация расплава и
практически полное удаление загазованности
в литой структуре.
- Физический эффект является сопутствующим
к основному процессу √ кристаллизации.
- Явление кавитации со своим положительным
феноменом воздействия.
 
- Радикальное изменение кинетики кристаллизации,
когда скорость роста числа зародышей
(счз) однозначно и функционально опережает
скорость роста кристаллов (срк). На
рис. приведены принципиальные диаграммы
(кривые Томмана) затвердевания кристаллических
тел без объемной вибрации и с объемной
вибрацией.
Вибрационное литье значительно
увеличивает возможности литейного производства
и его престижность в машиностроении.
Новая технология отличается
простотой применения и использования.
СОВ не имеет аналогов, как по конструктивному
исполнению, так и по механизму воздействия.
На рабочем столе СОВ нет сталкивающих
усилий. Имеются рабочие чертежи для изготовления
станка грузоподъемностью 200 кг (СОВ-200).
Практически возможно изготовление СОВ
любой грузоподъемности по имеющейся методике
расчета.
Некоторые примеры разнопланового использования
СОВ:
-
испытание узлов
и приборов на сложную вибрацию;
-
получение совершенной
и высокопрочной структуры литого
металла с ультра мелким зерном;
-
литье заготовок
среднего и мелкого сортамента,
минуя термомеханический передел
слитков;
-
получение литых
магнитов со значительным улучшением
магнитных свойств;
-
получение ╚сплавов-смесей╩
со специальными физическими, химическими,
электрическими свойствами;
-
литье многослойных
колоколов с радикальным улучшением
акустических характеристик, и
др.
Иные примеры использования СОВ в качестве
генератора энергии активации:
-
в медицине (общая
и местная физиотерапия);
-
в виноделии
(ускорение процесса ферментации);
-
в механохимии
(интенсификация химических процессов);
-
в бытовой технике
(скоростные смесители, стиральные
и посудомоечные машины и т.д.)
|
|
О функциональных возможностях
СОВ применительно к расплавам металлов
можно узнать из статьи В.А.Чебышева ╚Вибрационное
литье╩ ТЕХНИКА МАШИНОСТРОЕНИЯ. 1999. ╧
3 (21)
Конструкция СОВ
запатентована (патент РФ ╧ 2078643).
Адрес для контактов:
Чебышев В.А.
456776 а/я 922, г. Снежинск, Челябинская
обл., Россия |
|
|
