Интенсификация процессов металлообработки и повышение качества изготовляемых деталей рациональным использованием энергии ультразвукового поля
Предприятие, организация, учреждение
УлГТУ
Сведения об организации-разработчике
Ульяновский государственный технический университет
432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32, тел.: (8422) 43-03-23
Название разработки
Интенсификация процессов металлообработки и повышение качества изготов-ляемых деталей рациональным использованием энергии ультразвукового поля
Область применения
Предприятия металлообрабатывающей промышленности – автомобиле-, авиа- и станкостроения, нефте- и газоперерабатывающей (в том числе, строительство нефте- и газопроводов, изготовление резервуаров высокого давления, сварочные работы), приборостроения, металлургии (ремонтно-восстановительные работы и изготовление валков прокатных станов), ремонтно-восстановительные предприятия и др.
Цель разработки
Снижение себестоимости изготовления и повышение конкурентоспособности продукции за счет увеличения производительности обработки, сокращения расхода режущего инструмента и повышения качества изготовляемых деталей, в том числе их поверхностного слоя, при обработке заготовок из сталей, чугунов, титановых, алюминиевых, жаропрочных и медных сплавов и др. материалов.
Преимущества перед известными аналогами
Указанная цель достигается за счет использования новых способов ресурсосберегающего применения энергии ультразвука, в том числе модулированного по амплитуде и частоте, и оригинальных устройств для их реализации. По сравнению с аналогами это обеспечивает следующие основные преимущества:
- многократное увеличение проникающей способности смазочно-охлаждающей технологической среды (СОТС) в зоны обработки и наиболее эффективную реализацию ее функциональных действий;
- снижение температурно-силовой напряженности в контактных зонах механической обработки с возможностью бездефектного форсирования ее режима;
- позитивное воздействие на формирование качества поверхностных слоев заготовок (в том числе структуры и микроструктуры, технологических остаточных напряжений и др.) при механической обработке и сварке;
- экологизация производств за счет минимизации потребления СОТС и перехода, в ряде случаев, на обработку без их применения.
Соответствующие технико-экономические показатели для конкретных технологических операций даны в п. "Результаты испытаний, внедрения".
Сведения об изобретении
Разработка защищена более чем 30 патентами РФ и авторскими свидетельствами на изобретения, в том числе:
- при шлифовании, патентами РФ №№ 806387, 1009734, 122519, 1234172, 1796430, 2008166, 2113970, 2146601, 2151042, 2151043, 2151044, 2152236, 2152297, 2157311, 2164855, 2190515 и др.;
- при сверлении, патентами РФ №№ 2188113, 2203781, 2203782, 2203790, 2203791, 2203792, 2203793;
- при резьбонарезании, патентами РФ №№ 2008166 и 2252843;
- при алмазном выглаживании, патентами РФ №№ 2008166 и 217654.
Кроме того, на рассмотрении находится еще около 20 заявок на предполагаемые изобретения.
Технические характеристики
В основном, предлагаемые устройства предназначены для оснащения универсального и специального металлообрабатывающего оборудования. Устройство для снятия технологических остаточных напряжений разработано и в автономном исполнении. Все устройства выполнены по модульной схеме и включают рабочий модуль и ультразвуковой генератор.
Техническая характеристика ультразвукового генератора:
- потребляемая мощность, Вт 50
- габаритные размеры, мм, не более 150x300x400
- частота колебаний, кГц 18,6
- модулирующая частота, кГц 1,0
Техническая характеристика рабочего модуля:
- амплитуда колебаний режущего инструмента, мкм 1-15 *)
- масса, кг, не более 5
*) в зависимости от технологических условий конкретной операции.
Стадия освоения
Ультразвуковая техника подачи СОЖ на операциях шлифования внедрена в производство на операциях круглого наружного, торцекруглого, фасонного, плоского, бесцентрового и глубинного шлифования.
Ультразвуковая очистка кругов из сверхтвердых материалов, ультразвуковая техника и технологии глубокого сверления маломерных отверстий и нарезания внутренних резьб апробированы в условиях опытной эксплуатации.
Технологии и техника для ультразвукового алмазного выглаживания и снятия (релаксации) технологических остаточных напряжений в сварных конструкциях и поверхностных слоях шлифованных деталей проверены в лабораторных условиях .
Результаты испытаний, внедрения
Применение разработок обеспечивает:
- при шлифовании – увеличение периода стойкости круга до 4 раз, повышение производительности до 1,5-2,0 раз, уменьшение шероховатости поверхности по параметру Ra на (10-30)%, уменьшение вероятности образования прижогов, микротрещин и растягивающих остаточных напряжений в поверхностном слое заготовки;
- при сверлении – увеличение производительности до 1,5 раз, увеличение периода стойкости сверл до 1,5-2,0 раз, снижение вероятности поломок маломерных сверл;
- при резьбонарезании – уменьшение вероятности поломок метчиков и возникновения брака из-за срыва резьбы на (40-60)%;
- при алмазном выглаживании – увеличение величины и глубины распространения сжимающих остаточных напряжений, обеспечение возможности создания регулярных микрорельефов, увеличение периода стойкости инструмента;
- при сварочных работах – ускоренную релаксацию технологических остаточных напряжений, повышение прочности сварных соединений.
Описание
Предлагаемые разработки являются результатом выполнения научно-исследовательской работы.
Сертификат качества
Отсутствует.
Технико-экономический эффект
В среднем годовой экономический эффект от использования разработок для оснащения единицы основного оборудования составляет 125 тыс. рублей. Основными источниками экономического эффекта и обеспечения конкурентных преимуществ являются (см. также п. "Результаты испытаний, внедрения"):
- увеличение производительности обработки;
- увеличение периода стойкости дорогостоящего режущего инструмента;
- улучшение эксплуатационных свойств деталей и соединений за счет повышения качества их поверхностных слоев.
Сведения о государственной регистрации
Шифр документации
Формы и условия передачи результатов НТР, возможность передачи за рубеж, предложения по сотрудничеству
Возможны следующие формы и условия передачи результатов НТР, в том числе и за рубеж:
- продажа лицензий;
- совместное проведение доработки до промышленного уровня;
- создание совместного предприятия;
- реализация готовой продукции.
В каждом конкретном случае стоимость передачи разработок определяется по результатам переговоров.
Инновационное предложение
Составитель
Киселев Е.С., д.т.н., профессор кафедры "Технология машиностроения" УлГТУ, тел.: (8422) 41-79-97 (раб.), (8422) 31-02-05 (дом.)