Библиографическое описание:

Водин Д. В. Криогенная обработка как перспективный метод повышения износостойкости металлорежущего инструмента [Текст] // Современные тенденции технических наук: материалы IV Междунар. науч. конф. (г. Казань, октябрь 2015 г.). — Казань: Бук, 2015. — С. 48-50.

Рассмотрена криогенная обработка как один из основных методов повышения износостойкости металлорежущего инструмента, способствующая увеличению сроков его службы.

Ключевые слова:криогенная обработка, криогенная температура, криоагент, криососуд, криогенный продукт.

 

В настоящее время в машиностроении применяется криогенная обработка как один из перспективных методов повышения износостойкости металлорежущего инструмента.

Основой криогенной обработки является применение низкотемпературного воздействия. Материал металлорежущего инструмента охлаждается до криогенных температур (-1500 С) на заданные периоды времени, а затем выполняется плавное возвращение к нормальной комнатной температуре. Процесс криогенной обработки осуществляется при использовании компьютерных технологий. Компьютер плавно регулирует понижение и повышение температуры в соответствии с заложенной программой. Плавное возвращение к комнатной температуре необходимо во избежание криогенного шока металла, что может вызвать трещины и разломы в материале металлорежущего инструмента или даже изменения в его внутренней молекулярной структуре. Криогенная обработка как перспективный метод повышения износостойкости металлорежущего инструмента позволяет улучшить его твердость, механические и режущие свойства [1]. Сегодня криогенная обработка способна конкурировать с другими методами обработки, способствуя при этом повышению производительности и снижению износа металлорежущего инструмента.

Криогенная обработка основана на обработке холодом в криогенной установке при температуре достигающей температуры жидкого азота.

Основными преимуществами криогенной обработки являются:

-          повышение износостойкости и прочности металлорежущего инструмента;

-          изменение физико-химических свойств материала;

-          высокие показатели упрочнения металлорежущего инструмента;

-          высокая производительность;

-          экологичность.

К основным недостаткам криогенной обработки относятся:

Лабиринт

-          опасность обмораживания при контакте с криогенными продуктами;

-          увеличение хрупкости металла при низкой температуре и возможности разрушения оборудования по причине взрыва;

-          возможная утечка криогенных продуктов вследствие разгерметизации оборудования;

-          высокая стоимость криогенных установок и комплексов.

Криогенная обработка металлорежущего инструмента включает в себя охлаждение материала до температуры жидкого азота, проводится однократно и не нуждается в повторении, так как материал металлорежущего инструмента приобретает свойства, которые сохраняются в течение всего срока службы. Криогенная обработка повышает производительность, и износостойкость металлорежущего инструмента порядка на 10–20 %.

Отечественные ученые Положенцев В. С., Гуляев А. П., Воробьев В. Г. и Вязников Н. Ф. внесли огромный вклад в развитие криогенных технологий и определили путь их развития в машиностроении нашей страны.

Криогенная установка — это совокупность технологически объединенного оборудования, предназначенного для переноса теплоты в окружающую среду от объекта при криогенной температуре.

Криогенная установка включает в себя:

-          персональный компьютер;

-          процессор;

-          криокамера;

-          емкость с жидким азотом;

-          электромагнитный клапан;

Лабиринт

-          датчик температуры;

-          криососуд;

-          контроллер.

Управление процессом криогенной обработки осуществляется процессором. К изменяемым параметрам относятся: температура, скорость понижения и повышения температуры, временные периоды выдержки.

В криогенных резервуарах (емкостях) находятся соединения, которые обеспечивают проведение криогенной обработки. Используемые соединения разделяют на холодные (кислород и азот) и очень холодные (водород и гелий). Температура кипения холодных газов доходит до минус 2700 С, что и обеспечивает применение криогенных технологий.

Криогенные резервуары включают в свой состав внутренние и внешние ёмкости. Внутренние криогенные емкости используются для размещения рабочих сред, внешние — служат внешней оболочкой, позволяя создавать эффект термоса. Между внешней и внутренней ёмкостями засыпается перлит, и создаётся эффект вакуума, который позволяет практически свести к минимуму тепловые потери. Внутренние криогенные ёмкости покрываются специальной изоляцией. Криогенные ёмкости бывают объемом от 3000 до 60000 л. Такие устройства изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТ-Р и подлежат сертификации.

