Подбор смазочно-охладительной жидкости для механообработки алюминиевых сплавов

песков металлоносных россыпей // Вестник ИрГТУ. 2014. № 10 (93). С. 189-195.

3. Колодин А.А., Ёлшин В.В. Исследование процесса адсорбции кислорода сульфидными минералами минералами измельченной руды // Вестник ИрГТУ. 2013. № 12. С. 205-210.

4. Савченко А.А., Каимов Е.В., Карлина А.И. Влияние структуры внешних воздействий на динамические свойства механических колебательных систем // Ку-лагинские чтения : материалы XI Междунар. науч.-практ. конф. Чита : ЗабГУ, 2011. С. 203-205.

5. Ершов В.А., Сысоев И.А., Кондратьев В.В., Богданов Ю.В., Камаганцев В.Г. Управление концентрацией глинозема в электролите при производстве алюминия // Металлург. 2011. № 11. С. 96-101.

6. Карлина А.И. Cовершенствование математических моделей гравитационного обогащения полезных ископаемых из результатов опыта отечественных и зарубежных исследований // Вестник ИрГТУ. 2015. № 1 (96). С. 118-124.

7. Кондратьев В.В., Николаев В.Н. Технологические решения по энергосбережению и снижению капиталоемкости систем газоудаления и газоочистки металлургических производств // Металлург. 2014. № 5. С. 96.

8. Ёлшин В.В., Колодин А.А., Овсюков А.Е. Изменение концентрации золота в цианистых растворах // Вестник ИрГТУ. 2010. № 5. С. 187-194.

9. Карлина А.И. Изучение и совершенствование математических моделей гравитационного обогащения полезных ископаемых // Вестник ИрГТУ. 2014. № 11 (94). С. 211-216.

10. Ястребов К.Л. Развитие теории, технологии и совершенствование конструкции оборудования рудного самоизмельчения и гравитационного обогащения полезных ископаемых : дисс. ... д-ра техн. наук. Иркутск, 2002.

11. Ёлшин В.В., Колодин А.А., Овсюков А.Е. Внедрение автоматизированной системы управления циклом десорбции золота из активных углей на Кочкар-ской ЗИФ // Вестник ИрГТУ. 2011. № 5. С. 115-120.

12. Карлина А.И. Изучение гидродинамики гравитационного обогащения полезных ископаемых // Вестник ИрГТУ. 2015. № 3. С. 194-199.

13. Шахрай С.Г., Кондратьев В.В., Белянин А.В. Энерго- и ресурсосбережение в производстве алюминия. Иркутск : Изд-во ИрГТУ. 2014. 146с.

14. Теория и практика процессов флотационного обогащения наноразмерных сред / Кондратьев В.В. и др. Иркутск : Издательство ИрГТУ, 2015. 160 с.

УДК 621.91 Кисель Антон Геннадьевич,

ассистент, каф. «Металлорежущие станки и инструменты», Омский государственный технический университет,

тел. 8-965-973-31-81, e-mail: kisel1988@mail.ru Реченко Денис Сергеевич,

к. т. н., доцент, каф. «Металлорежущие станки и инструменты», Омский государственный технический университет,

тел. 8-913-631-46-74, e-mail: rechenko-denis@mail.ru Титов Юрий Владимирович,

инженер, каф. «Металлорежущие станки и инструменты», Омский государственный технический университет,

тел. 8-913-681-56-64, e-mail: tyrin-88@mail.ru Копылова Екатерина Николаевна, магистр, каф. «Технология машиностроения», Омский государственный технический университет,

тел. 8-913-148-04-27, e-mail: kopylova_e.n.1988@mail.ru

ПОДБОР СМАЗОЧНО-ОХЛАДИТЕЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ МЕХАНООБРАБОТКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

A. G. Kisel, D. S. Rechenko, Y. V. Titov, E. N. Kopylova

SELECTION OF LUBRICATING AND COOLING FLUID FOR ALUMINUM ALLOYS MACHINING

Аннотация. Алюминий - наиболее распространенный металл; в чистом виде он не встречается, зато минералов, содержащих алюминий, очень много. Это второй (после железа) металл современной техники. Алюминиевые сплавы являются одними из самых распространенных в машиностроении. Наиболее важные области применения алюминиевых сплавов в настоящее время - авиационная и ракетная техника. Чисто алюминиевых изделий практически не производят, так как это не рационально по многим причинам (стоимость, мягкость химического элемента по сравнению со сплавами и т. д.) Причинами широкого применения данных материалов являются их технологические свойства - малая плотность (2,7 г/см3), т. е. алюминий почти в три раза легче железа, высокая коррозионная стойкость, теплоэлектропроводность, жаропрочность, прочность и пластичность при низких температурах, хорошая светоотражающая способность.

Ключевые слова: область применения, рациональность, алюминиевые сплавы, технологические свойства.

Abstract. Aluminum is the most abundant metal, it does not exist in its pure form, but many minerals contain aluminum. This is the second (after iron) metal of modern technology. Aluminum alloys are one of the most common in mechanical engineering. The most important applications of aluminum alloys in the present time are aviation and rocket technology. Pure aluminum products are practically not produced, because it is not rational for many reasons (cost, the softness of the chemical element as compared with alloys, etc.). The reasons for the wide application of these materials are their technological properties - low density (2.7 g/cm3), i. e., aluminum is almost

Машиностроение и машиноведение

three times lighter than iron, high corrosion resistance, heat conductivity, heat resistance, strength and plasticity at low temperatures, good reflective ability.

Keywords: scope, rationality, aluminum alloys, technological properties.

Введение

К процессу металлообработки алюминиевых сплавов предъявляют следующие требования [1]:

1) высокая точность обработки и низкая шероховатость;

2) высокая производительность и исключение доводочных работ;

3) малая чувствительность к разбросу механических свойств и геометрических размеров (многообразие марок материала инструмента);

4) относительно небольшая стоимость инструмента.

Однако обработка данных материалов вызывает значительные трудности, связанные с их высокой вязкостью, что приводит к образованию нароста, перегреву и уменьшению стойкости режущего инструмента, снижению качества обработанной детали.

Применение современного станочного оборудования, инструмента с износостойкими покрытиями и подведение в зону резания смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) не всегда позволяет обеспечить требуемые параметры качества и производительности. Тем не менее на сегодняшний день металлорежущие станки отвечают требованиям точности. Предлагаемый ассортимент инструмента и результаты многочисленных исследований позволяют подобрать такие режущие пластины, применение которых максимально повышает производительность и качество обработки.

В то же время, несмотря на разработку большого количества марок СОЖ и испытания в данной области, не существует единой методики, обеспечивающей выбор наиболее эффективной СОЖ. Подбор эффективной марки СОЖ, согласно имеющимся данным [2], позволяет снизить силы резания на 20 %. Поэтому целесообразно разработать методику, обеспечивающую выбор такой марки.

В общем случае СОЖ оказывают на процесс резания смазочное, охлаждающее, моющее, диспергирующее, режущее, пластифицирующее и другие действия. Одним из основных функциональных действий СОЖ является смазочное действие, т. к. снижение трения в зоне резания приводит к уменьшению интенсивности износа инструмента, к снижению сил резания, средней температуры резания, шероховатости обрабатываемой детали. Поэтому необходимо исследовать смазочное

действие СОЖ, чтобы подобрать конкретную марку для обработки данных сплавов.

Исследование смазочного действия СОЖ

Смазочное действие оценивают по результатам испытаний как на самих металлорежущих станках в процессе обработки, так и на машинах трения. Применение машин трения позволяет не только сократить расход материалов, самой СОЖ и затрачиваемого времени, но и исключить влияние других действий. Поэтому смазочное действие СОЖ в данной работе оценивалось по результатам испытаний на машине трения. На рис. 1 представлена машина трения, применявшаяся для исследований СОЖ.

Рис. 1. Машина трения модели ИИ 5018: 1 - испытательная установка;

2 - испытательная камера;

3 - соединительные устройства;

4 - стойка приборная

Так как токарная обработка является наиболее распространенным видом механической обработки, для проведения исследований применялась такая схема нагружения машины трения, которая позволяла смоделировать данный вид обработки, -схема «колодка - ролик» (рис. 2).

Колодка изготовлена из материала обрабатывающего инструмента - твердого сплава Т15К6. В качестве материала для изготовления роликов был выбран один из наиболее распространенных представителей алюминиевых сплавов - сплав Д16.

Проведение исследований производилось при силе давления на колодку .Р=400 Н и частоте вращения ролика п=500 об/мин. Сила нагружения выбрана в соответствии с силами резания, возникающими при металлообработке данных сплавов. Частота вращения ролика получена расчетным

1

ИРКУТСКИМ государственный университет путей сообщения

Рис. 2. Схема нагружения машины трения «колодка - ролик»: 1 - колодка; 2 - ролик; 3 - используемая СОЖ

Испытания проводились следующим образом. Ролик устанавливался на вал и вводился в контакт с колодкой. Камера закрывалась крышкой и заполнялась испытываемой СОЖ. Затем включалось вращение ролика с частотой п, и посредством механизма нагружения плавно прикладывалась нагрузка на колодку до достижения ее значения Р.

По показаниям приборов определялись максимальное и минимальное значения момента трения. Среднее значение момента получено как среднее арифметическое результатов пяти опытов. По имеющимся данным рассчитывался действительный коэффициент трения/по формуле:

ч3

/=

2М§ О РФ

где М - среднее значение момента трения, Нм;

Р - прикладываемая нагрузка, Н;

В - диаметр ролика, мм.

Для проведения испытаний использовались 10%-е водные растворы СОЖ нескольких марок: Ааато1 ^430, Б1а5осШ; 4000, 8шеПек МЬ, Укринол-1М, Росойл-500, Аквол-6, Экол-Б2. Помимо этого, испытания проводились без применения СОЖ.

Результаты исследований приведены в табл. 1.

Результаты проведенных исследований позволяют оценить смазочное действие испытанных СОЖ при обработке представленных групп материалов. Полученные данные обеспечивают возможность подбора наиболее технологически эффективной СОЖ для обработки приведенных материалов по смазочному действию.

путем из его диаметра и рекомендаций скорости резания [3].

Т а б л и ц а 1 Результаты исследований смазочного действия

Марка СОЖ Среднее значение коэффициента трения

Без СОЖ 0,675

АаШпо1 ЖН430 0,090

Б^оей 4000 0,096

Укринол-1М 0,070

8теПек МЬ 0,098

Росойл-500 0,060

Аквол-6 0,060

Экол-Б2 0,065

Эффективность применения каждой марки СОЖ необходимо определять в сравнении с обработкой без применения СОЖ. Величина эффективности Кем по смазочному действию при обработке различных материалов определяется по формуле:

/СОЖ

Ксм -

/безСОЖ

где /СОЖ - коэффициент трения с применением испытываемой СОЖ;

убезСОЖ - коэффициент трения без применения СОЖ.

Чем меньше значение Ксш, тем эффективнее данная марка при обработке испытанного материала. В табл. 2 представлена эффективность испытанных марок СОЖ по смазочному действию.

Т а б л и ц а 2 Эффективность различных марок СОЖ по смазочному действию

Марка СОЖ Кем

АаШпо1 ЖН430 0,133

Б^оей 4000 0,142

Укринол-1М 0,104

8теПек МЬ 0,145

Росойл-500 0,089

Аквол-6 0,089

Экол-Б2 0,096

Из [4, 5] известно, что при обработке с низкими скоростями, когда СОЖ лучше всего попадает в зону резания, смазочное действие СОЖ оказывает наибольшее влияние. Таким образом, применение СОЖ с высоким смазочным действием целесообразно при черновой обработке.

По табл. 2 видно, что при обработке алюминиевого сплава Д16 наиболее эффективным по смазочному действию являются СОЖ марок

Машиностроение и машиноведение

Росойл-500 (Ксм = 0,089), Аквол-6 (Км = 0,089) и Экол-Б2 (Ксм = 0,096).

Выводы

1. В работе выполнены экспериментальные исследования смазочного действия испытанных СОЖ. Представленные результаты позволяют подобрать наиболее эффективную марку СОЖ для черновой обработки алюминиевых сплавов.

2. Результаты работы будут особенно полезны при производстве деталей авиационной техники, так как к авиационным деталям предъявляют повышенные требования по качеству и точности обработки.

3. Применение эффективной СОЖ обеспечивает максимально возможное снижение трения и средней температуры резания, что приводит к продлению срока службы инструмента, снижению сил резания, уменьшению шероховатости поверхности, повышению точности обработки.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

1. Чернобай С.П. Разработка и исследование ресурсосберегающих технологий обработки металлов резанием для производства деталей летательных аппаратов : дис. ... канд. техн. наук : 05.07.02 / С.П. Чернобай. Комсомольск-на-Амуре, 2004. 154 с.

2. Евсеев Д. Г., Попов А. Ю. Измерение сил резания при токарной обработке : метод. указ. к лаборат. работе по дисц. «Резание металлов». М. : МИИТ, 2006. 34 с.

3. Косилова А.Г. Мещерикова Р.К. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. М. : Машиностроение, 1986. 496 с.

4. Шашин А.Д. Исследование влияния СОЖ на процесс взаимодействия инструмента и заготовки при обработке металлов резанием : дис. ... канд. техн. наук : 05.03.01 / А.Д. Шашин. М., 2003. 118 с.

5. Латышев В.Н. Повышение эффективности СОЖ. М. : Машиностроение, 1975. 88 с.

УДК 669.71:502.3 Дружинина Татьяна Яковлевна,

к. т. н., доцент кафедры сопротивления материалов и строительной механики, Иркутский национальный исследовательский технический университет, тел. 89500664707, e-mail: dr@istu.edu

Шахрай Сергей Георгиевич, к. т. н., доцент кафедры техносферной безопасности горного и металлургического производства ИЦМиМ, Сибирский федеральный университет, тел. 8-908-2025567, e-mail: shahrai56@mail.ru

Гронь Вера Александровна, к. т. н., доцент кафедры техносферной безопасности горного и металлургического производства ИЦМиМ, Сибирский федеральный университет, тел. 8-913-5192680, e-mail: gronva@mail.ru

РАЗРАБОТКА НАУЧНЫХ И МЕТОДОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ МЕЛЬНИЦ РУДНОГО САМОИЗМЕЛЬЧЕНИЯ

T. Y. Druzhinina, S. G. Shahrai, V. A. Gron

DEVELOPMENT OF SCIENTIFIC AND METHODOLOGICAL BASIS FOR INCREASING THE PRODUCTIVITY OF THE ORE AUTOGENOUS GRINDING MILLS

Аннотация. В статье проведено исследование характеристик оптимальных соотношений мельниц рудного самоизмельчения. Определены экспериментальные данные, позволяющие определить оптимальное соотношение расстояния между лифтёрами и их высот. С этим тесно связана величина относительной частоты вращения барабана мельницы. Если мельница оснащена гладкой футеровкой, то оптимальная величина относительной частоты вращения близка к критической, а именно находится в пределах 0,9-1,0 от критической частоты вращения. Полученным оптимальным параметрам ребристой футеровки соответствует относительная частота вращения барабана мельницы 0,75-0,80 от критической частоты вращения. Мельница переходит в оптимальный кинематический режим работы. При этом, как показали последующие исследования, наблюдается рост удельной производительности по расчётным классам крупности. Дальнейшее увеличение высоты лифтёров оказывает тормозящее влияние на отрыв рудных обломков и их полёт по параболической траектории.

Ключевые слова: рудное самоизмельчение, мельницы рудного самоизмельчения, конструкция мельницы, механические свойства, методы управления комплексом измельчения.

Abstract. The article investigates the characteristics of the optimal ratios of ore autogenous grinding mills itself. Experimental data is defined to determine the optimal ratio of the distance between the lifters and their height. Closely tied to this is the relative frequency of rotation of the mill drum. If the mill is equipped with a smooth lining, then the optimal value of the relative speed is close to the critical one, namely, is in the range of 0.9-1.0 of the critical speeds. The resulting optimal parameters of ribbed lining correspond to the relative frequency of rotation of the mill drum 0,75-0,80 of the critical speeds. Mill goes into optimal kinematic mode. However, later research showed that there is increase of the specific productivity for settlement classes. Further increase of the height of the lifters has an inhibiting effect on the separation of ore fragments and their flight on a parabolic trajectory.

Keywords: ore selfgrinding, ore selfgrinding mills, mill design, mechanical properties, methods of managing complex grinding.