Криоагентом при криогенной обработке является вещество или смесь веществ, используемые в криогенной технике как рабочее тело в газообразном или конденсированном состоянии и находящееся при криогенных температурах хотя бы на одной из стадий рабочего цикла [2]. Чаще всего в качестве криоагента выступает жидкий азот. Криососуд — это сосуд, предназначенный для хранения или транспортирования криопродукта.

Криогенными называются машины (установки), в которых хотя бы один процесс рабочего цикла протекает при температурах ниже -1500 С. Их можно подразделить на машины, производящие холод, и на машины, обеспечивающие сжатие и транспортировку криоагенто, работающие при температурах ниже -1500 С.

Криогенный продукт — это продукт криогенной установки, находящийся при криогенной температуре. Криогенная температура- это температура в интервале от -2700С до -1500С. К основным криогенным продуктам относятся: криптон, ксенон, азот, аргон, метан, водород, озон, фтор, гелий.

Работе с криогенными продуктами требует строгого выполнения мер техники безопасности для исключения:

-          ожогов вследствие попадания криогенных продуктов на открытые участки тела, в глаза и легкие;

-          обморожения вследствие глубокого охлаждения участков тела при контакте с криогенными продуктами.

Конструкции помещений, в которых ведутся работы, и хранятся криогенные продукты должны учитывать высокую взрывоопасность продуктов, а также в обязательном порядке должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией (приток воздуха должен быть сверху, а вытяжка — снизу). Для удаления пролитых криогенных продуктов оборудуются вдоль стен специальные сливные каналы с уклоном в сторону аварийной вентиляции [3].

Лабиринт

Помещение должно быть оборудовано автоматическим включением вентиляции при достижении концентрации криогенных продуктов выше допустимой.

При работе с криогенными продуктами необходимо использовать специальную обувь, одежду, рукавицы и защитные очки, исключающие попадание криогенных продуктов на открытые участки тела. Верхняя одежда должна быть закрытой, а брюки должны прикрывать обувь. Для исключения соприкосновения персонала с оборудованием с низкой температурой необходимо применять герметизацию, термоизоляцию и защитные ограждения. На оборудовании необходимо устанавливать знаки безопасности [4].

Открытые переливания, слив криогенных продуктов, при которых возможно разбрызгивание жидкости необходимо проводить в защитных рукавицах и защитных очках.

Криогенное оборудование должно быть обязательно зарегистрировано в органах Госнадзора и проходить периодическое, техническое освидетельствование. Работать с криогенным оборудованием допускаются лица не моложе 18 лет, после прохождения обучения и аттестации комиссией с выдачей удостоверения на право производства работ. Периодическая проверка знаний производится не реже 1 раза в год.

Криогенная обработка является эффективным и перспективным методом повышения износостойкости металлорежущего инструмента.

 

Литература:

 

1.       Основы криологии. Энтропийно-статический анализ низкотемпературных систем. — М. изд.МГТУ имени Н. Э. Баумана. 2014г. — 507 с.;

2.       Солнцев, Ю.П, Ермаков, Б.С., Слепцов, О. И. Материалы для низких и криогенных температур. — М. изд.Химиздат. 2008г– 768 с.

3.       www.kazreferat.info/read/bezopasnost-pri-ekspluata...h-ustanovok-MTY3ODA0

4.       revolution.allbest.ru/life/00065286_0.html

Основные термины (генерируются автоматически): металлорежущего инструмента, износостойкости металлорежущего инструмента, повышения износостойкости металлорежущего, Криогенная обработка, метод повышения износостойкости, криогенных продуктов, криогенной обработки, криогенная обработка, перспективный метод повышения, Криогенная обработка металлорежущего, методов повышения износостойкости, металлорежущего инструмента порядка, Материал металлорежущего инструмента, в материале металлорежущего инструмента, износа металлорежущего инструмента, и прочности металлорежущего инструмента, материал металлорежущего инструмента, криогенной температуре, криогенных технологий, температуры жидкого азота.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос