Журнал Экспозиция Металлообработка

1

2

CAD/CAM/CAPPADEM – интегрированная система, обеспечивающая сквозное проектирование. Сосредоточение и глубокая интеграция инструментов для решения разноплановых задач в одном программном продукте позволяет объединять усилия специалистов и значительно сокращать этап подготовки производства.

ADEM – это единое конструкторско-технологическое пространство, единая база, единый интерфейс. Условно подразделяется на два основных предметных модуля: ADECCAD – проектно-конструкторская среда, содержит: 3DCAD + 2DCAD + Архив + Редактор сканированных чертежей + Конструкторские библиотеки ADEMCAPP – технологическая среда, содержит: ADEMCAM-для любого оборудования с ЧПУ+TDM+Архив+Систему контролягеометрии + Генератор постпроцессоров + Технологические Библиотеки ADEM Vault Explorer+ADEM i-Ris+ADEM NTR Средства проектирования и Конструирования • единое 2D\3D пространство • объемное гибридное моделирование • плоское моделирование • черчение и оформление КД по объемной модели • компьютерная обработка бумажных чертежей • работа с архивами • вариативная сборка • анализ геометрии и конфликтов • глобальное и локальное редактирование • стандарты ЕСКД. ANSI.ISO.DIN • библиотеки стандартных элементов Средства разработки техпроцессов • проектирование маршрутных, маршрутно-операционных и операционных, технологических процессов

• проектирование единичных, групповых типовых ТП по различным направлениям: механообработка, гальваника, сварка, сборка, штамповка т.д.

• формирование ведомости деталей, ведомости материалов, ведомости специфированых норм расхода материалов, ведомостей оснастки и др.

• поиск и использование нормативносправочной информации по основным элементам ТП: материалам, оборудованию, оснащению и т.д.

• Поддержка большого количества формируемых документов: маршрутных и операционных карт, карт технического контроля, ведомостей оснасткии др.

• возможность создавать документы произвольной формы (стандарт предприятия, пользовательские формы и карты)

• расчет режимов резания по основным операциям: точение, фрезерование, сверление, шлифование Средства программирования ЧПУ • фрезерование 2х, 2,5х, 3х, 4х, 5х • точение одно- и многошпиндельное • электроэррозия 2х, 4х • сверление • лазерная обработка 2х, 5х • резка, вибровысечка и листопробивка • управление качеством • виртуальный контроль качества • динамическое моделирование обработки • контроль столкновений • библиотеки и генератор постпроцессоров • бибилиотеки инструмента и оборудования • системы реновации старых программ ЧПУ

3

СОДЕРЖАНИЕ: ВЫПУСК: № 2 (93) декабрь 2012 г.

ООО «ПКФ Галреахим» Cimcool industrial products B.V. – новое слово в производстве СОЖ................................7

ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ОФИС: Республика Татарстан, Наб. Челны, Россия Мира, д. 3/14, оф. 145

И. Шнайдер Новые пути развития технологии обработки закаленных материалов............................9

+7 (8552) 38-49-47, 38-51-26

АДРЕСА ПРЕДСТАВИТЕЛЬСТВ: Москва, Россия Народного ополчения, д. 38/3, каб. 212

Н.В. Сергеев SprutCAM: Виртуальный станок на компьютере – надежная и эффективная работа станка с ЧПУ в производстве................................. 13

+7 (499) 681-04-25

ООО «Сандвик» Преимущества подачи СОЖ под высоким давлением....................................................16

Miami, FL, USA, 801 Three islands blvd., Suite 217, Hallandale Beach, 33009

А.С. Вохидов, Л.О. Добровольский Идти в ногу с мировым прогрессом...................................................................................18

Hilden, Germany

Компания «Искар» Новые твердые сплавы IC6025, IC6015 и стружколом МЗМ – лучшее решение для обработки нержавеющей стали........................................19

+1 (954) 646-19-08

+49 (1577) 958-68-49

САЙТ: www.mmsv.ru УЧРЕДИТЕЛЬ И ИЗДАТЕЛЬ: ООО «Экспозиция» ДИРЕКТОР: Шарафутдинов И.Н. / ildar@expoz.ru ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР: Шарафутдинов И.Г. / mmsv@expoz.ru ДИЗАЙН И ВЕРСТКА: Сайфутдинова Ф.А. / mmsv@expoz.ru работа с клиентами: Шарифуллин И.М. / mmsv2@expoz.ru Чернов Е.В. / mmsv3@expoz.ru Чебыкин Д.В. / mmsv4@expoz.ru АДРЕС УЧРЕДИТЕЛЯ, ИЗДАТЕЛЯ И РЕДАКЦИИ: 423809, РТ, Набережные Челны, пр. Мира, д. 3/14, оф. 145, а/я 6 отпечатано: Типография «Логос» 420108, г. Казань, ул. Портовая, 25А тел: +7 (843) 231-05-46 № заказа 11-12/22-1 дата выхода в свет: 03.12.2012 тираж: 10 000 экз. цена: свободная СВИДЕТЕЛЬСТВО: Журнал зарегистрирован 27 июля 2006 года ПИ № ФС77-25309 Федеральной службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия.

М.А. Степанова Влияние чистоты вспомогательных технологических газов на лазерную резку металлов..............................................23 С.Б. Челищев К вопросу о точности и производительности пазовырубных прессов..............................................................26 В. Кисеев, Д. Аминев, В. Черкашин, Р. Мурзин Двухфазные теплопередающие системы для охлаждения светодиодных светильников.................................................................29 А.В. Смирнов Разработка модели оптимального выбора рецепта добавок легирующих элементов для получения стали заданного химического состава на агрегате внепечной обработки.....................................34 Вольфганг Корен, Манфред Пауритч Автоматизированная система параметрического контроля АЦП-ЦАП на базе NI PXI.......................................................37 А.В. Седых Закрытое акционерное общество «Термокабель Электропечь».....................................41 В.Н. Филиппов Прогрессивные конструкции в традиционных технологиях. Универсальные и кантуемые накладные поворотные делительные столы....................43 ОАО «НИИграфит» Антифрикционные материалы..........................................................................................44 ЗАО «МИУС» Метод термической и химико-термической обработки в печах СШЗ...................................................................45 Н.В. Сергеев 2.5D обработка....................................................................................................................47 ООО «Воткинский завод термического оборудования» Технология получения жаростойких покрытий................................................................50 ООО «СМЗ» Савёловский машиностроительный завод сегодня и завтра...........................................53

4

5

6

7

Cimcool industrial products B.V. – новое слово в производстве СОЖ Компания Cimcool Industrial Products B.V. – ведущий мировой производитель смазочно-охлаждающих, моющих и антикоррозионных жидкостей. В последние годы компания Cimcool сделала многое для удовлетворения нужд и потребностей восточноевропейских партнеров. Заключены договора на дистрибьюцию и техническую поддержку продаж промышленных жидкостей в таких странах как Россия, Беларусь, Украина и Казахстан, а также стран Балтии: Латвии, Литвы и Эстонии.

Из истории компании Любопытна история компании Cimcool. Она начинается с 1884 года, когда в городе Цинциннати, что в США, была основана одноименная компания Cincinnati, основным бизнесом которой были конструирование и производство шлифовальных кругов. Компания развивалась и к началу ХХ столетия Cincinnati стала конструировать и производить шлифовальное оборудование. Таким образом, получился тандем «оборудование-инструмент» — и все от одного поставщика. Рынок развивался, заказчики становились все более требовательными и одного оборудования и кругов стало недостаточно. Поэтому руководители компании создали подразделение, которое стало заниматься разработкой и производством СОЖ для шлифования. Время настоящее Сегодня подразделение по производству СОЖ разрослось, выделилось в самостоятельное предприятие с более чем тремя тысячами сотрудников по всему миру. Современное название компании Cimcool можно расшифровать как: Ci=Cincinnati (дань корням компании), M=Milacron (концерн, которому принадлежит компания Cimcool), Cool=Охлаждение (основной продукт СОЖ). Сейчас компания имеет три основных завода по производству индустриальных жидкостей и две основные лаборатории по разработке и внедрению жидкостей. Заводы расположены в Нидерландах, США и Южной Корее. Направления деятельности Основным видом деятельности компании Cimcool является производство

практически всех типов индустриальных жидкостей, применяемых при механической обработке металлов. Это и смазочно-охлаждающие жидкости, и жидкости для штамповки, моющие жидкости всех типов для погружных, ультразвуковых, спреевых моечных машин. Также мы разрабатываем и внедряем жидкости для защиты от коррозии черных и цветных металлов (защита от коррозии до 3 лет при перевозке морем). В настоящее время компания Cimcool является основным поставщиком полного спектра индустриальных жидкостей для основных «игроков» подшипниковой промышленности, автомобильной промышленности и авиакосмической отрасли. Здоровье и безопасность людей и окружающей среды При разработке и лабораторных испытаниях компания Cimcool инвестирует львиную долю времени в подбор компонентов и базовых масел для наших жидкостей. Для производства СОЖ применяются только высокоочищенные масла и никогда – отработки (как делают многие компании для удешевления своей продукции). У нас принята известная максима «скупой платит дважды». Продукты Cimcool всегда соответствуют действующим стандартам по безопасности Еропейского Союза, а, следовательно, и стран СНГ. Все изменения в законодательстве об охране здоровья людей и окружающей среды немедленно находят отображение в формулах наших продуктов. Все наши продукты тестированы на совместимость с кожей. Мы выполняем измерения масляного тумана прямо в рабочих условиях, что позволяет свести

к минимуму содержание масел в воздухе рабочей зоны. Cimcool Industrial Products участвует в работе нескольких организаций, занимающихся вопросами охраны окружающей среды, здоровья и безопасности людей. Cimcool считает безопасность людей, работающих непосредственно с охлаждающими и другими жидкостями, одним из наивысших приоритетов при разработке продуктов. Например, для тестирования наших жидкостей на совместимость с человеческой кожей мы прибегли к улугам независимой лаборатории профессора, доктора медицины Т.Л. Дипгена. Тестирование проводится на добровольцах. Все наши продукты прошли тесты и получили отличные «оценки». Сервис Руководство компании Cimcool уделяет большое внимание вопросам сервисного обслуживания и сопровождения наших жидкостей. Мы считаем, что важно не только продать и забыть, но и «вести» наших заказчиков, тем самым повышая доверие к нашей компании. Весь наш технический персонал имеет в своем распоряжении

8 мобильные мини-лаборатории. С помощью такой лаборатории можно сделать анализ воды, концентрации СОЖ, наличия или отсутствия бактерий и грибков в эмульсии и много других анализов. Лаборатория во Влаардингене (Нидерланды) выполняет более сложные типы анализов. Контроль качества Качество продуктов и сервиса Cimcool Industrial Products основано на наших превосходных знаниях в области технологии металлообработки, знании нужд заказчика, а также последних законов и тенденций в охране окружающей среды и безопасности рабочих. Компания Cimcool имеет сертификаты ISO 9001 и ISO 14001. Качество наших жидкостей основано на использовании специально подобранного сырья. Исследования и разработка новых технологий Компания Cimcool является лидером в мире в области разработки новых продуктов для металлообрабатывающей промышленности. Мы обладаем современной лабораторией, которая позволяет постоянно улучшать существующие и разрабатывать новые продукты. В тесной кооперации с нашими основными заказчиками разработчики компании Cimcool постоянно совершенствуют линейку продуктов для металлообработки. Еще одним немаловажным аспектом нашей деятельности является возможность разработки продуктов специально под условия наших заказчиков. Экономика должна быть экономной Долгий срок работы наших смазочно-охлаждающих жидкостей позволяет значительно снизить производственные затраты. При расчете общей стоимости работы с СОЖ мы обычно принимаем во внимание все факторы, такие как: • стоимость самого концентрата СОЖ; • стоимость утилизации (чаще замена СОЖ – больше платим за утилизацию); • стоимость инструмента (более долгий срок службы резцов, шлиф. кругов); • стоимость замены фильтров; • энергозатраты (поскольку смешивание происходит при низких температурах – наша СОЖ не требует «кипячения»); • стоимость больничных листов для рабочих; • меньше простоев + более высокие режимы = повышение производительности; • долгий срок службы эмульсии; • уменьшение объемов СОЖ, подлежащих утилизации; • меньше проблем с обработкой (качество поверхности); Итого: цена СОЖ снижается, даже если ранее вы использовали СОЖ за 35 рублей/литр! Удовлетворение нужд заказчиков Специалисты компании Cimcool постоянно откликаются на нужды и требования наших

заказчиков, таким образом, мы строим долгосрочные отношения, выгодные как нашим заказчикам, так и, безусловно, компании-производителю. Мы постоянно взаимодействуем с нашими заказчиками для создания более совершенных продуктов. Таким образом, специалисты нашей компании имеют богатый опыт разработки СОЖ и знают о нуждах производства не понаслышке. Коллектив Cimcool состоит из прекрасных специалистов-разработчиков: химиков, микробиологов, технологов и эксплуатационщиков. Официальный дистрибьтор в России Одним из официальных дистрибьюторов CIMCOOL INDUSTRIAL PRODUCTS B.V. в России является ООО «Производственно-коммерческая фирма Галреахим». Эта компания обеспечивает, не только поставки продукции, но и сервисную поддержку закзчиков на Российском рынке. Цены на смазочно-охлаждающие, моющие жидкости, и жидкости для защиты от коррозии компании CIMCOOL находяться на уровне европейских конкурентов, а на некоторые основные СОЖ даже ниже. Тем самым обеспечивается наилучшее соотношение «Цена-качество», поскольку за

те же деньги и даже дешевле, нежели у конкурентов, наши заказчики получают бесплатный сервис по постоянному технологическому сопровождению. Поставка основных типов СОЖ и моющих жидкостей производиться со складов дистрибьтора в Москве и Самаре. Компания CIMCOOL всегда поддерживает наилучшие отношения со своими постоянными заказчиками и будет рада знакомству с новыми!

CIMCOOL INDUSTRIAL PRODUCTS B.V. www.cimcool.net ООО «ПКФ Галреахим» 107076, г. Москва Богородский вал, д.3 корп.101, офис 211 www.galreachim.ru e-mail: gal-info@yandex.ru Тел.:+7(495) 786-35-75, +7(495)786-35-77 +7(495)984-25-46, +7(495)984-25-47

9

Новые пути развития технологии обработки закаленных материалов Цельные СМП из кубического нитрида бора позволяют применять новые технологии обработки при производстве деталей из закаленных материалов. Преимущества: меньшая длительность такта при повышенной стойкости инструмента. Сменные многогранные пластины СМП на основе керамики и кубического нитрида бора КНБ с покрытием в сочетании со стабильной системой зажима IKS-PRO Mini делают возможным применение новых технологий обработки деталей из закаленных материалов.

Новые материалы режущих инструментов с покрытием расширяют возможности при твёрдом точении элементов привода и подшипников, в частности, обеспечивают высокие параметры резания и повышенную стойкость инструментов. Кроме того, использование СМП из цельного материала КНБ с покрытием позволяет применять новые технологии обработки, которые в свою очередь сокращают продолжительность обработки, повышают продуктивность и экономичность всего производственного процесса. Цельные СМП и новая система зажима позволяют использовать новые технологии. По сравнению с СМП с напайными уголками, использование цельного материала КНБ значительно повышает надежность

технологического процесса. При этом удается избежать отпайки режущего уголка, которая случается, прежде всего, при продолжительном контакте и последующей повышенной тепловой нагрузке на место соединения. Это преимущество осуществимо в первую очередь при обработке деталей больших размеров, например, при предварительном обтачивании крупных колец подшипников. Кроме того, цельные СМП имеют большую полезную длину режущей кромки по сравнению с версиями с уголками и расширяют посредством этого спектр применения. При интеллектуальном планировании процесса обработки можно сокращать до минимума количество необходимыхпроходов,

3

5

4

а также цикл изготовления деталей. Соответственно снижаются издержки на единицу продукции. Другое преимущество таких режущих пластин — адаптированная к процессу обтачивания закаленных материалов внутренняя мульда (карман) СМП. Благодаря такой специальной форме мульды производится надежный зажим СМП с объёмнораспределенным усилием в державке, плотно затягивающем СМП на посадочной площадке несущего инструмента. Тем самым обеспечивается высокая устойчивость, которая создает предпосылки для успешной конечной обработки поверхности при обтачивании. Рис. 1 демонстрирует вышеописанный принцип зажима. На рис. 2 представлен пример, в котором комбинация системы зажима и цельных СМП

3 1 6

7

2

1

2

Рис. 1. — Система IKS-PRO Mini от Ceramtec делает возможным зажим цельных СМП с интегрированным объемнораспределенным усилием

Рис. 2. — При обработке контура зубчатого колеса с переходом от закаленной к отпущенной зоне цельными СМП из КНБ необходимо три прохода (справа), при стандартных режущих пластинах с уголками – семь проходов (слева)

10

Ширина ленточки износа VBN

0,25

мм

0,15

0,10

0,05

0,00

0

1000 2000 3000 м Длина обработки резанием

6000

Рис. 3. — При обтачивании закаленных материалов применения СМП (сорт WXM355) с многослойным PVD покрытием увеличивает длину обработки резанием на 170 % по сравнению с вариантом без покрытия с небольшим внутренним диаметром делает возможной новую технологию обработки и ведет к значительной экономии в ходе производственного процесса. Здесь механической обработке подвергся контур закаленного зубчатого колеса. Одновременно с закаленной зоной необходимобыло обработать также зоны перехода от закаленной к отпущенной зоне, от 32 до 62 по шкале Роквелла, (HRC), чтопредъявляло при относительно большом объеме резания дополнительные требования к материалу режущего инструмента. На рис. 2 слева показан первоначальный ход обработки, каким он должен был быть при применениистандартной СМП с напайными уголками. Для обработки контура здесь должно быть произведено в целом семь проходов. Применение цельной пластины TNGX110412SS MDO (материал режущего инструмента WXM355 с окрытием) и новой системы зажима оптимизировало весь ход обработки таким образом, что теперь требуется производить только три прохода, и продолжительность обработки сокращается тем самым почти на 40%. Длина режущей кромки применяемых при этом цельных СМП достигала четырех миллиметров. Нанесение покрытия повышает экономичность при обтачивании закаленных материалов. Многослойное PVD покрытие на основе нитрида титана TiN с примесями кремния значительно повышает износостойкость СМП из цельного материала керамики или КНБ при твёрдом точении закаленной стали. Как показано на рис. 3, такие покрытия значительно повышают стойкость инструмента. При классических условиях обтачивания закаленных материалов характеристики износа материала КНБ без покрытия сопоставлены с характеристикам износа материала КНБ с покрытием (WXM355). Если определить в качестве начальной границы характерную ширину износа

VB=0,15 мм, то покрытие увеличивает длину резания на 170%. Фотографии режущей кромки демонстрирует стабильность кромки при незначительном образовании характерных лунок износа на плоскости зажима. Остающаяся фаска перед лункой становится табильнее, и можно избежать разрушения режущей кромки из-за повреждения фаски перед лункой, что достаточно часто встречается при обтачивании закаленных материалов. Таким образом, высокопрочные материалы режущих инструментов с покрытием позволяют достичь необходимого качества поверхности и точного соблюдения размеров при обработке детали на протяжении более продолжительного периода времени. Исходя из различных задач обработки закаленных материалов, которые входят в различные спектры нагрузки для материала режущего инструмента, и на основе данной технологии нанесения покрытий и разнообразных высокопрочных субстратов, была создана совершенно новая серия материалов режущих инструментов HD-Line. Серия охватывает весь диапазон от материалов с высокой износоустойчивостью, применение при непрерывном точении (WXM155), до материалов с высокой вязкостью, применение при сильно прерывистом точении (WXM455). Таким образом можно выбрать оптимальный материал в соответствии со специфическими требованиями. Повышенная износоустойчивость материала режущего инструмента, полученная при нанесении покрытия, может быть использована для повышения производительности обработки деталей на промышленных предприятиях. Рис. 4 демонстрирует образец втулки колеса, которая должна быть обработана в отмеченном диапазоне при твердости от 58 до 62 по шкале Роквелла (HRC). За счёт увеличения скорости обработки при соблюдении указанных допусков на размеры

Рис. 4. Продольное и поперечное обтачивание втулки колеса при твердости от 58 до 62 по шкале Роквелла при повышении с корости резания

Рис. 5. Обтачивание профиля (получистовая обработка) кольца подшипника с переходом от закаленной к отпущенной зоне

Рис. 6. — Обтачивание контура выводного вала твердостью от 58 до 62 по шкалеРоквелла по сильно прерывистой поверхности

11 согласно IT6 и качестве поверхности Ra менее 4 мкм становится возможным увеличить загрузку станка. Использование цельной СМП TNGX110416S-S MDO серии WXM 255 с покрытием позволило повысить скорость резания до vc=260 м/мин. При неизменной площади срезаемого поперечного сечения ap . f = 0,2 · 0,16 мм2. В результате, продолжительность обработки детали снизилась на 22% по сравнению с исходным показателем. Описанная система инструментов и цельные СМП с покрытием обнаруживают преимущества также в сфере обработки подшипников. При предварительном обтачивании профиля кольца подшипника по гладкой поверхности с твердостью 59 по шкале Роквелла (HRC) и зонами перехода от закаленной к отпущенной зоне было необходимо качество поверхности Ra менее 0,6 мкм, требовалась высокая надежность процесса (рис. 5). Используя систему инструментов IKSPRO Mini и СМП RNGX060400 S-S MDO сорта WXM155 на основе керамики при скорости резания vc=210 м/мин., глубине резания до ap=0,6 мм и подаче f=0,15 мм, удалось повысить стойкость инструмента в 6 раз по сравнению с ранее использованной армированной вискеризированной керамикой. Соответствующие режущие инструменты и материалы могут обеспечить надежность также при обработке закаленных материалов при сильно прерывистой поверхности. Рис. 6 демонстрирует обработку приводного вала из закаленной стали с твердостью от 58 до 62 по шкале Роквелла (HRC). Внешний и внутренний контур обрабатывается

здесь специальным инструментом в соответствии с технологическим процессом. При этом скорость резания составляет vc=130 м/мин., подача – f=0,10 мм, глубина резания – ap=0,8 мм. Высокой нагрузке на режущую кромку, связанной с условиями прерывистого резания, было противопоставлено использование материала СМП с очень высокой ударной вязкостью, а именно сорта WXM455. Одновременно стойкость режущей кромки была увеличена в 2,5 раза по сравнению с традиционными материалами режущего инструмента из КНБ. Итоги Применение цельных СМП в сочетании с надёжной системой зажима позволяют применять новые технологии обработки при производстве деталей из закаленных материалов. При повышении стойкости инструмента можно добиться сокращения длительности такта и последующих экономических преимуществ. Если такие технологии обработки учесть еще на стадии проектирования, то укороченная цепь процесса и освобожденные производственные мощности могут привести к экономии капиталовложений в оборудование. Кроме того, нанесение новых покрытий дает возможности для более высоких скоростей резания при обтачивании закаленных материалов. Износоустойчивость материалов режущих инструментов по сравнению с вариантами без покрытий повышается, надежность производства возрастает благодаря большей устойчивости режущей кромки СМП к износу и разрушению. Наряду с классическими случаями преимущества

особенно заметны при обтачивании массивных деталей из закаленных материалов, при сильно прерывистой поверхности и при переходе от закаленной к отпущенной зоне. Именно для таких деталей цельные СМП на основе керамики и КНБ с покрытием обеспечивают особенно надежную обработку и экономичность.

Дипломированный инженер Иоганнес Шнайдер – руководитель отдела менеджмента продукции и маркетинга компании «КерамТек» (CeramTec), Эберсбах/Фильс (Ebersbach/Fils) Бизнес-сфера – запасные части для инструментов

12

13

SprutCAM: Виртуальный станок на компьютере – надежная и эффективная работа станка с ЧПУ в производстве Как исключить простаивание современного дорогостоящего оборудования с ЧПУ. Как уменьшить время настройки, наладки, внедрения оборудования? Как увеличить прибыль за счет оптимального и более эффективного использования станков с ЧПУ? Как исключить типичные ошибки на всех стадиях проектирования и обработки? Требования рынка заставляют станкостроителей создавать все более изощренные схемы станков с целью увеличения технологических возможностей оборудования. Концентрация операций фрезерной и токарной обработки на одном станке, часто с автоматическим перехватом заготовки, с возможностью одновременной обработки детали несколькими инструментами существенно снижает трудоемкость обработки, повышает качество и снижает потребность в производственные площадях. С другой стороны, использование такого оборудования приводит к необходимости улучшения качества управляющих программ в части обеспечения безаварийной работы оборудования. Современные станки с ЧПУ имеют встроенные системы определения причин аварийной ситуации. Производитель станка зачастую может удаленно (по интернету) определить причину аварии. Если авария произошла из-за ошибки в управляющей программе (УП), это не является гарантийным случаем. Дорогостоящий ремонт оборудования, в таких случаях, производится за счет владельца оборудования. Качество управляющей программы достигается соблюдением принципа абсолютной идентичности процесса обработки средствами симуляции с

реальным процессом обработки на станке. Современная симуляция обработки — это не просто имитация съема материала для контроля качества обработки и определения расхождения между исходной 3D моделью и заготовкой. Это также рабочие перемещения исполнительных органов станка, режущего инструмента, державок, револьверных головок заполненных инструментом, противошпинделя, люнета, задней бабки, вспомогательной оснастки, всего того, что участвует в обработке детали. Разработчик УП должен иметь средства, позволяющие видеть движения всех исполнительных органов станка, а не просто перемещение инструмента вокруг заготовки. Такими развитыми средствами моделирования обработки оснащена система разработки управляющих программ для станков с ЧПУ SprutCAM, разработанная компанией СПРУТ-Технология (Россия). Интеграция средств симуляции обработки в SprutCAM Исторически сложилось так, что в большинстве САМ систем сначала рассчитывают управляющую программу, затем, применяя, как правило, другую программу, симулируют обработку на станке, выявляя проблемы. После этого возвращаются в САМ систему,

редактируют исходные параметры, пересчитывают УП, заново симулируют обработку на станке и так далее методом проб и ошибок, пока не получат рабочую УП. Недостатки такой схемы очевидны: 1. Отсутствие возможности автоматического изменения параметров, которые привели к коллизиям, выявленным на этапе симуляции; 2. Перенасыщенность САМ системы различными вспомогательными окнами с параметрами, которые, правильнее было бы получить из схемы станка; 3. Сложное, зачастую невозможное формирование тонкой наладки станка в процессе разработки УП. Современные тенденции развития CAM систем требуют глубокой интеграции ПО симуляции с ПО генерации управляющих программ. Сегодня пользователь должен иметь возможность контроля обработки детали непосредственно с самого начала разработки УП. Расчет траектории нужно сразу производить с учетом параметров станка заложенных в кинематическую схему. При расчете текущей операции должна формироваться модель заготовки в виде остаточного материала для использования ее в последующей операции (рис. 2).

14

Рис. 2. — Обработка моноколеса на станке Mazak В то время, как многие САМ системы еще только предпринимают определенные усилия по интеграции средств верификации и симуляции с ПО генерации УП, в SprutCAM уже сейчас расчет управляющих программ ведется в рабочем пространстве станка с самого начала работы. В момент расчета траектории перемещения инструмента, технолог-программист сразу видит станок, перемещение всех исполнительных органов станка, траекторию перемещения режущего инструмента, может контролировать синхронную работу сразу нескольких револьверных или фрезерных головок станка, видит результат обработки в виде остаточного материала. Многие параметры станка, такие как, например, ограничения перемещений по осям, заложенные в схему станка, при расчете УП используются автоматически. Работая в SprutCAM технолог-программист, уже за компьютером проделывает работу наладчика на станке, а именно: выбирает из библиотеки и устанавливает в необходимые позиции оснастку; с учетом минимизации времени на смену инструмента устанавливает державки, резцедержки и блоки осевого инструмента в револьвер; устанавливает в

державки сам режущий инструмент; устанавливает заготовку и зажимает ее в кулачки патрона; подводит заднюю бабку, производит установку и зажим люнета и т.д. (рис. 3). Параллельно этому система автоматически формирует параметры наладки, такие как вылет заготовки, вылеты режущего инструмента по всем осям, позиции оснастки, люнета, задней бабки с последующим выводом всей этой информации в карту наладки. Наладка у станка сводится к установке оснастки, заготовки, инструмента в строгом соответствии с параметрами указанными в карте наладки, а так же тонкой настройки режущего инструмента. По сути, для организации реальной симуляции обработки, технолог за компьютером должен проделать ту же работу, что и наладчик у станка. Сегодня все чаще применяют обработку одной детали одновременно двумя инструментами (рис. 4), или одновременную обработку двух деталей на одном станке. Чаще всего технологи вручную вводят команды синхронизации в программу, затем проверяют результат в сторонних приложениях для моделирования обработки, обнаружив ошибку вносят изменения в

Рис. 3. — Симуляция перехвата детали в противошпиндель в SprutCAM

программу, заново проверяют и так пока не получат годную программу. В SprutCAM возможность симуляции синхронной обработки встроена непосредственно в систему и используется в процессе формирования многоканальной синхронной обработки. Надо отметить, что синхронизация производится на уровне кадров, а не операций, как это обычно реализовано во многих известных САМ системах (рис. 4). С учетом того что функции симуляции интегрированы в систему, потенциальному пользователю нет необходимости покупать дополнительные продукты для проверки управляющих программ, часто сопоставимых по стоимости со всей системой SprutCAM. Создание кинематических схем станков Для организации эффективной работы SprutCAM в условиях конкретного производства необходимо подключить к системе кинематические схемы реального парка программных станков этого предприятия. Для этого нужны средства быстрого и качественного формирования и подключения станков к CAM системе. Помимо геометрии

Рис. 4. — Пример одновременной обработки детали двумя инструментами

15

Рис. 5 — Сравнение результата обработки с моделью детали и кинематики виртуальный станок должен содержать все те параметры, которые содержат реальные станки, например, ограничения перемещений по осям, параметры отработки управляющей программы и пр. Эти параметры используются в SprutCAM для оптимизации расчета траектории с учетом конструктивных особенностей станков, для правильной работы постпроцессоров при автоматическом формировании карт наладок. Процесс создания виртуального станка довольно трудоемкий, требующий навыков программирования и специфических знаний. Компания SPRUT Technology разработало отдельное приложение MachineMaker, которое позволяет быстро описать станок и внедрить его в систему SprutCAM. Используя этот модуль, пользователь не задумывается о внутреннем представлении станка в системе SprutCAM. Станок создаётся с помощью нескольких простых шагов: импорт 3D моделей узлов станка; задание параметров каждого узла; проверка станка; подключение к SprutCAM. MachineMaker содержит уникальные инструменты, значительно облегчающие процесс создания схем станка. Работа в MachineMaker не требует высокой квалификации. Надо сказать, MachineMaker пользуется большой популярностью среди зарубежных дилеров SprutCAM. Формирование и учет заготовки Современная CAM система должна содержать развитый функционал формирования, управления, контроля заготовки, а так же возможность сохранения заготовки в виде 3D модели. Это очень важно для, оптимизации траектории рабочих перемещений, уменьшения количества перемещений инструмента по воздуху, а так же

для обеспечения контроля на коллизии во время ускоренных перемещений инструмента вокруг. Форму заготовки в SprutCAM можно создать несколькими способами. Методом использования примитивов (брусок, цилиндр, труба) , вращением модели вокруг оси, созданием 3D оболочки вокруг модели детали, по 3D модели и, наконец, распознанием результата суммарной обработки в предыдущих операциях. Функция формирования заготовки полностью ассоциативна, изменения параметров текущей операции ведут к изменению формы заготовки на входе в следующую операцию, что, в свою очередь, влияет на траекторию перемещения инструмента в последующих операциях.

SprutCAM содержит гибкие средства управления заготовкой. В чистовых операциях пользователь может задавать условия учета заготовки, например, остаточный материал высотой меньше 0.5 мм не обрабатывать. Имеется возможность включения и выключения учета заготовки. При необходимости, на любом этапе можно подменить заготовку, включать только фрагменты заготовки и т.д. Благодаря наличию развитых средств контроля заготовки, формирование траектории перемещений режущего инструмента производится самым оптимальным образом. Рабочие перемещения производятся только внутри текущей формы заготовки сформированной на основе остаточного материала. При перемещении на ускоренной передаче над заготовкой производится контроль на предмет соприкосновения всей инструментальной системы с заготовкой. В любой момент времени пользователь может воспользоваться цветовой шкалой визуального сравнения текущего состояния заготовки с

3D моделью детали, а так же замерить размер между заготовкой и деталью в любой точке обработанной поверхности. На любом этапе работы технолог-программист может сохранить промежуточную форму заготовки в виде STL модели, например, для создания модели которая будет использована для расчета УП, например, в другом проекте, другим пользователем, для другого станка, в другом производстве. Качество визуального отображения моделирования обработки это визитная карточка любой современной САМ системы. В SprutCAM реализованы самые передовые технологии визуализации обработки — Voxel 3D, Voxel 5D, и Solid (Voxel — трехмерный пиксел) (рис. 5). В заключение, хочется особо отметить, что SprutCAM предоставляет пользователю уникальную возможность самостоятельно формировать и разрабатывать управляющие программы в рабочем пространстве виртуального станка с учетом все станочной системы в целом (станок, оснастка, приспособление, инструмент, заготовка). Современные технологии формирования визуализации моделирования обработки, реализованные в SprutCAM, делают работу технолога эффективной, позволяют легко производить качественную обработку сложных деталей, обеспечивая при этом безаварийную работу дорогостоящего оборудования.

Н.В. Сергеев www.sprut.ru

16

Преимущества подачи СОЖ под высоким давлением

Роль СОЖ при обработке деталей из труднообрабатываемых материалов постоянно возрастает. На протяжении многих лет СОЖ подавалась в зону обработки поливом с помощью шлангов.Но теперь, благодаря технологии точной подачи СОЖ под высоким давлением в требуемую точку, открываются совершенно новые перспективы металлообработки.Более того, широкое распространение данной технологии становится возможным не только в связи с совершенствованием системы подачи СОЖ станков с ЧПУ, но и в связи с созданием новых инструментальных концепций. Изменения к лучшему Для эффективного применения СОЖ в современных условиях обработки необходимо обеспечивать точную подачу жидкости в зону резания под высоким давлением и в требуемом объеме. Теперь недостаточно просто направить поток в рабочую зону. Компетентное применение СОЖ под высоким давлением (HPC) может существенно улучшить формирование стружки, распределение тепла, качество получаемой поверхности, а также снизить налипание обрабатываемого материала на режущую кромку и износ инструмента. Эти основные факторы, в свою очередь, обеспечивают рост конкурентоспособности за счет повышения производительности и качества обработки. Подача СОЖ под высоким давлением положительно сказывается на обработке нержавеющих и низкоуглеродистых сталей, но максимальный эффект от использования этой технологии достигается при резании более труднообрабатываемых материалов, таких как титановые и жаропрочные сплавы. Последние разработки сделали технологию подачи СОЖ под высоким давлением еще более привлекательной и доступной.

Jetbreak В период с 1980-ых по 90-ые годы компания SandvikCoromant разработала первый вариант системы HPC–Jetbreak. В результате, технология подачи точно направленных потоков СОЖ под сверхвысоким давлением (100–1000 бар) стала частью металлорежущего инструмента, предназначенного

для обработки неподатливых материалов с затрудненным контролем над стружкообразованием. Потоки СОЖ формировали гидравлический клин между стружкой и режущей кромкой, уменьшая длину их контакта, что приводило к снижению температуры в зоне резания. Другим интересным результатом стало влияние СОЖ на вид стружки: появилась возможность не только контроля над ее формированием, но и ее дробления. Для многих специальных инструментов система Jetbreak стала решением, позволившим бороться с низкой обрабатываемостью материала и с проблемами стружкообразования. Было получено много информации о влиянии распределения давления СОЖ и размера сопел, через которые она подается. Благодаря регулируемому потоку смазочно-охлаждающей жидкости появилась возможность управлять направлением схода стружки, а также контролировать ее длину. Технологию внедрили лишь в нескольких областях, таких как нефтегазовая, аэрокосмическая и шарикоподшипниковая промышленности. Это связано с тем, что система Jetbreak требует применения специализированной оснастки, поэтому технология использовалась главным образом на токарно-карусельных станках.

HPC–это стандарт Многие современные станки с ЧПУ имеют стандартную систему подачи СОЖ под давлением 70-100 бар или могут оснащаться баками и насосами, обеспечивающими требуемый объем и расход

смазочно-охлаждающей жидкости. Это позволяет использовать систему HPC на большинстве обрабатывающих центров, токарных центров, токарно-карусельных и многоцелевых станков, значительно повышая эффективность и качество обработки. Оптимальной платформой для обработки с подачей СОЖ под высоким давлением является модульная инструментальная оснастка. С одной стороны, она обеспечивает быструю смену инструмента, с другой – надежность подачи СОЖ от станка к режущей кромке. Быстросменная инструментальная система CoromantCapto® в свое время стала базой для создания технологии Jetbreak, а теперь является платформой для CoroTurn® HP, нового модульного инструмента SandvikCoromant с возможностью подачи СОЖ под высоким давлением. На сегодняшний день система CoromantCapto является стандартом ISO и применяется для оснащения многих станков с ЧПУ.

HPC для токарных операций Инструмент CoroTurnHP обеспечивает подачу СОЖ в виде мощных направленных потоков жидкости. Потоки создают гидравлический клин между пластиной и стружкой, улучшая форму и отвод последней и снижая температуру в зоне резания. Через расположенные близко к режущей кромке сопла подаются на высокоскоростные струи СОЖ, которые, попадая на поверхность режущей пластины, охлаждают и дробят стружку, способствуя ее эвакуации. Стандартные сопла

17

Инструмент CoroTurnHP обеспечивает подачу СОЖ в виде мощных направленных потоков жидкости имеют диаметр 1 мм, но при необходимости можно установить сопла диаметром от 0.6 до 1.4 мм. На чистовых операциях преимущества данной технологии проявляются при более низком давлении (от 10 бар) для таких материалов, как сталь, нержавеющая сталь, алюминий, титан и жаропрочные сплавы. Помимо улучшения контроля над стружкообразованием и связанного с ним повышения надежности обработки, технология HPC способствует значительному повышению стойкости инструмента (до 50%). Но что еще важнее, появляется возможность высокоскоростной обработки, при которой достигается существенное снижение производственных затрат. В первую очередь скорость резания влияет на температуру в зоне обработки, а следовательно, на интенсивность износа инструмента. Превышение допустимой скорости резания при обработке титана чрезвычайно сильно снижает стойкость инструмента, в то время как увеличение подачи в тех же пределах приводит к менее значительному снижению стойкости. Таким образом, увеличение подачи зачастую является более предпочтительным способом повышения скорости съема материала. Однако высокая подача вызывает большие силы резания и негативно сказывается на формировании стружки, поэтому данный метод имеет свои ограничения. Применение технологии HPC дает возможность повысить эффективность обработки засчет увеличения скорости резания без свойственного повышения температуры и потери стойкости инструмента. При этом создается только эффект охлаждения без увеличения сил резания, которое происходило бы при работе с повышенной подачей. К примеру, обрабатывая материалы группы ISOS, можно добиться 20-ти процентного повышения скорости резания без изменения длины резания. Внутренняя токарная обработка является еще одной областью, где подача СОЖ под высоким давлением может в большой мере улучшить формирование стружки, а также повысить обрабатываемость таких

Система CoroTurn SL представляет собой антивибрационные расточные оправки с рифленой базовой поверхностью для закрепления резцовых головок. Она предназначена для растачивания отверстий большого диаметра с глубиной до 10-ти диаметров инструмента и оснащена системой подачи СОЖ под высоким давлением материалов, как титан. Данная технология гарантирует высокую надежность и повышенную стойкость инструмента на расточных операциях. При растачивании сравнительно больших, глубоких отверстий, например в деталях шасси, наиболее предпочтительным решением является модульный инструмент. Возможность смены небольшой резцовой головки на закрепленной в держателе расточной оправке одновременно ускоряет и упрощает процесс, позволяя осуществить полную обработку детали за один установ. Система CoroTurnSL представляет собой антивибрационные расточные оправки с рифленой базовой поверхностью для закрепления резцовых головок. Она предназначена для растачивания отверстий большого диаметра с глубиной до 10-ти диаметров инструмента и оснащена системой подачи СОЖ под высоким давлением.

HPC для фрезерных операций Преимущества технологии HPC можно использовать также на фрезерных операциях. CoroMill 690 — это длиннокромочная фреза, предназначенная для обработки титановых сплавов, с возможностью подачи СОЖ под высоким давлением.Она оснащена большим количеством режущих пластин, формирующих длинную периферийную кромку, и соплами, которые подводят СОЖ к каждой пластине. В тех случаях, когда фреза работает не на всю допустимую глубину, вместо неиспользуемых сопел устанавливаются заглушки, чтобы не терять давление СОЖ. Сопла, подающие СОЖ к торцевым пластинам, также помогают эвакуировать стружку, предотвращая ее повторное резание, что особенно важно при обработке карманов и выборок. Для расчета требуемого расхода и давления СОЖ применяется специальный калькулятор. Входными данными являются расход и давление СОЖ станка, осевая глубина резания и параметры инструмента. Калькулятор определяет оптимальный размер сопел, который позволяет сократить требуемый расход жидкости при сохранении высокого давления. Что касается обработки титана, этот

материал химически активен, а потому склонен налипать на режущую кромку. Данный процесс снижает стойкость инструмента за счет повторного резания и пакетирования упрочненной стружки. Подача СОЖ под высоким давлением предотвращает налипание обрабатываемого материала на режущую кромку при обработке титана и других вязких материалов. Оптимизация операций Применение СОЖ под высоким давлением не следует рассматривать как средство устранения недостатков, вызванных такими факторами, как выбор неподходящей пластины, нестабильность технологической системы или назначение нерациональных режимов резания. Технология HPC оптимизирует процесс обработки при условии, что сама операция разработана и осуществляется корректно. Данный способ подачи СОЖ позволит сократить время цикла обработки, а также повысить качество и надежность токарной и фрезерной обработки. Необходимость оптимизации различных операций с неудовлетворительным формированием стружки и низкой обрабатываемостью материала, делает технологию подвода СОЖ привлекательной опцией, которая теперь доступна для большинства станков. Преимущества подачи СОЖ под высоким давлением, особенно с точки зрения контроля над стружкообразованием, становятся все более очевидными благодаря растущему парку многоцелевых станков, а также токарно-карусельных станков нового поколения. Пакетирование стружки при обработке на таких станках может привести к очень серьезным последствиям, так как данное оборудование все чаще применяется в аэрокосмической промышленности для изготовления деталей из труднообрабатываемых материалов.

ООО «Сандвик»

127018, Москва, Полковая ул., 1 www.sandvik.coromant.com/ru coromant.ru@sandvik.com

18

ИДТИ В НОГУ С МИРОВЫМ ПРОГРЕССОМ Изменение парадигмы развития науки в конце XX века и переход от изучения устройства мира к созданию не вырабатываемых природой новых веществ и материалов на их основе с принудительным заключением союзов между материалами органического мира и мира неорганики коренным образом меняет основные цели и задачи, встающие перед человечеством в настоящее время. Ослабление промышленного потенциала России произошло по причинам особого характера, однако в настоящее время Россия пытается восстановить былую мощь промышленного производства, и отдаёт приоритет поискам инновационных технологий и разработкам новых месторождений полезных ископаемых, внедрению и апробации инновационных технологий в основном необходимых для получения и возобновления энергии. В это же время Россия вступает в общемировое движение по развитию нового направления в технике и технологии; нанотехнологии и наноматериалы уже начинают вытеснять не только признанные и давно закрепившиеся техпроцессы и материалы, но вытесняют из сознания людей представления о мире и техно-идеологические установки прошлого, уходящего технологического уклада. Очевидно, что ориентирование вектора развития экономики страны на интенсификацию вывоза полезных ископаемых и, одновременно, на интенсификацию развития нанотехнологий в основных кластерах без воссоздания отечественного промышленного потенциала и решения сопутствующих этой задаче проблем не может считаться бесспорным. Создание структуры научных и промышленных центров для коммерциализации проектов нанотехнологии, как бы мы ни хотели оставаться в плену иллюзий (век индустриализации ушёл в прошлое) объективно невозможно без наличия серьёзной материальной и производственной базы. Усиленное внедрение всеми средствами массовой информации в сознание наших современников абсурдного постулата о переходе в «постиндустриальное общество» дезориентирует нового человека. Сама по себе концепция о «индустриальном», «доиндустриальном» или «постиндустриальном» обществе представляется не только спорной, но и ущербной, искусственно разделяющей этапы эволюции человека как посредника между машиной (или орудием труда) и природой. Настойчивое внедрение в сознание жителя земли идеи о том, что сами по себе информационные технологии «постиндустриального» общества освободят человека от необходимости добывать «хлеб насущный» тяжким трудом и снимут с повестки дня проблему передачи от поколения к поколению опыта работы с материалами природного

происхождения и синтезированными человеком абсолютно лишено основания. Мы видим, как высокотехнологичная Япония взращивает основной продукт питания – рис, мы видим, как интенсивно работает высокотехнологичный Тайвань и т.д. Жизнь показывает, что «постиндустриальное» общество никогда не освободится от необходимости иметь мощную индустрию, особенно когда создаётся новое технологическое направление – нанотехнология и наноматериалы, а также если государство хочет быть готовым к защите территории и народа от возможных посягательств извне. В связи с этим необходимо всячески поддерживать предприятия обрабатывающего сектора, особенно металлообработки, и разработчиков НИОКР. Традиционные методы обработки металлов и материалов пополняются новыми, инновационными методами на базе последних достижений в науках смежных дисциплин. В частности, химико-физическая обработка поверхностей металлических деталей композициями, называемыми ЭПИЛАМАМИ, имеет давнюю историю. Но и сегодня это направление получает новое содержание. Один конкретный пример из области борьбы с обледенением поверхностей металлических конструкций: создание современных промышленных и жилых комплексов, объектов транспортной инфраструктуры, деталей микроэлектроники и т.д. не обходится без применения облегчённых материалов металлопроката. Конструкторские ходы не позволяют полностью снять проблему обледенения поверхностей, приходится вводить дополнительный обогрев зон возможного образования наледи и сосулек, что приводит к конфликту интересов конструкторов, дизайнеров и теплоэнергетиков. В прямом смысле обогревать улицу согласится не каждый хозяин любого здания. Анализ результатов тепловизионного обследования сооружения в суровые периоды низких температур наружного воздуха укажет на участки утечки тепла, а счётчики расхода энергии подтвердят повышение уровня потребления электричества. Альтернативой в конфликте интересов выступает технология эпиламирования: физико-химическая обработка уязвимых участков кровель поверхности приведёт к тому, что ни вода, ни снег, ни лёд не будут создавать проблем для хозяйственников в зимнее время…

Шаги по сохранению ресурсов должны сейчас выдвигаться на первый план: режим строжайшей экономии отечественных ресурсов (материальных, финансовых, людских), поддержка зон свободного предпринимательства, зон наибольшего благоприятствования разумному бизнесу, зон охраны природных богатств и т.д. На этом фоне прогнозируемое учёными правление нового научно-технологического уклада на базе НБИК-технологий (нанотехнологий, биотехнологий, информационных и когнитивных технологий) без сохранения необходимого компенсационного «буфера» – традиционного промышленно-технологического комплекса – представляется нереальным. Примеров в новейшей истории России, когда прожекты прекрасных начинаний запускались без необходимой апробации и корректировки слабых звеньев на ходу, предостаточно. Громко и откровенно высказать свои прогнозы и видения проблем – гражданский и профессиональный долг учёных и промышленников, от которых напрямую зависит успех перехода страны к новому научно-технологическому укладу: они должны наступать на горло «лебединым песням» политиков и чиновников всех уровней, продвигающих вредоносные для страны идеи, подрывающие и без того ослабленный промышленно-экономический потенциал и сталкивающих страну в хаос когнитивного диссонанса. Меры по стимулированию конвергенции наук, технологий и производства требуется активизировать сегодня. Промедление чревато неизбежным отрывом страны от хода мирового прогресса.

А.С. Вохидов, к.э.н. Л.О. Добровольский www.avtostankoprom.ru

19

Новые твердые сплавы IC6025, IC6015 и стружколом МЗМ – лучшее решение для обработки нержавеющей стали ISCAR представляет новые твердые сплавы для IC6025 и IC6015 с покрытием SUMO TEC CVD разработанные специально для обработки нержавеющей стали. Новые сплавы IC6015 и IC6025 охватывают соответственно диапазоны применения по ISO M05-25 и M20-35.

Обработка после нанесения покрытия SUMO TEC AL2O3 Промежуточный слой

TiCN (MT)

TiN Основной материал

SUMO TEC • Повышает стойкость к трещенообразованию • Облегчает сход стружки Alpha Alumina (Al2O3) • Повышает сопротивление к критическому износу • Обеспечивает высокое

TiCN

сопротивлениекратерному износу • Улучшает сопротивление скалыванию Промежуточный слой • Улучшает сопротивление к отслаиванию покрытия TiCN (MT) • Повышает сопротивление абразивному износу

TiN • Улучшает сцепление с основой из твердого сплава Основа из твердого сплава • Обеспечивает высокую прочность

Преимущества SUMO TEC

ISO

М

Обычное CVD покрытие

SUMO TEC MTCVD

Термические трещины и растягивающие напряжения

Покрытие с низким фактором концентрации напряжений

Материал

Нержавеющие стали

Условия

σв, МПа

HB

Номер материала

PVD покрытие

CVD покрытие

IC3028

IC808

IC807

IC6025

IC6015

Ферритная мартенситная

680

200

12

60–150

120–220

160–250

140–230 200–300

Мартенситная

820

240

13

60–150

120–220

160–250

140–230 200–300

Аустенитная

600

180

14

50–120

90–200

100–200

120–180

Рекомендованные скорости резания (м/мин)

140–250

20 Технические характеристики:

Vc

IC6015

IC6025

Твердость, HRA

91,10

89,80

Прочность при поперечном изгибе, TRS

300

310 IC807

IC6025 имеет более прочную основу, которая отличается сочетанием высокой прочности с хорошей сопротивляемостью пластической деформации и образованию проточин. SUMO TEC MTCVD покрытие увеличивает прочность, сопротивление выкрашиванию и скалыванию, что обеспечивает очень надежную работу. IC6025 рекомендуется для

прерывистого резания на средних скоростях и при работе «по корке».

IC6015 используется для высокоскоростной обработки нержавеющей стали в условиях непрерывного резания. Применение новых твердых сплавов позволяет увеличить стойкость инструмента при обработке нержавеющих сталей.

Материал: 03Х16Н15М3, Vр: 180 м/мин, ар: 2,5 мм, f: 0,25 мм/об

IC808 IC3028

Непрерывное

прерывистое резание

Область применения • Токарная обработка нержавеющей стали на средних и высоких скоростях резания • Нестабильные и стабильные условия резания

Уникальный стружколом

Проточина После 13 минут

После 19 минут

Специальный стружколом МЗМ Два новых твердых сплава (IC6015 и IC6025) в сочетании с новым стружколомом МЗМ открывает новый стандарт обработки нержавеющей стали. Новый и инновационный стружколом МЗМ был разработан специально для обработки нержавеющей и низкоуглеродистой стали. Специальная геометрия передней поверхности имеет усиленную режущую кромку

в области образования проточин. Проточины ухудшают шероховатость обработанной поверхности, способствует развитию трещины, и как следствие, приводят к сколу пластины. Положительный передний угол улучшает условия обработки и уменьшает силы резания (на 5…10%). Это способствует уменьшению износа и значительному увеличению срока службы инструмента.

Усиленная режущая кромка предотвращающая образование проточин

Усиленный угловой радиус

Положительный передний угол для уменьшения сил резания

Стружколом МЗМ имеет широкий диапазон эффективного стружколомания, что делает его первым выбором при обработке большинства нержавеющих сталей. Диапазон стружколомания

ар (мм)

7 6

IC6025

5 4

Материал 03X16H15M3

3 2

Комбинация новых прогрессивных твердых сплавов IC6015 и IC6025 технологии SUMO TEC с уникальным и инновационным сружколомом МЗМ обеспечивает производительность выше, чем при обработке любыми другими пластинами, предназначенными для обработки нержавеющих сталей. www.iscar.ru

1 0.5 0.15

0.20

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Подача (мм/об)

21 Результаты отдельных экспериментов: CNMG 120408 — МЗМ IC6025 CNMG 120408 — TF IC807 Стойкость

Нержавеющая сталь 8X18H10

Обзор новинок WNMG-MЗM. Тригональная двухсторонняя пластина для обработки нержавеющей и низкоуглеродистой сталей Обозначение

Материал

Рекомендации по режимам

IC6015

IC6025

ар (мм)

f (мм/об)

WNMG 080408-M3M

•

•

0,50-5,00

0,15-0,50

WNMG 080412-M3M

•

•

0,50-5,00

0,20-0,60

300%

100%

807 Vc = 130 м/мин Fz = 0.20 мм/об ар = 2.5 мм

CNMG 120408 — МЗМ IC6025 CNMG 120408 — TF IC807 Стойкость

Нержавеющая сталь 03X16H15M3

250%

CNMG-MЗM. Ромбическая 800 двухсторонняя пластина для обработки нержавеющей и низкоуглеродистой сталей Обозначение

Vc = 100 м/мин Fz = 0.20 мм/об ар = 1.1 мм

WNMG 080408 — PP IC6015 WNMG 080408 — PP IC907 Стойкость

Рекомендации по режимам

IC6015

IC6025

ар (мм)

f (мм/об)

CNMG 120408-M3M

•

•

0,50-5,00

0,15-0,50

CNMG 120412-M3M

•

•

0,50-5,00

0,20-0,60

CNMG 120416-M3M

•

•

0,50-5,00

0,25-0,70

100% 807

Материал

Нержавеющая сталь 03X16H15M3

200%

DNMG-MЗM. Ромбическая 550 двухсторонняя пластина для обработки нержавеющей и низкоуглеродистой сталей

100% 907

Обозначение

Vc = 170 м/мин Fz = 0.15 мм/об ар = 1.5 мм

WNMG 080408 — МЗМ IC6015 WNMG 080408 — TF IC907 Стойкость

Нержавеющая сталь 03X16H15M3

180%

100%

Материал

Рекомендации по режимам

IC6015

IC6025

ар (мм)

f (мм/об)

DNMG 150408-M3M

•

•

0,50-5,00

0,15-0,50

DNMG 150412-M3M

•

•

0,50-5,00

0,20-0,60

DNMG 150608-M3M

•

•

0,50-5,00

0,15-0,50

DNMG 150612-M3M

•

•

0,50-5,00

0,20-0,60

907

Vc = 200 м/мин Fz = 0.25 мм/об ар = 2.5 мм

22

23

Влияние чистоты вспомогательных технологических газов на лазерную резку металлов. Для того, чтобы получить желаемое качество кромки заготовки при лазерной резке, необходимо учитывать множество различных факторов — толщину и вид металла, скорость реза, геометрию фокусировки лазерного излучения и мощность лазера, геометрию потока вспомогательного режущего газа. Но немаловажное значение играет и типа и качество режущего газа. Первое десятилетие 21 века ознаменовалась значительным событием в лазерных технологиях: появлением абсолютно нового класса мощных технологических лазеров — волоконных. На сегодняшний день уже многие производители лазерных раскройных комплексов и в мире и в России такие как AMADA, PrimaPower, ВНИТЭП, Рухсервомотор, Лазеры и Аппаратура ТМ и многие другие включили в свои продуктовые линейки станки на базе этих источников. Связанный с этим рост доступной мощности лазера, рост производительности станков, более компактные размеры оборудования, высокий КПД станков нового поколения сдвинули чашу весов в сторону экономической оправданности лазерной резки для большего числа металлообрабатывающих производств, чем это было до эпохи волоконных лазеров. За последние два года количество новых (приобретенных у производителей) станков лазерного раскроя на европейской части РФ на сегодняшний превысило 1000 штук. Но и сейчас покупка лазерной системы сопряжена со инвестициями финансовых, человеческих и других ресурсов. Когда технологи начинают выбор лазерного станка, соответствующего их производственной задаче, они исходят из того, какие материалы они планируют раскраивать и какой производительности хотят добиться в результате. При выборе станка в расчет принимается надежность оборудования, репутация производителя, мощность лазера, динамические характеристики, быстродействие контроллера, точность, удобство операторского интерфейса и многое, многое другое. Надо заметить, что

Рис. 1 — Влияние чистоты азота на качество кромки при лазерной резке нержавеющей стали

современное развитие станкостроения в мире уже определило около двух десятков лидеров на этом рынке, которые изготавливают надежные высокопроизводительные станки очень близкие по параметрам. Поэтому при принятии окончательного решения о покупке станка выбор покупателя часто определяется личными предпочтениями в отношении определенного производителя, а также дополнительными условиями, связанными, например, с уровнем предоставляемого сервиса, сроком гарантии на оборудование, скоростью реакции локальных представительств на запросы клиентов и так далее. Когда выбор сделан, и предприниматель наконец становится счастливым обладателем новенького 3–5 киловаттного лазерного станка, он ожидает, что станок сразу начнет резать нужные детали с нужным качеством и «ураганной» скоростью. Жизнь показывает, что это не всегда так. Для получения отличных результатов по качеству и производительности резки требуется отработка технологии, выбор параметров резки и, в частности, выбор газа. Стандартной уже сложившейся практикой является использование кислорода и азота в качестве вспомогательных газов, а иногда и просто сжатого воздуха. Что такое качество газа Когда речь заходит о качестве газа, как правило, говорят о процентном содержании основной молекулы в газе. Для таких газов, как азот, кислород, аргон, как правило, эта чистота составляет 99%, и несколько значащих цифр после десятичной запятой. Чем больше цифр «9» после десятичной запятой, тем качество газа выше. Напомним, что в принятом международном стандарте чистота газа записывается как — NXY, где X — это общее количество цифр «девять» в проценте чистоты, а Y — последняя значащая цифра после десятичной запятой в процентной записи. (таблица 1). Обозначение

Процент чистоты

N27

99,7

N35

99,5

N48

99,998

N50

99,999 Таблица 1

Влияние чистоты азота. При лазерной резке сталей азотом основную роль для достижения максимальной скорости при наилучшем качестве резки играют мощность лазерного излучения, диаметр фокального пятна и качество лазерного пучка, а вспомогательный газ (азот) — используется для механического выдувания расплавленного металла из зоны резки и для защиты кромок от окисления. Это важно, если последующие операции после резки — сварка или окрашивание. В этом случае окислы на кромках оказывают негативное влияние на адгезию краски и (или) качество сварного шва. В основном азот используется для резки нержавеющей стали, а его чистота влияет на цвет кромки (рис. 1) Влияние чистоты кислорода . Кислород в отличие от азота — химически активный газ, он вступает в экзотермические реакции окисления железа, которые добавляют почти 40% энергии в зону резки, в результате образуются оксиды с низкой вязкостью. Таким образом, кислород участвует не только в выдувании расплава, но и — наряду с лазерным излучением — в процессе плавления. Как правило, при лазерной резке образуется около 97% FeO и 3% Fe2O3. Реакция с образованием Fe3O4 незначительна.

Fe + 1/2 O 2 2Fe + 3/2 O2

FeO + энергия Fe2O3 + энергия

И дополнительная энергетика, и снижение вязкости расплава способствует плавлению и вытеканию металла из зоны нагрева лазером, поэтому при резке кислородом надо внимательно относиться к установке давления газа, а также выбору мощности, скорости и уровню фокусировки лазерного излучения. Чаще всего фокус должен находиться на поверхности металла. Компания AirLiqude провела во Франции исследования по влиянию чистоты кислорода на скорость и качество резки сталей различных марок. Результаты показали, что чистота кислорода значительно влияет на скорость резки металлов толщиной выше 4 мм и на предельно возможную толщину раскраиваемого металла. Чем чище кислород, тем более высокую скорость резки можно достичь при отсутствии грата и оптимальной шероховатости кромки, т.е. при той же мощности лазера и условиях фокусировки можно разрезать более толстый металл. Следующие экспериментальные данные были предоставлены исследовательским

24

Резка тонколстовых сталей. Для резки тонколистовых сталей (до 3 мм) могут использоваться как кислород, так и азот. При резке тонких материалов кислородом мощность лазера должна быть ниже, чем при резке азотом, чтобы снизить вероятность подгорания кромок. Но при этом снижается и скорость резки по сравнению с резкой азотом. Выбор газа в этом случае определяется общими требованиями к последующим операциям обработки, производительности, ценой газа и наличием в регионе поставщика газа нужного качества. Для резки толстых сталей (от 8 мм и выше) рекомендуется использовать кислород с качеством не ниже N35 с давлением даже менее 1 бара, чтобы минимизировать ширину реза. Кислород, качества ниже указанного, не позволяет получить качественную кромку без грата и резать «черный» металл большой толщины (> 12 мм) В российских промышленных компаниях для лазерной резки как правило используется кислород 1 сорта (по ГОСТу или ТУ РФ), то есть с чистотой 99,5 и 99,7%. Надо заметить, что резка тонких металлов кислородом 99,5 по скорости и качеству близка к резке сжатым воздухом, а для резки толстых сталей (толщиной более 10 мм) такой кислород непригоден. Чем более толстый металл надо резать, тем выше требуется чистота кислорода. Экономический эффект при использовании чистого кислорода для лазерной резки. Рассмотрим пример европейской компании, которая использует лазерную резку в производстве деталей (55 деталей в час, 22 000 в год). Время резки одной детали кислородом стандартной чистоты 99,7% составило 60 с, при резке LASAL 2003–51 с. На диаграмме (рис. 3) приведена структура годовых затрат на производство одной детали при

4

Cutting speed (m/mn)

европейским центром CTAS компании AirLiqude. В работе исследовалось влияние чистоты кислорода на максимально достижимую скорость резки и использовались пять вариантов чистоты кислорода: N25, N27, N30, N35, N50. Использовались лазерные станки производства Trumpf (CO2 лазер, 4 кВт) и CTAS. Определяли максимальную скорость резки с наилучшими показателями по грату и шероховатости кромки. Допускалось изменение фокусировки на +/- 1 мм. Толщина материала была 4, 6, 8, 10 мм. Для газа заданной чистоты и фиксированных параметрах фокусировки и мощности лазера увеличивалась скорость до такой, когда на нижней стороне реза появлялся грат. После этого менялась фокусировка лазера. Примеси в режущем кислороде, в частности, аргон, влияют на скорость и энергетику реакции окисления, и, как следствие, на скорость резки. Из приведенного графика видно, что при росте чистоты кислорода с 99,7% до 99,95%, скорость резки растет на 10%. Результатом этих экспериментов стал разработанный специально для лазерной резки продукт — кислород с чистотой 99,95%, называемый LASAL 2003.

3,5

4 mm

6 mm

8 mm

10 mm

3 2,5 2 1,5 1 LASAL 2003

0,5

Industrial 02

0 1 10

100

1000

10000

Argon (vppm) Рис. 2 — Скорость резки низколегированной стали в зависимости от чистоты кислорода. Мощность лазера 3,6 кВт использовании кислорода стандартной промышленной чистоты и LASAL 2003. При пересчете за год рост скорости резки привел к экономии 4455 € только на одну деталь, или 14%. Из диаграммы видно, что при резке техническим кислородом расход газа выше, что приводит и к росту платежей за газ, расход электроэнергии также оказывается выше, так как для достижения той же скорости, что при использовании кислорода LASAL 2003, потребовалось работать при более высокой мощности лазера. Общие рекомендации В таблице 2 приведены наиболее типичные случаи, когда для резки используется кислород и азот. Красным отмечены приоритетные варианты. Аргон используется в тех редких случаях, когда не допустимы даже следы оксидов, как например, с цирконием, или когда нитриды также вредны, как в случае с титаном. Общие рекомендации. При выборе режима резки надо помнить, что скорость резки зависит от плотности мощности лазерного излучения, Вт/см2, то есть от мощности лазера и площади пятна и пространственного распределения интенсивности по пятну. Поэтому при изменении фокусного расстояния линзы следует менять не только положение фокуса и мощность лазера, но и проверить, изменилась ли скорость резки, при которой качество кромки не меняется. Также необходимо помнить, что поскольку толстые материалы режутся кислородом пониженного давления, менее 1 бара, процесс оказывается чувствительным как к чистоте газа, так и к стабильности давления. Для того, чтобы принять эффективное решение по выбору режущего газа, кислорода или азота, надо внимательно

рассмотреть следующие факторы.

(1) какова должна быть ожидаемая общая производительность процесса (или производственной линии); (2) будут ли необходимы последующие операции обработки кромки; (3) какова должна быть себестоимость единицы длины реза, или себестоимость производимых деталей. Если это мастерская, предоставляющая услуги лазерной резки, надо определить себестоимость единицы длины реза для всего набора материалов и толщин, с которыми возможно придется столкнуться при приеме заказов. Производительность. Как уже было отмечено, скорость резки тонких материалов при использовании кислорода, ниже, чем при резке азотом из-за ограничений, накладываемых на мощность лазера, чтобы избежать пригара кромок. В то же время при резке азотом дополнительного энерговыделения в зоне резки нет, можно работать с более высокой мощностью лазера. Скорость резки азотом непосредственно связана с мощностью лазера – чем выше мощность, тем выше скорость резки. При резке тонких материалов (< 4 мм) азотом, скорость процесса может быть в 3–4 раза выше, чем при резке кислородом. Использование азота для резки толстых металлов ограничено лишь доступной мощностью лазерного излучения, но скорость резки материалов толщиной более 4 мм кислородом уже значительно выше, чем реза азотом. К тому же расход азота может почти на порядок превысить расход кислорода. Последующие операции обработки кромок. Использование азота обеспечит высочайшее качество кромки без окислов, пригодное к последующей сварке и порошковой окраске. При этом не потребуется дополнительных операций обработки кромок. Себестоимость. Первое, что покупатели будут рассматривать — это суммарное

материал

N2

O2

конструкционные др. низколегированные нержавеющие др. высоколегированные алюминий и сплавы титан

(x) (x) x x x

x x (x) (x) (x)

цирконий

Ar

(x) x x

Таблица 2

25 точке использования газа (в режущей головке); • Диаметр сопла; • Падение давления в период пиковой нагрузки между источником газа (будь то криогенная емкость или газоразрядная рампа) и точкой использования; • Ожидаемое неснижаемое количество жидкости в криогенной емкости, которое надо оставить для обеспечения безопасной и бесперебойной работы; • Частота доставки газа в течение месяца; • Ожидаемый рост производства и рост потребности в газе хотя бы на следующие 6 месяцев.

Рис. 3 — Диаграмма структуры годовых затрат на производство одной детали потребление газа. При резке азотом толстых материалов его потребление может быть на порядок выше потребления кислорода. При резке кислородом важнейшим фактором является чистота газа, которая влияет на себестоимость процесса, снижая ее до 14%. Планирование поставок газа Газ требуемого типа с параметрами поставки в виде жидкости или газа, соответствующими предположительным средним объемам потребления, своевременность доставки по оптимальной цене — вот самый краткий, базовый список контрольных вопросов при выборе поставщика. Чаще всего покупатели сравнивают экономические параметры поставок — цену за единицу объема газа, входит или не

входит в нее доставка, арендные платежи за криогенные емкости или баллоны (в зависимости от агрегатного состояния поставляемого продукта), состав оборудования и так далее. Однако, если при покупке азота его качество не для всех является приоритетным параметром, то при резке кислородом результаты резки напрямую зависят от качества используемого кислорода Факторы, которые следует определить и учесть при планировании доставки газов: • Тип и толщина материалов для резки (диэлектрики, металлы, какие именно металлы); • Наличие и количество пиков потребления газа, а также потребление в моменты пиковых нагрузок; • Средний расход газа за месяц; • Рабочее давление, запланированное в

Выводы Итак, если вы планируете резку тонких сталей, вам важны скорость и качество, и не беспокоит более высокая себестоимость в связи с расходом газа — нужно выбирать азот. По мере роста толщины материала, к критериям выбора газа добавятся требования к дополнительным операциям по удалению окислов, и придется сравнивать возросшую стоимость азота в связи с выросшим расходом и себестоимость дополнительных операций. В любых других случаях можно использовать кислород. И при этом помнить, что чистота кислорода существенно влияет как на скорость, так и на качество резки и максимальную толщину материала, который можно разрезать имающимся лазером. М.А. Степанова Эксперт, ООО «Эр Ликид» www.ru.airliquide.com

11-я международная специализированная выставка «Металлообработка - 2013» г. Минск Крупнейший промышленно-технологический форум пройдет с 9 по 12 апреля 2013 года в Минске на проспекте Победителей 20/2 (Футбольный манеж) в составе широко известных и авторитетных выставок «Металлообработка», «Сварка и резка», «Порошковая металлургия», «Защита от коррозии. Покрытия». Тематика выставок органично связана и охватывает широкий спектр промышленных технологий в сфере машиностроения, металлообработки, конструкционных материалов, ресурсосбережения.

Международная специализированная выставка «МЕТАЛЛООБРАБОТКА» — крупнейшая промышленная я выставка страны, которая проводится ЗАО «Минскэкспо» с 1993 года и приобрела статус ведущего белорусского промышленного форума, стимулирующего развитие станкостроительного комплекса страны. Выставка отмечена знаком Международного союза выставок и ярмарок. Выставка проводится один раз в два года. Предыдущая выставка, прошедшая в 2011 году, стала одной из крупнейших технических выставок Беларуси. В выставке приняло

участие рекордное число экспонентов - 197 компаний из 17 стран: Беларуси, Австрии, Германии, Испании, Италии, Канады, Кореи, Латвии, Литвы, Польши, России, Словакии, Словении, Украины, Чехии, Швейцарии, Швеции. Актуальность тематики выставки для промышленности страны и авторитет мероприятия привлекли большое внимание специалистов. Число посетителей составило 13,5 тысяч. Кроме отечественных специалистов выставку посетили бизнесмены и представители дипломатических миссий из 14 стран. В выставке «МЕТАЛЛООБРАБОТКА - 2013» будут принимать участие все основные игроки белорусского рынка металлообрабатывающего оборудования, инструментов и аксессуаров. Участники продемонстрируют продукцию ведущих мировых производителей промышленного оборудования. Как всегда будет широко представлено: • металлообрабатывающее оборудование; • металлорежущий и абразивный инструмент, станочная оснастка; • ленточно-пильное оборудование;

• листогибочные и трубогибочные станки, гильотины; • станки для гидроабразивной и лазерной резки металла; • электроэрозионные станки; • шлифовальные станки; • контрольно-измерительные приборы и инструмент; • пневмоавтоматика; • устройства ЧПУ, цифровой индикации и приводы; • гидравлическое оборудование; • компрессоры; • различные комплектующие изделия, запасные части и компоненты промышленного оборудования. Приглашаем Вас принять участие в 11-й международной специализированной выставке «МЕТАЛЛООБРАБОТКА - 2013».

www.metalworking.minskexpo.com

26

К вопросу о точности и производительности пазовырубных прессов Пазовырубные прессы предназначены для изготовления листов ротора и статора электрических машин из листовых заготовок в режиме поэлементной (пошаговой) вырубки каждого паза в отдельности. С этой целью поворот делительным механизмом заготовки на заданный угол и ход ползуна пресса, несущего вырубной инструмент осуществляется последовательно. Для достижения высокой точности и производительности процесса обработки заготовки необходимо получение такого закона ее торможения делительным механизмом, при котором заготовка будет останавливаться в заданной точке без перебега и колебаний. Этого можно достичь, например, с помощью делительного механизма типа «Фергюсон». Фотография «кулака» такого механизма приведена на рис. 1. Закон перемещений ведомого звена (в нашем случае поворот заготовки) такого механизма характеризуется графиком ускорений, представляющим собой модернизированную синусоиду (рис. 2). Применяя такой механизм для поворота заготовки на заданный угол, удалось достичь 600 пробивок в минуту при сохранении достаточно высокой точности позиционирования. Делительный механизм типа «Фергюсон» освоен нашей промышленностью и может применяться в любых ее отраслях, где необходимо обеспечить большое число подач в минуту (до 1000) при сохранении точности позиционирования выходного вала механизма в пределах ± 0,05 мм. Однако применение такого механизма в пазовырубных прессах потребовало создать трехступенчатую коробку передач, в которой для каждого числа вырубаемых пазов в заготовке, а их количество колеблется от 20 до 250, необходимо устанавливать определенное передаточное отношение путем смены трех пар шестерен. Шестерни как и детали делительного

механизма «Фергюсон» должны быть изготовлены с высокой степенью точности, так как от них также зависит точность взаимного расположения пазов. Другим фактором, влияющим на точность позиционирования заготовки, являются зазоры в сопрягаемых парах делительного механизма. Этот фактор носит личностный характер и зависит от квалификации работника, так как настройщик пазовырубного пресса при смене выпускаемой продукции, осуществляет замену шестерен и сводит зазоры между ними к «0», что требует большого опыта. Опыт работы пазовырубных прессов с делительным механизмом типа «Фергюсон» показывает, что при 600 х/мин точность позиционирования заготовки снижается и составляет ≈ ± 0,2 мм на радиусе 500 мм при паспортных характеристиках ± 0,1 мм. Точность ± 0,1 мм стабильно сохраняется на числах ходов до 400 мин -1 Из вышесказанного можно сделать следующие выводы о точности и производительности пазовырубных прессов, оснащенных специальным делительным механизмом (т.е. не оснащенных ЧПУ): • При высокой производительности (до 600 пазов в минуту) точность позиционирования заготовки снижается до 50% от паспортной, что можно объяснить колебаниями системы.

• Паспортная точность позиционирования равная ±0,1 мм достигается при 300–400 мин-1 и отсутствии зазоров в шестернях и механизме «Фергюсон».

• Необходимо длительное время переналадки пресса (1,5–2 часа) при переходе на изготовление новой детали, что существенно снижает производительность.

• Требуется склад сменных высокоточных шестерен (не редко до 500 наименований), стоимость которых соизмерима со стоимостью самого пазовырубного пресса.

Рисунок. 1 Техническая характеристика отечественного пресса с делительным механизмом типа «Фергюсон» (см. Рис. 3) приведена в Таблице 1. С развитием электронной техники, созданием быстродействующих ЧПУ, высокоточных фотоэлектрических датчиков обратной связи с числом делений одного оборота на несколько десятков тысяч импульсов и т.п. появилась возможность приступить к освоению выпуска пазовырубных прессов с ЧПУ. Для программируемого поворота заготовки на заданный угол в этом случае используется одна координата. Оператор с пульта УЧПУ задает нужное количество пазов, далее ЧПУ автоматически рассчитывает соответствующий угол поворота для вырубки одного паза и происходит вырубка заданного числа пазов. При кажущейся простоте делительного механизма с управлением от ЧПУ (в делительном механизме отсутствуют: «Фергюсон», три пары высокоточных шестерен, механизмы выборки зазоров) достаточно трудно добиться

CK

0

0.125

0.5

0.875

Рисунок 2

1 K1d

Рисунок 3

27 №

Наименование параметра

Размерность

АО920

1

Усилие прессования

кН

100

2

Толщина листа

мм

1

3

Наибольшее число ходов ползуна пресса

мин-1

300; 450; 600

4

Ход ползуна

мм

20

5

Наружный диаметр заготовки

мм

250 - 1000

6

Вид делительного механизма

«Фергюсон»

7

Привод ползуна

Механич. Таблица 1

№

Наименование параметра

Размерность

Модели ППВ-4

ППВ-10

1

Усилие прессования

кН

40

100

2

Ход ползуна

мм

5…15

5…15

3

Привод ползуна

пневматический

пневматический

4

Толщина листа

мм

1,0

1,5

5

Наружный диаметр - круглой заготовки

мм

30…250 30…500

220…1000

----------------

до 1700 до 2500 до 3500

120

100

УЧПУ NC 201M

УЧПУ NC 201M

- сегмента

6

Частота ходов ползуна

7

Делительный механизм

мин-1

Таблица 2 высоких показателей точности и производительности. Это связано с тем, что, например, при 300 пробивках в минуту время одного цикла: пробивка-поворот составляет 0,2 с. Из них около 0,05 с. пуансон находится в контакте с заготовкой и поэтому она должна быть неподвижной. Таким образом,

на разгон и торможение шпинделя с деталью остается 0,15 с. За это время привод должен отработать заданное перемещение и «успокоится». Как показал опыт наладки и эксплуатации пазовырубных прессов с ЧПУ повышение производительности с сохранением требуемой точности позиционирования

Рисунок. 4

заготовки реально выполнимо при условии выбора параметров исполнительных органов: электропривод, датчик обратной связи, УЧПУ выше расчетных по моменту, дискретности, быстродействию. Отечественная промышленность приступила к освоению пазовырубных прессов

Рисунок. 5

28 №

Наименование параметра

Размерность

АO920Ф3М.01

1

Усилие прессования

кН

150

2

Толщина листа

мм

2,0

3

Наибольшее число ходов ползуна пресса

мин-1

330

4

Ход ползуна

мм

20

5

Наружный диаметр заготовки

мм

160 - 1000

6

Вид делительного механизма

УЧПУ NC 201M

7

Привод ползуна

Механич. Таблица 3

с ЧПУ в 2001 году. Это были пневматические пазовырубные прессы моделей ППВ-4 и ППВ-10 (см. Таблицу 2, Рис. 4) с частотой хода ползуна до 120 мин-1. Относительно тихоходные «пазники» позволили досконально изучить особенности и требования, предъявляемые деталями, изготовленными на прессе к электрооборудованию, ЧПУ, конструкции делительного механизма. В настоящее время выпущены и проходят всестороннюю проверку механические пазовырубные прессы с ЧПУ модели А0920Ф3М.01, на которых реально достигнуто 250…300 пробивок в минуту с точностью позиционирования заготовки не более ±0,1 мм на радиусе 500 мм (см. Таблицу 3. Рис. 5) Анализ достигнутых результатов по производительности и точности различных пазовырубных прессов позволяет сделать вывод о том, что будущее данного вида

оборудования лежит на путях совершенствования конструкции прессов с ЧПУ и расширениях их технологических возможностей. Так, например, уже сейчас оборудование с ЧПУ позволяет: • исключить склад сменных высокоточных шестерен; • существенно (в разы) сократить время переналадки пресса на другую продукцию; • выполнять обслуживание оборудования наладчиком низкой квалификации; • достичь производительности и точности сопоставимой с параметрами прессов, использующих «Фергюсон» в качестве делительного механизма; • расширить технологические возможности оборудования, а именно вырубать концентричные ряды вентиляционных отверстий в листах роторов, центрирующих пазов по периферии статоров, различных пуклевок.

Применение ЧПУ позволяет также делать пропуски пазов, вырубать спиральные пазы, расширить пазы путем двойных пробивок одним инструментом при небольшом перемещении заготовки.

С.Б. Челищев ООО «Ассоциация ПП КПО» г. Воронеж ppkpo.ru

BLECH Russia 2013 C 12 по 14 марта 2013 года в Санкт-Петербурге в третий раз пройдет Международная специализированная выставка по обработке листового металла BLECH Russia 2013. Выставка BLECH Russia раз в два года собирает на своей площадке крупнейших производителей и поставщиков оборудования для листообработки из стран Европы и Азии. В 2011 году в мероприятии приняли участие более 150 зарубежных и отечественных компаний, и более 4000 специалистов посетили экспозицию. Многие компании-экспоненты уже стали постоянными участниками выставки BLECH Russia. Такие крупные фирмы как Abamet, Robur, Schuler, Dreher, Pumori, Thyssen Krup, CFIndustry и другие уже забронировали стенды на площадке. Выставка BLECH Russia предлагает вниманию специалистов самый широкий спектр материалов, оборудования, инструментов, новейших технологий и услуг в области листообработки. Это уникальная отраслевая выставка с узкой специализацией, позволяющей сделать акцент на особенностях производства листового металла, его обработки, формовки, гибки, резки, сварки, покраски, полировки и крепежа. Выставка BLECH Russia входит во всемирно известный сетевой проект BLECH. Проект включает целое «семейство» специализированных мероприятий, крупнейшее из которых — EuroBLECH (Германия) — выставка номер один в мире по оборудованию и технологиям для обработки листового металла. В 2013 году на одной площадке с BLECH Russia состоится еще один крупный проект с мировым именем — выставка крепежных изделий и технологий Fastener Fair Russia. Соседство двух столь масштабных выставок позволяет извлечь максимальную эффективность и выгоду, как участникам, так и

посетителям мероприятий. Пользуясь случаем, организаторы выставки BLECH Russia организуют межотраслевую практическую конференцию в рамках деловой программы, которая будет интересна участникам обеих выставок, и позволит осветить актуальные вопросы в сфере тонколистовых соединений. Так же параллельно с BLECH Russia 2013 пройдет Петербургская техническая ярмарка и Петербургский промышленный конгресс. Организатором выставки BLECH Russia выступает ООО «Рестэк-Брукс» — совместное предприятие английской компании «Mack Brooks Exhibitions» и ее российского партнера ЗАО «Выставочное объединение «РЕСТЭК®». www.blechrussia.ru

29

Двухфазные теплопередающие системы для охлаждения светодиодных светильников Рассматривается возможность и целесообразность использования контурных термосифонов (КТС) для охлаждения светодиодных (LED) светильников с целью повышения их надежности и экономичности. Приводится приближенная методика расчета теплопередающей способности КТС, рассмотрены конкретные вариантыи представлены результаты их экспериментального исследования в зависимости от величины тепловой нагрузки, теплофизических свойств теплоносителей, геометрических и теплофизических свойств радиатора для рассеяния тепла в окружающую среду. Основной привлекательной чертой светодиодной технологии является принципиально более высокий по сравнению с альтернативными технологическими решениями уровень светоотдачи, что способно привести к значительным экономическим и социальным эффектам. Важнейшим из них является радикальное сокращение затрат электроэнергии на освещение, составляющих по различным оценкам до 18–20% всех затрат произведенной электроэнергии. Сравнительные характеристики источников света на основе различных технологий по состоянию на сегодняшний день представлены в таблице. Хотя стоимость светодиодных ламп более чем в 50 раз выше стоимости ярко-белых ламп и приблизительно в семь раз выше стоимости компактной люминесцентной лампы, цена светодиодов значительно упала за последние годы и продолжает снижаться. Через несколько лет, при улучшении характеристик и уменьшении цены, светодиодные источники будут вполне конкурентоспособны по себестоимости. Однако следует также принимать во внимание факторы, свидетельствующие не в пользу светодиодных устройств и препятствующие их внедрению. Светоотдача светодиодного источника света зависит от температуры, при которой функционируют светодиоды. При температурах более +80°С его светоотдача заметно снижается и стремится к нулю при температуре выше +120°С. Поэтому необходимо разработать и задействовать такую систему терморегулирования светодиодных источников света, которая обеспечит требуемые значения светового потока, срока службы и

g

6 3 8

5 7

1 9 2 Рис. 1 — Схема контурного термосифона для охлаждения светодиодов: 1 — испаритель; 2 — светодиоды; 3 — паропровод; 4 — конденсатор; 5 — конденсатопровод; 6 — радиатор; 7 — жидкостная полость испарителя; 8 — паровая полость испарителя; 9 — светодиодная матрица надежность при относительно невысокой стоимости всего конкурентоспособного изделия [1]. Подобные проблемы с терморегулированием существуют также и в других технологиях, например, авиационно-космических, современных компьютерных процессорах и в других областях техники. Для решения этих проблем все чаще используются двухфазные теплопередающие системы — тепловые трубы (ТТ) и устройства на их основе [2–4]. Поэтому в настоящей работе была поставлена задача: разработать и исследовать

Тип источника света (ИС)

Световая отдача ИС, лм/Вт

Эффективность изделия с данным ИС, лм/Вт

Ресурс, ч

Лампы накаливания

8–13

6–10

1 000

Галогенные лампы

16–37

12–20

50–6 000

Компактные люминесцентные лампы

50–70

35–5

6 000–15000

Металлогалогенные лампы

60–100

<40

6 000–10 000

Люминесцентные лампы

60–100

55–70

15 000–32000

Полупроводниковые светодиоды (Cree XR-E)

100–110

90–100

>50 000

Натриевые лампы высокого давления

90–130

<50

15 000–32000

Таблица 1 — Характеристики источников света

технологии охлаждения светодиодных матриц мощностью более 30 Вт с применением эффективных тепловодов — контурных тепловых труб [5–7], включая наиболее простые из них — контурные термосифоны [8–10]. Разработка и исследование контурных термосифонов для охлаждения светодиодных матриц Принципиальная схема контурного термосифона (КТС) Принципиальная схема контурного термосифона представлена на рис. 1. Контурный термосифон содержит испарительную камеру (1) с паровой (8) и жидкостной (7) полостями, паропровод (3) и конденсатопровод (5), соединенные с испарительной камерой и конденсатором (4), выполненным в виде змеевика и размещенным в корпусе радиатора (6). Таким образом, КТС представляет собой теплопередающую систему, выполненную в виде замкнутого двухфазного контура. Паропровод, конденсатопровод и конденсатор контурного термосифона могут быть выполнены из гибких трубок, при этом радиатор с размещенным в нем конденсатором могут быть изготовлены литьем под давлением, а сам радиатор установлен в любом месте с максимальной естественной конвекцией. В зависимости от месторасположения радиатора в осветительном устройстве, для возврата конденсата используют капиллярные или гравитационные силы: если радиатор расположен

30

Рис. 2 — Контурный термосифон (КТС № 1) со светодиодной матрицей выше испарителя, то после конденсации пара в конденсаторе конденсатопровод имеет столб жидкости с перепадом давления (ΔPg), обеспечивающим возврат конденсата в испаритель, тем самым замыкая испарительно-конденсационный цикл и обеспечивая циркуляцию теплоносителя. Если же испаритель расположен выше или на одном горизонте с радиатором, то для организации циркуляции теплоносителя используется капиллярная структура, расположенная в испарителе, которая при испарении теплоносителя обеспечивает капиллярное давление, необходимое для возврата теплоносителя от конденсатора к испарителю. Светодиоды (2), размещены на теплопроводящей металлической подложке (светодиодной матрице) (9), в качестве которой использована нижняя поверхность испарительной камеры. Теплопередающая система, из которой предварительно откачан воздух, заполнена теплоносителем с температурой замерзания ниже климатической. Например, в южных районах, где температура воздуха в зимний период не ниже +5°С, в качестве теплоносителя может быть использована дистиллированная вода, а в северных районах с температурой воздуха в зимний период ниже +5°С в качестве теплоносителя могут быть использованы метанол, ацетон, этанол, температура замерзания которых ниже -60°С. При подаче напряжения на светодиоды они излучают световую энергию, при этом происходит выделение тепловой энергии, Q, Вт 320

которая через подложку передается к жидкости, находящейся в жидкостной полости испарителя. Жидкость испаряется или кипит (в зависимости от плотности теплового потока), превращаясь в пар и выделяя скрытую теплоту парообразования (которая высока у большинства жидкостей и превышает их теплоемкость в сотни раз). При этом давление пара в паровой полости больше давления пара в конденсаторе изза разности температур между ними, и пар устремляется по паропроводу в конденсатор, где конденсируется и отдает скрытую теплоту при превращении пара в жидкость конденсатору и от него посредством радиатора в окружающую среду. Образовавшийся конденсат возвращается по конденсатопроводу в жидкостную полость за счет действия гравитационных или капиллярных сил, тем самым замыкая испарительно-конденсационный цикл теплопередачи. Предлагаемая конструкция КТС позволяет трансформировать плотность теплового потока от светодиодов, которые компактно расположены на металлической подложке, имеющей размер существенно меньше размеров радиатора, пространственно (от 10 см до нескольких метров) разделять источник (светодиоды) и сток тепла (радиатор). Все это, вместе с отсутствием движущихся деталей в системе охлаждения, создает положительный эффект, обусловленный увеличением термодинамической эффективности (за счет использования большой скрытой теплоты

парообразования и в свободе размещения радиатора в местах наиболее интенсивной теплоотдачи при естественной и/или вынужденной конвекции). На рис. 2 представлены фотографии разработанных экспериментальных КТС для охлаждения светодиодных матриц номинальной мощностью более 50 Вт (слева) и светодиодная матрица с LED на алюминиевой подложке (справа) толщиной 1,7 мм и диаметром 80 мм (20–40 светодиодов Oslon SSL LUWCP7P-KTLP-5E8G компании Osram). С целью снижения количества светодиодов (а, следовательно, и стоимости матрицы) был увеличен номинальный ток на светодиод до 1 А, так что номинальная нагрузка на светодиод составляла до 3,6 Вт (обычно используют 1 Вт). Вызванное увеличением номинального тока с 0,35 до 1 А снижение светоотдачи составило около 32%. Испарительная камера всех исследованных КТС выполнялась в виде таблетки с внешним диаметром 60 мм и толщиной 25 мм, материал — медь. Паропровод и змеевиковый конденсатор (4 петли с шагом 25 мм) выполнены из медных трубок с внутренним диаметром 4×1 мм, конденсатопровод — из медной трубки с внутренним диаметром 2×0,5 мм. Использовалось два стандартных пластинчатых радиатора размерами 125×98 мм с длиной ребер 39 мм (КТС № 1) и 125×196 мм с длиной ребер 46 мм (КТС № 2). Общая площадь оребренной поверхности для радиатора КТС № 1 составляла 0,20 м 2, а для радиатора КТС № 2 соответственно 0,48 м2. На безреберных поверхностях радиатора были выполнены канавки для змеевикового конденсатора, и две половинки радиатора через теплопроводную пасту стягивались болтами так, что змеевик находился внутри радиатора, как показано на рис. 1. Материал радиатора — алюминий (КТС № 2). С целью проверки свойств теплорассеивающих пластмасс (Теплосток Т6-Э5-7, ООО «СпецПласт-М») [11] с теплопроводностью 8 Вт/(м·К) для КТС № 1 проводилось сравнение радиаторов из алюминия (полностью одинаковых размеров) и из данной теплорассеивающей пластмассы.

95.50С

Переход к турбулентному режиму течения

80 240

Вода

Метанол

80

0

60

Этанол

160 Ацетон

0 0.04 0.08 0.12 0.16 Н,м Рис. 3 — Расчетная зависимость Q = f(H) для контурного термосифона

40

24.00С Рис. 4 — Изображение температурного поля КТС № 1 со светодиодной матрицей при номинальной мощности N = 50 Вт, полученное тепловизором Fluke Ti32 (Tmax = +79,9°С; SP 02 — в центре)

31 Т,С

Q=

Th Tv T1 Tenv

40

30W

30

+

20

1:00

t,ч

D = 128

Рис. 5 — Характерные температуры КТС № 1 при угле наклона к горизонту Fi = –30° (H = |Lsin(–30°)| = 0,04 м) Режим течения пара (ΔPv) может быть ламинарный или турбулентный, в зависимости от числа Re. Для жидкости (ΔPl) режим течения, как правило, ламинарный:

ΔPg = (ρl–ρv)gH≥ΔPv+ΔPl, (1)

Н = (ΔPv+ΔPl)/((ρl–ρv)g). (2) Обычно это условие записывают для так называемых номинальных рабочих режимов, повышая минимум Н еще на 25%. Тогда получим: Н = (ΔPv+ΔPl)/0,75((ρl–ρv)g). (3)

T,C 80 70

20

+

ρv(tv)

+

+

Lv Q , 4 πdv Hev(tv) ;

Re › 2100

(5)

ηl(tl) Ll Q , , (6) ρl(tl) πd4l Hev(tv) +

ΔPv = 128

где ηv(Tv), ρv(Tv) — вязкость и плотность пара при температуре пара Tv; ηl(Tl), ρl(Tl) — вязкость и плотность жидкости при температуре жидкости Tl; Lv и dv — длина и диаметр парового канала; Ll и dl — длина и диаметр жидкостного канала; ·m — массовый расход теплоносителя; Q — тепловой поток (нагрузка); Hev(Tv) — удельная теплота фазового превращения жидкость–пар. Вводя для удобства коэффициенты E, C, D, получим окончательную формулу для расчета функциональной зависимости Q = f(H) в виде:

T,C

Th Tv T1 Tenv

95 85

ηl(tl) Ll ρl(tl) πd4l

(9) 1 .

Hev(tv)

(10)

На рис. 3 приведена расчетная зависимость Q = f(H) для ряда теплоносителей при параметрах пара Tv = +70°С и жидкости Tl = +20°С; параметры контура: Lv = 0,1 м, dv = 4 мм; Ll = 0,1 м, dl = 2 мм. Как видно из расчетных данных, из выбранных теплоносителей лучшими свойствами обладает метанол в диапазоне Н = 3–7 см. Однако по мере увеличения Н свойства воды начинают доминировать над другими из выбранных теплоносителей и при Н>15 см вода становится лучшим теплоносителем. Правда, у воды температура замерзания около 0°С, что делает ее применение проблематичным при отрицательных температурах. Предлагаемая методика определения теплопередающей способности КТС является наи более простой при малых Н (<20 см) и позволяет оценить величины теплового потока. Методика проведения и результаты экспериментальных исследований КТС Методика экспериментальных исследований предполагала получение рабочих характеристик КТС в виде зависимостей характерных температур от величины поданной тепловой нагрузки (Q, Вт) (для электрических нагревателей, моделирующих нагрев светодиодной матрицы) или от величины номинальной нагрузки (N, Вт), поданной непосредственно на светодиодную матрицу. Измерения температур производилось в характерных точках КТС либо с помощью термопар, либо тепловизором (Fluke Ti32). Обычно термопары располагались в зоне подвода тепла либо в средней части светодиодной матрицы, либо в средней части корпуса испарителя на стыке с

Tv 30ml Tv 20ml Tv 15ml

75

50 30

ηv(tv)

ΔPv = 0,6328re0,75

60 40

,

4Q ‹2100 . (4) Re = πηv(Tv)Hev(tv)dv

+

где ΔPg — перепад давлений, вызванный действием массовых сил; ρl — плотность жидкой фазы теплоносителя; ρv — плотность паровой фазы теплоносителя; g — ускорение свободного падения; Н — расстояние между крайними точками КТС в направлении вектора ускорения свободного падения (превышение конденсатора над испарителем); ΔPv — потери давления на трение в паровой линии; ΔPl — потери давления на трение в жидкостной линии. Условие равенства в (1) позволяет найти минимальное значение Н для реализации условий работоспособности КТС в виде:

+

ηv(tv) Lv m· ρv(tv) πdv 4 · = Q , m Hev(tv)

ΔPv = 128

+

Оценка гидродинамического предела работы КТС В основе расчета гидродинамического предела работы КТС лежит основное необходимое условие его работоспособности, обеспечивающее циркуляцию теплоносителя по всему замкнутому контуру. Это условие математически выражается в виде неравенства:

ηv(tv) Lv 4 ρv(tv) πdv

1 ; Hev(tv)

+

0:00

90

ηv(tv) Lv 1 , 4 ρv(tv) πdv Hev(tv)

C = 0,6328re0,75

75W

50W

(8)

+

E = 128

50

+

60

,

+

70

0,75(ρl(tl–ρv(tv))gh Q= (C+D) ; Re › 2100 +

80

(7)

; Re ≤ 2100

+

100 90

0,75(ρl(tl)–ρv(tv))gh , (E+D)

65 50W

60W

70W

80W

100W

0:00 1:00 2:00 3:00 t,ч

Рис. 6 — Характерные температуры КТС № 1 при вертикальной ориентации Fi = –90° (H = |Lsin(–90°)| = 0,08 м)

55 45

30 50 70 90 110 130 150 Q,Вт Рис. 7 — Экспериментальная зависимость Tv = f(Q)для КТС № 2 (теплоноситель — вода)

32 T,C

90

T,C

30 50 70 90 110 130 150 Q,Вт

Th 90 Tv 80 T1 70 Tenv 60 50 40 30 80W 140W 40W 60W 100W 120W 20 10 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 t,ч

Рис. 8 — Экспериментальная зависимость Tv = f(Q)для КТС № 2 (сравнение различных теплоносителей при одинаковой заправке 15 мл)

Рис. 9 — Рабочие температуры (Т) КТС № 2 (теплоноситель — вода) при разных тепловых нагрузках (Q)

Tv этанол Tv ацетон Tv вода

80 70 60 50 40

электрическим нагревателем — Th; в паропроводе на выходе из испарителя — Tv; в конденсатопроводе на входе в испаритель — Tl. Измерялась также температура окружающей среды — Tenv. На рис. 4 приведено характерное поле температур КТС № 1 (теплоноситель — ацетон) со светодиодной матрицей, полученное с помощью тепловизора, с виртуальным расположением точек измерения температуры (SP01–SP13). Как видно из этих измерений, максимальная температура на наружной поверхности светодиода в центральной части светодиодной матрицы (SP02) составляла около +80°С при N = 50 Вт и при температуре окружающей среды +24°С. В данных экспериментах использовался алюминиевый пластинчатый радиатор. При этом лимитирующим фактором для увеличения нагрузки N выступала недостаточная поверхность радиатора (около 40 см2 на 1 Вт) при данных условиях теплообмена с окружающей средой. Результаты теплофизических исследований и их обсуждение Проверка условий работоспособности КТС при минимальном превышении конденсатора над испарителем (Н) Данный эксперимент проводился с КТС № 1 (с алюминиевым радиатором). Превышение конденсатора над испарителем варьировалось наклоном КТС к линии горизонта (угол Fi). Видно, что изменение Н с 8 до 4 см снижает тепловую нагрузку Q с 80 до 50 Вт при приблизительно одной температуре нагревателя +80°С. Эти данные,

T,C

представленные на рис. 5 и 6, с точностью до 20% соответствуют расчетным данным для ацетона (рис. 3). Таким образом, эти экспериментальные данные подтвердили работоспособность КТС при малых превышениях конденсатора над испарителем и неплохо согласуются с оценочной методикой расчета, приведенной выше. Тем самым подтверждены возможности создания достаточно плоского светодиодного светильника с контурными термосифонами. Определение оптимальной заправки и выбора теплоносителя Следующая серия экспериментов была направлена на оптимизацию выбора теплоносителя для контурных термосифонов. Для исследования использовался КТС № 2 с увеличенной более чем вдвое поверхностью алюминиевого радиатора (соответственно, более чем вдвое увеличена длина змеевикового конденсатора). В качестве теплоносителей использовался технический ацетон, этиловый спирт (95%) и дистиллированная вода. Выбор теплоносителей обусловлен как возможностями их в передаче тепла на требуемое расстояние, так и климатическими условиями, связанными с не замерзанием при температурах ниже -60°С (ацетон, этанол, метанол и др.). Кроме того, учитывался имеющийся опыт их использования на совместимость материала (медь) КТС и теплоносителя. Важным было также определение оптимальной заправки теплоносителя для достижения минимальной температуры в зоне подвода тепла при прочих равных условиях. Исследования проводились при вертикальной ориентации

Th TP Th A1 Tv TP Tv A1 T1 TP T1 A1 Tenv

120 100 80 60 40 20 0

50W

60W

40W

30W

0:00 1:00 2:00 3:00 t,ч Рис. 10 — Рабочие характеристики КТС № 1. Сравнение алюминиевого радиатора с радиатором из теплорассеивающей пластмассы (ТР)

КТС № 2 Fi = -90° (H = |Lsin(–90°)| = = 0,35 м). На рис. 7 рассмотрено влияние количества теплоносителя (дистиллированной воды) в КТС на рабочие характеристики T = f(Q). Для сравнения исследовалась температура пара на выходе из испарителя Tv в зависимости от поданной тепловой нагрузки и количества теплоносителя в КТС № 2 при температуре окружающей среды Tenv = +20°C. Как видно из полученных данных, КТС № 2 работоспособен при значительных изменениях величин заправки теплоносителем. Однако в дальнейшем была рекомендована минимальная заправка теплоносителем в количестве 15 мл, что составляло четверть внутреннего объема КТС № 2. При этой заправке наблюдались наиболее низкие температуры в широком интервале тепловых нагрузок. Дальнейшие исследования заключались в выборе оптимального теплоносителя для конкретных возможных климатических условий эксплуатации светодиодных светильников. На рис. 8 представлены результаты этих исследований для трех теплоносителей: дистиллированная вода, этиловый спирт (95%) и технический ацетон при одинаковых заправках в количестве 15 мл. Видно, что максимальная тепловая нагрузка в данных условиях составляла Q = 140 Вт для воды, Q = 125 Вт для этилового спирта и Q = 100 Вт для ацетона. Однако вода может быть рекомендована для климатических условий с температурой окружающей среды не ниже 0°C. На рис. 9 представлена типичная экспериментальная зависимость КТС № 2 с водой в качестве теплоносителя. Следует заметить, что при малых тепловых нагрузках наблюдаются пульсации измеряемых температур с амплитудами пульсаций до трех–четырех градусов. Величины этих пульсаций значительно снижаются с ростом тепловой нагрузки. Исследование возможности использования теплорассеивающих пластмасс в качестве радиатора для систем сброса тепла В последние годы все больше появляется информации об альтернативном использовании теплорассеивающих пластмасс (ТР) в качестве материала радиаторов [11]. Это объясняется технологическими свойствами ТР и их более низкой стоимостью по сравнению с широко применяемым для

33 этих целей алюминием. С целью проверки свойств теплорассеивающих пластмасс (Теплосток Т6-Э5-7, ООО «СпецПласт-М») с теплопроводностью 8 Вт/(м·К) для КТС № 1 проводилось сравнение радиаторов из алюминия (полностью одинаковых размеров) и из данной теплорассеивающей пластмассы. На рис. 10 приведены результаты этого сравнения. Как следует из этого сравнения, теплорассеивающие пластмассы с гораздо более низким коэффициентом теплопроводности (8 Вт/(м·К)) по сравнению с алюминием или его сплавами (220–180 Вт/(м·К)) вполне конкурентоспособны и справляются со сбросом тепла в условиях естественной конвекции. Действительно, в ходе этих экспериментов наблюдалось возрастание температур в зоне подвода тепла приблизительно на 4–8% в зависимости от величины тепловой нагрузки при замене алюминиевого радиатора на радиатор из ТР (при прочих равных условиях). Заключение Предложена система охлаждения светодиодных устройств с использованием Список используемой литературы: 1. Староверов К. Системы охлаждения для светодиодов // Новости Электроники. 2008. № 17.

2. Дан П., Рей Д. Тепловые трубы. М.: Энергия. 1979.

3. Воронин В. Г., Ревякин А. В., Сасин В. Я. и др. Низко температурные тепловые трубы для летательных аппаратов. М.: Машиностроение.1976.

4. Faghri A. Heat pipe science and technology.

Taylor & Francis. 1995.

5. Герасимов Ю. Ф., Майданик Ю. Ф., Щеголев Г. Т., Филиппов Г. А., Стариков Л. Г., Кисеев В. М.,

технологии контурных тепловых труб. Проведены комплексные исследования контурных термосифонов и показана возможность их использования в системах охлаждения светодиодных устройств.

• Выполнена оптимизация контурных термосифонов по выбору теплоносителя и величины заправки. Показано, что при малых превышениях конденсатора над испарителем лучшим теплоносителем из выбранных является метанол, а с возрастанием величины превышения (более 0,15 м) — дистиллированная вода.

• Проведен сравнительный анализ широко используемых радиаторов на основе алюминия и радиаторов на основе современных теплорассеивающих пластмасс (ТР). Показано, что, несмотря на значительно более низкую теплопроводность ТР (отличие почти в 15–20 раз), увеличение рабочих температур составило 4–8%. Данное обстоятельство открывает возможности широкого использования ТР в качестве радиаторов для рассеяния тепла, как более технологичных, дешевых и обладающих низким весом по сравнению с алюминием.

• Использование тепловых труб позволило увеличить номинальную нагрузку на единичный светодиод до 3,6 Вт (увеличением номинального тока до 1А) при уменьшении светоотдачи (до 32%), что снижает количество светодиодов в матрице и, следовательно, стоимость изделия без сокращения срока эксплуатации и надежности изделия.

Валерий Кисеев Дмитрий Аминев Виктор Черкашин Радислав Мурзин www.radeys.ru

Долгирев Ю. Е. Низкотемпературные тепловые трубы с раздельными каналами для пара и жидкости // Инженерно-физический журнал (ИФЖ).

1975. Т. 28. № 6.

6. Maydanik Yu. F. Loop Heat Pipes // Applied Thermal Engineering. 2005. V. 25.

7. Kiseev V. M., Vlassov V. V., Muraoka I. Optimization of capillary structures for inverted meniscus evaporators of loop heat pipes and heat switches // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2010. V. 53.

8. Пиоро А. С., Пиоро И. Л. Двухфазные термосифоны и их применение в промышленности. Киев: Наукова думка. 1988.

9. Kiseev V. M., Pogorelov N. P., Menkin L. I. The study on two-phase thermosyphon application for mock-up fuel elements temperature regime modeling // Proc. of the 8th IHPC. Beijing. 1992.

10. Кисеев В. М. Физика теплопередающих систем. Екатеринбург: Изд-во УрГУ. 2006.

11. Криваткин А., Сакуненко Ю. Теплорассеивающие пластмассы — вызов алюминию // Полупроводниковая светотехника. 2010. № 1.

Air Liquide объявляет о приобретении ЗАО «Лентехгаз», лидера на рынке технических газов Северо-Западного ФО

Северо-Западный федеральный округ занимает второе место в России по объему валового регионального продукта; на его территории динамично развиваются автомобилестроение, судостроение, пищевая и электронная промышленность, потребность данных отраслей в газах постоянно растет. В регионе проживает около 10% всего

населения России, хорошо развит и продолжает расти рынок медицинских газов.

Air Liquide закрыл сделку по приобретению ЗАО «Лентехгаз», производителя технических газов в Северо-Западном регионе РФ, имеющего значительную долю рынка жидких и баллонных продуктов, а также сильные позиции на рынке газов для здравоохранения. В компании на сегодняшний день работает более 200 сотрудников, выручка за 2011 год составила более 10 млн евро.

Air Liquide уже является активным игроком на рынке баллонной продукции в Санкт-Петербурге, и приобретение регионального лидера существенно расширит присутствие компании в Северо-Западном федеральном округе. Общий объем инвестиций Air Liquide в покупку, модернизацию предприятия и логистическую цепочку составит около 40 млн евро. Планируется оснащение завода новой воздухоразделительной установкой по производству жидкого кислорода и азота производительностью 200 тонн в сутки. Ги Сальцгебер, вице-президент Air Liquide по странам Центральной и Северной Европы и член исполнительного комитета группы заявил: «Мы рады приветствовать

новых сотрудников группы. Экономика России развивается, промышленная инфраструктура страны находится в процессе модернизации. Компания Air Liquide рада быть частью этого развития. После покупки «Логики» в Москве в начале 2012 г. эта сделка еще более упрочит наши позиции в России. Данное приобретение демонстрирует нашу стратегию, направленную на расширение бизнеса в ключевых регионах. Страны с развивающейся экономикой являются одним из основных факторов роста группы».

109147, Москва, ул.Воронцовская, д.17 Тел.: +7 (495) 641 28 98 www.airliquide.ru www.airliquide.com

34

РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ОПТИМАЛЬНОГО ВЫБОРА РЕЦЕПТА ДОБАВОК ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТАЛИ ЗАДАННОГО ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА НА АГРЕГАТЕ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ В данной статье описывается математический метод для решения задачи получения требуемого химического состава стали. Данный метод основан на решении системы линейных уравнений модифицированным симплекс-методом. Отличительными особенностями данной статьи являются учет продувки металла аргоном или кислородом, степень усваиваемости элементов и оптимизация элементов при составлении рецепта по критерию наименьшей стоимости Во многих технологических процессах необходимо производить дозирование материалов, входящих в состав какого-либо сложного соединения или рецепта получения продукта. В данном случае рассматривается металлургическая промышленность, получение стали необходимого химического состава. Обычно, добавка всех необходимых компонентов (легирующих) производится на аппаратах внепечной обработки. (Например, агрегат Ковш-печь). Важным моментом здесь является получение текущего химического состава выплавляемой стали. Обычно производится забор пробы стали и после проведения анализа предоставляется в виде данных о процентном содержании элементов в сплаве. В таблице 1 приведен пример полученных данных установки химического анализа. Затем, полученные данные сравниваются с требованиями ГОСТа или контрактными ограничениями по выпуску данной марки стали. В общепринятом случае расчет необходимого количества добавок легирующих элементов производится по формуле (1).

сx = m (сср – стек) 100

где Cx — масса производимой добавки необходимого элемента; m — общая масса стали; Сср — усредненное (целевое) значение химического элемента, которое необходимо получить; Стек — текущее значение химического элемента в сплаве выраженное в процентах. Согласно (1) выражается масса элемента, входящего в состав добавки, в пересчете на общее количество стали. Далее производится взвешивание легирующего материала, содержащего данный элемент и его отдача в сплав. Однако при этом не учитываются: • примеси, входящие в состав данного легирующего элемента.

• стоимость элемента.

• взаимозаменяемость. (Например, «Ферромарганец низкий»: 81.5%Mn, 0.85%C, 0.5%Si, 0.1%S, 0.25%P, «Ферромарганец высокий»: 76.5%Mn, 6.7%C, 1.0%Si, 0.03%S, 0.3%P, при этом стоимость первого 600 у.е., а второго 350 у.е.) На основе паспортных данных каждого легирующего материала заполняется таблица 2. (в таблице 2 приведен пример для легирующего материала – «Ферромарганец низкий»). В технологическом процессе выплавки стали важно учитывать не только такой критерий как соблюдение необходимых норм по химическому составу, но

также дороговизну данных элементов, то в этом случае не маловажным критерием отбора является и стоимость добавки определенного материала. Каждый из элементов, входящих в химический состав легирующего материала, имеет свой процент растворения в сплаве. Это зависит, например, от продувки металла. Для каждого элемента заполняется таблица 3. (в таблице 3 в качестве примера приведены элементы Mn и S при продувке металла Ar и O 2). Зная для каждого легирующего материала данные, приведенные в таблице 2 и 3, а также общую массу металла на момент взятия пробы, составляется система уравнений. Рассмотрим ситуацию, в которой имеется выбор из N легирующих добавок: P1, P2, ..., PN и известна стоимость 1 кг каждой добавки: c1, c2, ..., cN. Необходимо добавить некоторое количество этих продуктов и составить рецепт таким образом, чтобы его стоимость была минимальной и чтобы он содержал на одну добавку легирующего материала: • Si не менее b1 кг, • Mn не менее b2 кг, • Cr не менее b3 кг, • Mo не менее b4 кг, • С не менее b5 кг, • количество не более b6 кг, при условии, что 1 кг продукта Pi (i=1, 2,

Анализ проб 02.02.2006 8:00:09 Образец №448 600305Р2 Концентрации: №

Основа с Fe

C

Mn

Si

P

S

Cr

Ni

1

98.339

1.155

0.170

0.016

0.016

0.041

0.041

0.055

2

98.349

1.140

0.171

0.016

0.016

0.036

0.041

0.052

3

98.340

1.131

0.173

0.016

0.016

0.037

0.042

0.055

Средн.

98.342

1.142

0.171

0.016

0.016

0.038

0.041

0.053

Отклон.

0.005

0.872

0.602

0.602

0.762

1.686

5.814

0.290

Таблица 1

Наименование легирующего материала

Химический состав

Объемный вес (т./куб.м)

Форма выпуска

Стоимость материала

FeMn, LC

81.5%Mn, 0.85%C, 0.5%Si, 0.1%S, 0.25%P

4.0

Мелкая фракция

600

Таблица 2

35 Элемент

Растворение при продувке Ar

Растворение при продувке O2

Mn

95%

66%

S

80%

56% Таблица 3

Элементы

Стоимость

Продукты

Si

Mn

Cr

Mo

C

Кол.во

P1

a11

a12

a13

a14

a15

a16

c1

P2

a21

a22

a23

a24

a25

a26

c2

...

...

...

...

...

...

...

...

Pi

ai1

ai2

ai3

ai4

ai5

ai6

ci

....

...

...

...

...

...

...

...

PN

aN1

aN2

aN3

aN4

aN5

aN6

cN

Содержание в рецепте

≥b1

≥b2

≥b3

≥b4

≥b5

≤b6

Таблица 4

Элемент

Текущее значение

Целевое значение

Min граница

Max граница

Элемент

Текущее значение

Целевое значение

Min граница

Max граница

C

0.05

0.145

0.13

0.16

C

0.1338

0.145

0.13

0.16

Si

0.0

0.2

0.15

0.25

Si

0.1774

0.2

0.15

0.25

Mn

0.12

1.4

1.3

1.5

Mn

1.3709

1.4

1.3

1.5

P

0.017

-

-

0.025

P

0.021

-

-

0.025

S

0.015

-

-

0.02

S

0.0155

-

-

0.02

Cr

0.01

-

-

0.1

Cr

0.0098

-

-

0.1

Al

0.0

0.035

0.025

0.045

Al

0.0277

0.035

0.025

0.045

B

0.0001

-

-

0.0005

B

0.0001

-

-

0.0005

Ni

0.01

-

-

0.15

Ni

0.0098

-

-

0.15

Nb

0.0

0.042

0.035

0.05

Nb

0.0411

0.042

0.035

0.05

Ti

0.0

-

-

0.01

Ti

0.0012

-

-

0.01

V

0.0

-

-

0.01

V

0.0

-

-

0.01

Mo

0.002

-

-

0.004

Mo

0.002

-

-

0.04

Ca

0.0

-

-

0.0

Ca

0.0

-

-

-

N

0.003

-

-

0.005

N

0.029

-

-

0.005

H

0.0003

-

-

0.0005

H

0.0003

-

-

0.0005

Таблица 5 ..., N) содержит ai1% Si, ai2% Mn, ai3%Cr, ai4%Mo, ai5%С, а также содержит ai6 кг. Перечисленные выше условия удобно записать в виде таблицы 4. При этом, отдельные значения aij (i=1, 2, ..., N, j=1, 2, ..., 6) могут оказаться равными нулю. Обозначим количество продуктов P1, P2, ..., PN в килограммах через x1, x2, ..., xN, которое необходимо выбрать таким образом, чтобы стоимость продуктов была минималь-

Таблица 6 на. Стоимость одной порции будет равна: f(x1,x2,...,xN)=c1x1+c2x2+...+cNxN. (2) Одна порция, согласно условию, должна содержать не менее b1% Si, входящего в состав некоторых продуктов Pi (i=1, 2, ..., N) в количествах ai1. Суммарное количество Si, содержащееся во всех рассматриваемых количествах xi легирующих добавок Pi равна a11x1+a21x2+a31x3+...+aN1xN. Поэтому ограничение, определяемое необходимым количеством Si в рецепте, имеет вид:

a11x1+a21x2+a31x3+...+aN1xN≥b1. (3) Аналогично записываются ограничения для ряда остальных параметров, определяющих рецепт (Mn (j=2), Cr (j=3), Mo (j=4) и C (j=5)): a1jx1+a2jx2+a3jx3+...+aNjxN≥bj, j=2, ..., 5. (4) Для выполнения требования по количеству кг (j=6) в одной порции соответствующее ограничение имеет вид: a16x1+a26x2+a36x3+...+aN6xN≤b6. (5) Условия (2)–(5) представляют собой

36 систему ограничений — систему линейных неравенств, которой должно удовлетворять решение x1, x2, ..., xN. В этой проблеме помимо ограничений (2)–(5) возникают так называемые естественные ограничения, состоящие в том, что управляемые переменные (количества продуктов xi) должны быть неотрицательны: xi≥0, i=1, 2, ..., N. (6) В итоге получается линейная модель так называемой «задачи о пищевом рационе»: найти значения переменных x1, x2, ..., xN, для которых стоимость (линейная функция цели) f(x1,x2,...,xN) (2) обращается в минимум при условии, что сами переменные xi удовлетворяют линейным неравенствам (3)–(6). На основе описанного метода решения поставленной задачи получения заданного рецепта стали был реализован программно-аппаратный модуль, позволяющий производить необходимые добавки на основе расчетных данных. Аппаратная часть представляет собой программируемый логический контроллер с набором входных и выходных аналоговых и дискретных сигналов, а программная часть – формализованный алгоритм расчета рецепта. При решении задачи «о пищевом рационе» были получены следующие результаты: В таблице 5 приведены результаты взятия проб химического анализа агрегата Ковш-Печь. (Курсивом выделены элементы не прошедшие по нормам ГОСТ для данного типа стали) После вычислений методом решения задачи «о пищевом рационе» получены следующие данные по добавкам, приведенные

на рисунке. На рисунке, расположенном выше, приведены элементы содержащиеся в бункерах и которые могут быть добавлены. В правом столбце содержатся значения, которые необходимо добавить, чтобы получить требуемый химический состав стали. После введение добавок был получен следующий результат химического анализа стали: «табл.6» Из «табл.6» видно, что по всем элементам данная сталь удовлетворяет требованиям. Таким образом, задача добавки легирующих материалов решена. При решении также учитывается усваиваемость каждого элемента, а так же то, что включена продувка металла аргоном или кислородом. Математический алгоритм задачи добавки легирующих реализован и внедрен после проведенных испытаний на агрегате Ковш-Печь Фроловского сталеплавильного завода, о чем свидетельствует акт выполненных работ от 27.04.2006

А.В. Смирнов инженер-программист ООО «Волгопромавтоматика» www.vpa.ru

37

Автоматизированная система параметрического контроля АЦП-ЦАП на базе NI PXI В данной статье рассматривается метод параметрического контроля АЦП-ЦАП, разработанный с использованием платформы NI PXI. Описывается функциональность составляющих используемой системы автоматизированного тестирования АЦП-ЦАП с приведением технических характеристик. Также рассматриваются преимущества разработанной системы по сравнению с аналогами. Параметрический контроль АЦП-ЦАП Компания Austriamicrosystems — один из лидеров в разработке и производстве быстродействующих аналоговых интегральных схем общего и специального назначения. Продукция компании отличается низкой потребляемой мощностью и высокой точностью. Помимо интегральных схем компания является поставщиком широкой линейки аналоговых полупроводниковых компонентов, предназначенных для применения в телекоммуникационной, промышленной, медицинской и автомобильной электронике. Перед запуском всей продукции компании Austriamicrosystems в массовое производство она должна пройти параметрический контроль в заданном температурном диапазоне с минимальным количеством опытных образцов. Для решения этой задачи компанией Austriamicrosystems в сотрудничестве с Университетом Прикладных Наук (Австрия) была разработана полностью автоматизированная система измерений на базе NI PXI, с помощью которой инженеры компании Austriamicrosystems проводят параметрический контроль микросхем АЦП-ЦАП. Параметрический контроль проходят 10- и 12-разрядные преобразователи с низкой потребляемой мощностью и частотой

оцифровки/обновления до 400 кГц. Тестируемые преобразователи содержат до восьми несимметричных и дифференциальных каналов. Обмен данными между микросхемой и микроконтроллером осуществляется через последовательный или параллельный интерфейс. Параметрический контроль микросхем АЦП-ЦАП включает в себя программу измерений, состоящий из девяти подпрограмм. Помимо основных характеристик, инженеры тестируют параметры, которые дополнительно идентифицируют показатели качества и содержат важную информацию для будущих разработок. Автоматизированная система параметрического контроля обеспечивает регистрацию следующих характеристик: 1) Динамические параметры: а. Отношение сигнал/шум и искажения (SINAD); b. Отношение сигнал/шум (SNR); c. Общие гармонические искажения (THD); d. Эффективное число разрядов (ENOB); e. Пиковое значение негармонических искажений (PHSN).

2) Статистические параметры: a. INL – Интегральная нелинейность; b. DNL – Дифференциальная нелинейность.

3) Погрешность смещения и усиления.

Рис. 1 — Компоненты системы автоматизированного тестирования АЦП-ЦАП

4) Интермодуляционные параметры (отстройка, усиления): a. IMD – Интермодуляционные искажения; b. ISO – Уровень межканальной развязки; c. Интермодуляционные искажения второго и третьего порядка.

5) Напряжения входных и выходных каналов в состояниях логического нуля и единицы.

6) Основные параметры АЦП-ЦАП (ширина, напряжение запрещённой энергетической зоны, опорный ток, опорное напряжение).

7) Параметры энергопотребления (потребляемый ток, опорное напряжение) 8) Синхронизация.

9) Входные сопротивление и емкость. С помощью разработанной автоматизированной системы инженеры компании Аustriamicrosystems проводят испытания большого числа микросхем преобразователей и получают информативные статистические отчеты для расчетов производственных допусков на измеряемые параметры. Измерительное оборудование в составе системы Благодаря высокой измерительной точности, а также возможностям синхронного сбора и генерации сигналов, для проведения параметрического контроля была выбрана модульная платформа PXI компании National Instruments. Полностью автоматизированная система измерений построена на базе шасси NI PXI с установленными генератором произвольных сигналов NI PXI-5422, генератором/анализатором цифровых сигналов NI PXI-6552, измерителем/источником NI PXI-4130, программируемым источником питания NI PXI-4110 и модулем сбора данных NI PXI-6259.

16-разрядный генератор произвольных сигналов NI PXI-5422 с частотой дискретизации 200 МГц формирует аналоговые сигналы и подает их на вход АЦП-ЦАП для регистрации таких параметров, как INL, DNL, SNR и др. Возможности синхронизации модулей NI PXI позволяют инженерам использовать модуль NI PXI-5422 в автоматизированной системе тестирования в качестве генератора

38

Рис. 2 — Схема преобразователя многоканальных когерентных сигналов. Генератор/анализатор цифровых сигналов NI PXI-6552 с частотой 100 МГц, включающий 20 каналов цифрового ввода/вывода с программируемыми уровнями напряжения (VOH, VOL, VIH и VIL), обеспечивает прием выходных сигналов с АЦП и синхронизацию с генератором произвольных сигналов для формирования аналоговых и цифровых сигналов. Для проведения параметрических измерений, требующих разрешение по току до 1 нА, используются программируемый источник питания NI PXI-4110 и измеритель/ источник NI PXI-4130. С помощью программируемого источника питания NI PXI-4110 инженеры запитывают АЦП-ЦАП и регистрируют ток в цепи питания. Наличие в автоматизированной системе измерителя/источника NI PXI-4130 позволяет регистрировать логические уровни входных цифровых линий, а также симулировать цифровую шину с открытым или закрытым коллектором, на которую нагружен тестируемый АЦП. Использование в автоматизированной системе модуля высокоскоростного сбора данных NI PXI-6259 с возможностями высокоскоростного аналогового/цифрового ввода/вывода позволяет получать текущую информацию о работе системы параметрического контроля, а также переключать режимы тестирования АЦП-ЦАП. Дополнительно для проведения контроля температурных параметров АЦП-ЦАП в заданном температурном диапазоне в автоматизированную систему включены программируемый источник питания, три мультиметра, осциллограф с полосой пропускания 100 МГц, осциллограф с полосой пропускания 400 МГц и внешний

Рис. 3 — Плата для тестирования АЦП AS1526

генератор произвольных сигналов. Под задачи автоматизированного тестирования преобразователей сотрудниками Университета Прикладных Наук была разработана специализированный адаптер, представленный на рис. 2, в котором коммутация аналоговых сигналов с генератора NI PXI-6552 на соответствующие входы АЦП осуществляется при помощи быстродействующего реле. Сигналы с выхода АЦП поступают на логический анализатор. Для тестирования цифровых линий управления АЦП используется модуль высокоскоростного сбора данных NI PXI-6259, а для синхронизации генератора произвольных сигналов и высокоскоростных устройств — технология тактирования NI T-Clock, которая позволяет ускорить и оптимизировать измерительные циклы системы. Программное обеспечение системы Приложение для данной системы параметрического контроля АЦП-ЦАП написано в среде графической разработки NI LabVIEW. Управление системы осуществляется через программу LabVIEW, содержащую несколько подпрограмм, разделенных по различным режимам измерений, включая ввод/вывод, обработку и анализ цифровых/аналоговых сигналов. Благодаря разделению задач на подпрограммы, созданные с использованием типовых шаблонов LabVIEW, инженеры компании Аustriamicrosystems добились высокой гибкости при тестировании разрабатываемых устройств, а также широких возможностей для повторного использования кода. После обработки данных в LabVIEW, они проходят постобработку в программном обеспечении NI DIAdem, результатом

Рис. 4 — Передача сигналов в АЦП-ЦАП

которой является автоматическая генерация отчетов испытаний. Данная автоматизированная система на базе модульной платформы NI PXI наглядно демонстрирует важность правильного выбора контрольно-измерительной платформы для улучшения качества тестирования АЦП-ЦАП. Используемые встраиваемые системы NI PXI обеспечивают широкие возможности тактовой синхронизации, а также согласованного сбора и генерации сигналов для проведения параметрического контроля. Автоматизированная система на базе платформы NI PXI стала стандартом внутри компании Аustriamicrosystems для тестирования выпускаемых АЦП-ЦАП. Также использование платформы NI PXI совместно с программными средствами NI, обеспечило широкие возможности для повторного использования кода, что позволило компании Аustriamicrosystems сэкономить время для создания сценариев тестирования и сократить время выхода новых АЦП-ЦАП.

Вольфганг Корен, компания Аustriamicrosystems Манфред Пауритч, Университет Прикладных Наук

www.russia.ni.com

39

40

41

Закрытое акционерное общество «Термокабель Электропечь» После распада СССР единственный производитель кабелей — украинское предприятие «Азовкабель» (г.Бердянск) — прекратило выпуск этой продукции. В итоге предприятия России и стран СНГ остались без кабелей. В связи с этим по рекомендации специалистов из Всероссийского научно-исследовательского института электротермического оборудования (ВНИИЭТО) (г. Москва) в 1993 году было создано ЗАО «Термокабель Электропечь».

Седых Анатолий Васильевич директор ЗАО «Термокабель Электропечь» На сегодняшний день ЗАО «Термокабель Электропечь» осуществляет: 1. изготовление медных силовых кабелей (тоководов) (как типовых конструкций, так и по чертежам Заказчика) для печей различных типов (дуговых, индукционных, ферросплавных, электрошлакового переплава, руднотермических): • водоохлаждаемые кабели сечением 1006000 мм2; • голые и изолированные кабели воздушного охлаждения сечением 50–1500 мм2 2. техническое обслуживание и консультирование специалистов; 3. ремонт любых неисправных кабелей (замена наружного и внутреннего рукава, замена или ремонт токопроводов и

наконечников); 4. модернизацию конструкции имеющихся у Заказчика силовых водоохлаждаемых кабелей для печей европейских производителей (Danielli (Италия), SMS Demag (Германия), Concast (Швейцария-Италия), AGBOR Engineering, ltd (США), Selmers (Нидерланды) с адаптацией к российским условиям эксплуатации и ремонта. Потребители продукции — предприятия, эксплуатирующие электросталеплавильные печи по всей России от Комсомольска-на-Амуре до Ростова-на-Дону, а также в Украине, Белоруссии, Казахстане, Узбекистане. На всю продукцию имеются сертификаты

соответствия Госстандарта России. Работая в тесном сотрудничестве с научными центрами, предприятие постоянно решает вопросы повышения качества и конкурентоспособности продукции. В результате такой работы получено 7 Патентов РФ на инновационные разработки, а также Патент Украины. В настоящее время получено положительное решение о выдаче патента на одну из полезных моделей в Республике Казахстан. Конструкторские изыскания ведутся собственными специалистами предприятия в сотрудничестве с проектными организациями ВНИИЭТО (г. Москва) и НТ ЗАО «Аконт» (г. Челябинск). Внедрение инновационных разработок (Патент РФ № 66122, Патент РФ № 67659, Патент РФ № 65681, Патент РФ № 2333560, Патент РФ № 64427, Патент РФ № 2332739) позволило продлить (по результатам заводских испытаний) срок эксплуатации кабелей. Кроме того, по согласованию возможно применение наружных рукавов различных модификаций: как с увеличенной толщиной стенки, так и дополнительно снабженных наружным слоем из прорезиненной кремнеземной сетки или керамической ткани, а также дополнительным защитным покрытием. Такие модификации позволяют добиться увеличения стойкости оболочки кабелей, а, следовательно, и срока службы кабелей. ЗАО «Термокабель Электропечь» имеет собственную производственную базу, необходимую для полного цикла производства.

42

Система менеджмента качества соответствует требованиям МС ИСО 9001:2008, что подтверждено также сертификатом Международной Сети Сертификации IQNet (г. Берн, Швейцария). ЗАО «Термокабель Электропечь» является членом Международного Союза производителей металлургического оборудования «Металлургмаш». Предприятие дважды становилось лауреатом конкурсов «Лидер экономики» (г. Оренбург). Признавалось победителем конкурса «Евразия – лидер в бизнесе» (г. Екатеринбург). В практике предприятия — конструкторская разработка и изготовление кабелей для электропечей по индивидуальным заказам с учетом особенностей эксплуатации у потребителя, техническое обслуживание и консультации специалистов. ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА О ПРОИЗВОДСТВЕ КАБЕЛЯ Применение силовых водоохлаждаемых кабелей на дуговых сталеплавильных печах

в СССР началось в конце 1960 года. До этого в СССР водоохлаждаемые кабели (сечением до 200 мм2) применялись в токопроводах индукционных печей. Во время пуска первых двух печей ДСП-80 на Новолипецком металлургическом заводе (печь №1 в январе, печь №2 в марте 1959 года) стало ясно, что удовлетворить конструктивное решение гибкой части короткой сети без водяного охлаждения кабелей невозможно. На первых двух печах ДСП-80 при мощности трансформатора 25000кВт и линейном токе 34,5кА гибкая часть короткой сети выполнялась шестью гирляндами из сухих кабелей МГГЭ-500 по 32 кабеля на гирлянде. Применительно к печи с поворотным сводом обеспечить надежную электрическую изоляцию гирлянд друг от друга оказалось весьма затруднительно: на печах НЛМЗ пришлось навешивать между гирляндами громоздкие цепи из отработанных автомобильных шин. Поэтому для очередной третьей печи ДСП-80 была разработана конструкция гибкой части короткой сети с водоохлаждаемыми кабелями МГГЭ-500, заключенными в резинотканевые рукава с арматурой в виде специальных наконечников. Первая отечественная дуговая сталеплавильная печь с водоохлаждаемыми кабелями была пущена в ЭСПЦ-2 Челябинского металлургического завода 06.11.1960г. Следующим шагом в применении водоохлаждаемых кабелей на дуговых сталеплавильных печах была разработанная во ВНИИЭТО короткая сеть печи ДСП-200М01 с водоохлаждаемыми силовыми кабелями

в виде медных голых проводов сечением 1000 кв.мм. в резинотканевых рукавах. Эти кабели имели такую конструкцию наконечников, которая позволяла разборку кабеля без распайки токоведущей жилы, т.е. возможность дальнейшего ее использования при повреждении только резинотканевого рукава. Такие кабели были успешно опробованы при пуске первой печи на Волгоградском металлургическом заводе «Красный Октябрь» в июне 1970 года.

А.В. Седых 462359 Оренбургская обл. г.Новотроицк ул. Советская д.57 офис 1 Тел. +7 (3537) 67-56-94, 67-25-35, 67-57-75 Тел./Факс: +7 (3537) 67-56-95, 67-57-75.

E-mail: market@termocabel.ru www.termocabel.ru

43

Прогрессивные конструкции в традиционных технологиях. Универсальные и кантуемые накладные поворотные делительные столы.

Одно из приоритетных направлений призводственной программы Завода координатно-расточных станков — разработка и изготовление универсальных и кантуемых накладных поворотных столов особо высокой точности с ручным управлением и цифровой индикацией. В настоящее время это универсальные столы типа СУ30 и СУ50 с диаметрами планшайб 300 мм и 500 мм соответственно, а также кантуемый типа СК63 с диаметром планшайбы 630 мм. Столы предназначены для комплектации координатно-расточных и координатно-шлифовальных станков при обработке деталей с точным взаимным расположением поверхностей, в том числе деталей с размерами, заданными в полярной системе координат. Особенности конструкции столов позволяют в ряде случаев применять их и для получистовой обработки, что позволяет значительно сократить время вспомогательных операций за счет уменьшения количества дополнительных переустановов. Многие предприятия используют универсальные и кантуемые столы в качестве особо точных делительных устройств при контроле размеров, заданных в полярной системе координат, для измерения накопленных погрешностей делительных

дисков, лимбов, зубчатых колёс и высокоточной ориентации в пространстве механических, оптических, лазерных, электронных устройств. Высокая точность, жёсткость и надёжность в эксплуатации обеспечиваются следующими едиными для всех типов столов техническими решениями: • использование в качестве отсчётных систем фотоэлектрических преобразователей угловых перемещений и устройств цифровой индикации; • установка планшайбы стола на специальные радиально-упорные шарикоподшипники, предварительно нагруженные усилиями, превышающими номинальные рабочие нагрузки; • применение в механизмах поворота и наклона планшайбы цанговых механизмов зажима, воспринимающих повышенные крутящие моменты; • регулировка люфтов в червячных передачах оригинальными эксцентриковыми механизмами. Прецизионные универсальные накладные поворотные делительные столы обладают широкими технологическими возможностями. Например, обеспечивают на станках с вертикальным расположением шпинделя обработку корпусных деталей с пяти сторон, а также обработку (или контроль) поверхностей под любыми пространственными углами. Прецизионные кантуемые накладные поворотные делительные столы по конструкции проще универсальных и существенно дешевле, однако по своим технологическим возможностям частично или полностью сопоставимы с ними. Это позволяет оператору выбирать наиболее подходящий вариант обработки детали в каждом конкретном случае. Так, при вертикальной ориентации планшайбы на станке с вертикальным расположением шпинделя, можно обрабатывать детали с четырёх сторон

за один установ, а в сочетании кантуемого стола со вспомогательным центром обрабатывать детали типа «тела вращения», либо вести обработку в многоместных поворотных приспособлениях. На станках с горизонтальным расположением шпинделя, при комплектации их кантуемым столом, появляются дополнительные технологические возможности: • установив планшайбу кантуемого стола горизонтально, и, расположив ось планшайбы значительно ближе к торцу шпинделя, чем ось стола станка, можно с максимальной экономичностью обрабатывать с четырёх сторон корпусные детали средних размеров; • при вертикальной ориентации планшайбы кантуемый стол позволяет не только вести обработку небольших корпусных деталей с пяти сторон, но и выполнять обработку поверхностей под любыми пространственными углами. Для комплектации новых высокоточных станков с устройствами числового программного управления, а также для модернизации существующего оборудования с числовым программным управлением наш завод изготаливает кантуемые накладные поворотные делительные столы типа СК36 и СК63 с диаметрами планшайб 360 мм и 630 мм соответственно, управляемые от устройств ЧПУ станков, автономных УЧПУ или программируемых контроллеров.

В.Н. Филиппов – главный конструктор www.stan-samara.ru

44

Антифрикционные материалы C 29 октября по 1 ноября 2012 г. в МВЦ «Крокус Экспо» проходила 11-я международная выставка «Насосы. Компрессоры. Арматура. Приводы и двигатели», которая в очередной раз подтвердила статус одной из самых авторитетных отраслевых выставок не только в России, но и в мире. За 4 дня работы выставки более 340 участников из 24 стран мира представили презентации своего оборудования на стендах компаний-участниц. Почти 6 000 человек посетили это мероприятие.

Участие в выставке «PCVExpo» — это возможность представить свою компанию, продукцию или услуги на российском рынке, установить прочные деловые отношения, изучить конъюнктуру рынка, встретиться со специалистами, найти заказчиков и поставщиков продукции. ОАО «НИИграфит» представил на выставке антифрикционные материалы: силицированный графит и графитофторопласты. Разработан целый ряд антифрикционных самосмазывающихся полимерных материалов на основе политетрафторэтилена, спектр применения которых чрезвычайно широк и включает атомную энергетику, машиностроение, целлюлозно-бумажную, пищевую промышленность, судостроение, компрессорную и ракетно-космическую технику. Материалы на основе ПТФЭ получили широкое распространение благодаря ценным свойствам самого фторопласта-4, являющегося одним из наиболее распространенных материалов, применяемых в узлах трения. Антифрикционный полимерный материал, используемый в узлах трения различных машин и агрегатов в качестве элементов скольжения и уплотнения, защищен патентом РФ №2425846. Материалы марок АФГ-80ВС и АФГМ разработаны специально для компрессоров, работающих без смазки. Эти материалы используются при скорости скольжения до 5 м/с, предельно допустимом давлении до 15–20 кгс/см2 и до 10–15 кгс/см2 и

температуре эксплуатации материала от -186 до +180°С. К числу углеродокерамических материалов относятся также материалы марок НИГРАН-В с пониженной газопроницаемостью и материал марки АТГ, обладающий повышенной стойкостью к окислению до температур 600–650оС. Материал марки НИГРАН-В используют в узлах трения маслоагрегатов, гидродвигателей и насосов, работающих с большим числом оборотов при температурах до 300°. Антифрикционный графит марки АТГ применяется для изготовления поршневых колец, работающих при температуре 650°С и давлении воздуха до 25 кгс/см2; деталей торцевых и радиально-торцевых уплотнений масляных полостей газотурбинных двигателей, работающих в среде воздуха и масла при скорости скольжения до 160 м/с и температуре до 600°С. Графитофторопластовый материал марки 7В-2А применяют в качестве вкладышей радиальных и упорных подшипников скольжения различных насосов, в системах морских движетелей, насосов атомных электростанций, в частности, этот материал на протяжении многих лет надежно работает в главных циркуляционных насосах на объектах атомной энергетики России, СНГ, стран дальнего зарубежья (Иран, Индия, Китай). Силицированный графит — это эрозионно- и коррозионностойкий материал,

Рис. 1 — Типичная номенклатура выпускаемых деталей из силицированного графита

Рис. 2 — Микроструктура мелкозернистого СГ (серый цвет - SiC, белый – Si, черный – графит)

состоящий из карбида кремния, углерода и кремния, обладает высокой жаропрочностью, жаростойкостью, стойкостью к многократным теплосменам и агрессивным средам, износостойкостью. Широко применяется в металлургии, химическом и нефтехимическом машиностроении в качестве узлов трения (уплотнительные кольца, подпятники, подшипники скольжения) в насосах, реакторах, сепараторах и другом оборудовании; для защитной арматуры термопар погружения, используемой при измерении температур расплавленных чугуна, меди, цинка и других металлов; для стопорно-разливочного припаса металлургических печей и ковшей для разливки расплавов металла. Технология получения силицированного графита заключается в пропитке специально подготовленной углеродной основы (или графита) расплавом Si. Регулирование ее пористой структуры, а также выбор углеродного наполнителя с определенной реакционной способностью по отношению к кремнию позволило создать материал, превосходящий по своим свойствам промышленно выпускаемые в России марки СГ (СГ-М, СГ-Т, СГП-0,5), и не уступающие (а по некоторым характеристикам и превосходящие) зарубежные аналоги. Как правило, технологические особенности получения углеродкарбидокремниевых материалов за рубежом освещаются не полностью. Проведенный сравнительный анализ силицированных графитов нового поколения с зарубежными аналогами показал, что они имеют близкие значения плотности (2750–2900, кг/м3), коэффициента теплопроводности (~120, Вт/м∙К), ТКЛР (~4, 10-6/К). Это дает возможность предположить, что они являются аналогами мелкозернистому силицированному графиту. При получении мелкозернистого СГ использование недефицитного отечественного углеродного наполнителя с размером зерна менее 100 мкм и строго заданными характеристиками исходной пористой структуры, надкристаллитной структуры и степени совершенства кристаллической структуры позволяет контролировать сложные физико-химические процессы, происходящие при силицировании пористой углеродной основы. В результате, микроструктура мелкозернистого СГ равномерная, что обеспечивает однородность его физико-механических свойств по всему объему крупногабаритных изделий.

ОАО «НИИграфит» www.niigrafit.ru

45

МЕТОД ТЕРМИЧЕСКОЙ И ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ В ПЕЧАХ СШЗ Разработанная специалистами фирмы ЗАО «МИУС» оригинальная конструкция шахтной печи с встроенным блоком подготовки атмосферы и системой подачи вторичных газов позволяет готовить рабочую атмосферу (защитную или насыщающую) непосредственно в печи и проводить в одной единице оборудования несколько видов термической и химико-термической обработки: цементацию, нитроцементацию, азотирование (карбонитрирование) , нагрев деталей в защитной среде под закалку, отжиг, аустенизацию и т.п.

Все процессы ведутся на основе эндогаза. При этом в эндогенераторном блоке поддерживается оптимальная температура 970–9800С, в рабочем пространстве температура может быть любой в интервале от 2000С до 10500С в зависимости от вида термообработки. Подача газовоздушной смеси в блок подготовки осуществляется через ротаметры. Под воздействием температуры и катализатора в блоке подготовки атмосферы образуется эндогаз, который является основой для проведения всех процессов термической и химико-термической обработки. В качестве катализатора используется отечественный катализатор НИАП-10-01. По техническим характеристикам он превосходит все отечественные марки катализаторов конверсии углеводородных газов и находится на уровне лучших зарубежных образцов фирм «Холкрофт» и «Линдберг», что позволяет сделать процессы термической обработки более стабильными. При прямоточном методе газовые компоненты вводятся снизу, а на крышке печи дожигаются в факеле, обработка деталей ведется в потоке атмосферы и дополнительно перемешивается вентилятором. При этом обеспечивается постоянный подвод «свежей» насыщающей среды непосредственно к поверхности детали. Технология обработки включает в себя: 1. Подготовку оборудования к работе 2. Разогрев блока подготовки атмосферы (эндогенератора) и рабочего пространства до необходимых температур; 3. Подачу газо-воздушной смеси в эндогенератор; 4. Загрузку садки в рабочее пространство;

5. Нагрев садки в защитной атмосфере эндогаза; 6. Выдержка с дополнительным вводом газовых компонентов (процессы насыщения) или без него (нагрев под термообработку); 7. Выгрузка изделий из печи и охлаждение согласно технологическому процессу. Переход от одного процесса к другому осуществляется путем изменения температуры рабочего пространства и изменением количества и (или) добавлением (перекрытием) газовых компонентов. Защитной средой в печах СШЗ является эндотермическая атмосфера, что, несомненно, имеет преимущество по сравнению с защитными атмосферами из азота и нейтральных газов. Эндогаз, обладая определенным углеродным потенциалом, защищает поверхность металла не только от окисления, но и от обезуглероживания. Эндотермическая атмосфера может использоваться в качестве нейтральной для среднеуглеродистых сталей, поскольку находится с ними в равновесии, т.е. не обезуглероживает и не науглероживает их. При нагреве под термообработку высокоуглеродистых сталей возможна подача дополнительного газа в небольших количествах. Процессы химико-термической обработки (цементации) в печах СШЗ ведутся в атмосфере эндогаза с добавкой углеродосодержащего газа. В настоящее время — это наиболее современный и перспективный процесс насыщения деталей углеродом, поскольку позволяет изменять углеродный потенциал атмосферы путем уменьшения (увеличения) количества дополнительно вводимого углеродосодержащего газа (пропана-бутана или метана),

не изменяя при этом оптимальные условия эксплуатации катализатора, находящегося в блоке подготовки атмосферы. Процесс нитроцементации проводится с дополнительной добавкой к цементационной атмосфере аммиака, при этом количество добавочного углеродосодержащего газа и аммиака должно быть ограничено, так как избыточное содержание азота и углерода, особенно при нитроцементации легированных сталей, способствует сохранению остаточного аустенита в слое после закалки. Завышенная подача аммиака приводит к образованию на поверхности детали карбонитридной корочки, что так же ухудшает качество слоя. Процесс азотирования в печах СШЗ ведется в смеси аммиака и эндогаза при температурах 560–580 0С (карбонитрирование, никотрирование, нитемпер-процесс) и является альтернативой процессу жидкостного цианирования. Состав эндогаза отличается от состава эндогаза, используемого при цементации и нитроцементации, и назван так условно, содержание СО – 20%, Н2 – 20% и N2 – 60%. После насыщения детали охлаждаются в потоке защитного газа, на воздухе или закаливаются в масле. Оборудование позволяет проводить процесс и в чистом аммиаке. При азотировании (карбонитрировании) на поверхности формируется малопористый оксикарбонитридный слой толщиной 0,0025–0,025 мм, для уменьшения толщины карбонитридной зоны на заключительной стадии рекомендуется уменьшить подачу аммиака до 40 объемных процента. Для уменьшения деформаций в процессе химико-термической обработки перед азотированием детали необходимо отпустить при температуре на 20–400С

46 выше температуры азотирования. Для обеспечения качества диффузионного слоя, обрабатываемые поверхности не должны иметь следов окалины и обезуглероживания и перед азотированием их необходимо тщательно обезжирить. Изменение размеров при никотрировании связано с увеличением объема, оно не зависит от размеров деталей и не превышает 10 мкм для стали типа 40ХМ и 9–15 мкм – для чугуна. Величина микронеровностей поверхности увеличивается с 4,2 до 6,3 мкм. Проведение технологического процесса при азотировании (карбонитрировании) 1. Подготовить детали к азотированию: провести предварительную термообработку, промыть, обезжирить.

2. Разогреть печь до температуры 560–5700С, эндогенератор - до 950–9700С 3. Открыть крышку печи, загрузить садку в рабочее пространство.

4. Закрыть крышку и включить вентилятор.

5. Подать в блок подготовки газ и воздух в рекомендуемом соотношении, поджечь эндогаз на выходной свече.

6. Подать аммиак, установить расходы газов для рабочего режима.

7. Выдержать согласно технологической карте.

8. По окончании выдержки отключить подачу аммиака и полностью выжечь его.

9. Отключить подачу воздуха и углеводородного газа.

10. Заменить атмосферу в печи на воздушную подачей дозированного количества воздуха к месту выхода эндогаза из эндогенератора (методом выжигания).

11. Выгрузить садку и охладить (в масле, потоке защитного газа или на воздухе). Примечание: 1. Возможно так же проведение 2-х ступенчатых процессов с изменением температуры процесса и газовых составляющих.

2. Возможно формирование структуры слоя изменением соотношения эндогаз/аммиак.

3. Возможно охлаждение с печью до температуры 2000С, далее на воздухе. Привила техники безопасности при азотировании Замена воздушной атмосферы печи на рабочую атмосферу после загрузки садки осуществляется методом выжигания. Получение эндогаза в специальной камере происходит при температуре 970–9800С, и с этой температурой он сразу поступает в рабочее пространство, где при контакте с кислородом воздуха воспламеняется. Процесс горения длится до полного выжигания воздуха в печи, после чего эндогаз поджигается в выходном отверстии крышки (свече). Затем осуществляется подача аммиака, данная операция обеспечивает дожигание отходящих газов на свече. Удаление

рабочей атмосферы при выгрузке садки осуществляется обратным порядком: сначала перекрывается аммиак и полностью выжигается, затем перекрывается подача газовоздушной смеси в блок подготовки и осуществляется дозированная подача воздуха к месту выхода эндогаза.

Силовой шкаф предназначен для размещения в нем силовых элементов и аппаратуры управления установкой и технологическими процессами. По желанию заказчика управление установкой может производиться от микропроцессорных блоков, управляющего контроллера ADAM 5510 или компьютера, который может находиться как в непосредственной близости от силового шкафа, так и на удалении от нескольких десятков до сотен метров. Аппаратура обеспечивает независимое управление эндогенератором, одно- или много зонное управление температурой рабочего пространства печи. Аппаратура имеет канал ограничения мощности нагревателей при их перегреве и каналы самодиагностики: обрыва нагревателей и термопреобразователей, пробоя силовых симисторов и т.п. Блок регуляторов расхода газовых компонентов выполнен автономно от печного блока совместно со смесителем первого уровня и состоит из датчиков измерения массового расхода и запорных и регулирующих расход элементов, закрепленных на каркасе. В установке предусмотрен запорные электромагнитные клапаны, не позволяющие подавать в эндогенератор газовоздушную смесь до достижения взрывобезопасной температуры (750 0С). Печь поставляется в виде футерованных блоков, которые монтируются в течение одного дня, оригинальная блочная конструкция позволяет так же эффективно проводить ремонт и замену нагревателей.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ И ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ Установка СШЗ является многофункциональным комплексом, позволяющим проводить все наиболее распространенные виды термической и химико-термической обработки в одном рабочем пространстве. В условиях единичного и мелкосерийного производства печь может заменить 2–3 вида электротермического оборудования. Универсальная печь для термической и химико-термической обработки СШЗ состоит из печного блока, силового шкафа и блока ротаметров. Печной блок представляет собой электрическую двухкамерную печь шахтного типа. Сбоку от рабочей камеры расположена камера получения эндогаза. Такое совмещение позволяет значительно снизить энергоемкость оборудования, его размеры и стоимость. Блок газоподготовки и рабочее пространство связаны теплоизолированной трубкой, через которую подготовленный эндогаз поступает к садке при проведении процессов нагрева в защитной атмосфере. В рабочее пространство также подведена трубка дополнительной подачи газов для проведения процессов насыщения (цементации, нитроцементации, азотирования). Секции печи выполнены в виде металлических конструкций с теплоизоляционным слоем из современного легковесного огнеупорного материала, позволяющего снизить общий вес и теплоемкость печи, значительно сократить время вывода печи на режим и энергоемкость. Подовая секция, как несущая основную нагрузку, футеруется огнеупорным кирпичом. В качестве нагревателей применен сплав Х23Ю5Т ГОСТ 12766.1-90 (фехраль), не содержащий никеля и имеющий более высокую температуру применения, чем традиционный нагреватель из сплава Х20Н80-Н (нихром). Нагреватели расположены на муллитокремниземистых трубках и имеют больший коэффициент поверхностной мощности, чем нагреватели располагаемые в каналах футеровки. Контроль температур в рабочем пространстве печи и эндогенераторе, а также защита нагревателей от перегрева производится термоэлектрическими преобразователями типа КТНН, дешевыми аналогами платиновых преобразователей. Реторты печи и эндогенератора представляют собой цилиндры, изготовленные из жаропрочной жаростойкой стали 20Х23Н18. Верхняя часть реторты закрывается теплоизоляционной крышкой с песочным затвором, обеспечивающим предотвращение поступления воздуха в рабочее пространство и уменьшение тепловых потерь. На крышке расположен вентилятор для эффективного перемешиwww.zaomius.ru вания атмосферы.

47

2.5D обработка

2.5D координатная обработка представляет собой набор стратегий для получения пазов, карманов, отверстий, горизонтальных участков, вертикальных стенок, фасок. К 2.5D координатной обработке так же относится построение траектории по каким либо управляющим замкнутым и незамкнутым кривым, гравировка текста и художественных элементов на плоских поверхностях. Перечень типовых операций, относящихся к данному виду обработки: • Параллельная выборка.

• Эквидистантная выборка.

• Обработка горизонтальных участков с возможностью автоматического определения горизонтальных поверхностей.

• Обработка вертикальных стенок (в том числе с использованием спиральной траектории).

• Обработка карманов.

• Обработка отверстий (центровка, сверление, рассверливание, зенкерование, фрезерование, нарезание резьбы).

• Обработка вдоль контура.

• Гравировка. Отдельное внимание стоит уделить возможности системы SprutCAM формировать объемное изображение детали, взяв за основу набор замкнутых кривых. Имея в наличии чертеж детали, представляющей собой набор выступов, впадин и отверстий, технолог, определив в системе для каждого элемента его тип и параметры, получает визуальное трехмерное отображение детали, что в значительной степени упрощает процесс формирования технологического процесса обработки. При изменении и корректировке

параметров контуров система автоматически перестраивает объемное отображение детали. Автоматическое определение горизонтальных участков позволяет упростить процесс формирования списка поверхностей для, например, выполнения финишной обработки после предыдущих операций, подготовки поверхности для последующей гравировки или базирования. Выборка карманов и отдельных островков может производиться как параллельными

ходами инструмента, так и эквидистантными. Возможность сглаживания траектории в углах, обкатывание по радиусу острых выступов и функция высокоскоростного врезания позволяет использовать операции выборки для высокоскоростного фрезерования (HighSpeedMachining). Встроенная среда 2D геометрических построений позволяет технологу самостоятельно сформировать чертеж детали, не прибегая к использованию внешних CAD систем. В процессе формирования чертежа технологу

48 облегчит задачу система «умных привязок» и широкий набор преобразований. В этой же среде 2D геометрических построений имеется возможность создания профиля инструмента с возможностью задания параметров, которые позволяют интерактивно менять его конфигурацию при его использовании. В системе имеется возможность создания текста в виде набора кривых, которые в последствии могут использоваться для, на пример, гравировки на плоских участках детали. Сама же операция гравировки применяется так же для получения художественных элементов и широко используется в деревообработке и ювелирной промышленности. В операции 2D обработки контура реализована возможность интерактивного формирования подходов и отходов, а так же участков включения и выключения коррекции в графическом окне системы, не прибегая к использованию окон параметров операции. Реализована функция автоматического определения отверстий по 3D модели с гибким набором условий поиска. Параметры найденных отверстий (диаметр, глубина) автоматически учитываются в технологическом процессе обработки. Возможность создания системы отверстий позволяет получить набор отверстий различных конфигураций с определенными параметрами, что упрощает задачу при необходимости получения траектории для обработки деталей с большим количеством систематически расположенных отверстий.

Сергеев Н.В. www.sprut.ru

49

50

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ Эти две детали изготовлены из стали марки Ст 20. Обе они в течение 100 суток эксплуатировались при температуре 800°С. Как видите, одна из них выглядит так, как и должна выглядеть после длительного воздействия высокой температуры. Другая практически не имеет следов окисления.Фото мы получили на выставке «Петербургская техническая ярмарка 2011» у стенда Воткинского завода термического оборудования. И обратились за разъяснениями к генеральному директору предприятия Саблину Андрею Вячеславовичу.

Компания чуть ли не с момента основания заявила о себе на международных выставках, представив целую серию инновационных разработок в области металлургии и машиностроения. И разработки эти по достоинству были оценены строгим жюри, удостоившим их дипломами и медалями. Кор.: Андрей Вячеславович, в чем секрет этого чудесного «непревращения»? Эти две детали действительно изготовлены из одной марки стали и на самом деле находились в одинаковых условиях одинаковое время? А.С.: Да, разумеется. Однако между ними все же есть разница. Одна деталь перед помещением в высокотемпературную среду была обработана по разработанной нами технологии DSA-technology. И именно эта обработка спасла металл от окисления. Кор.: Что же такое DSA-technology? А.С.: DSA-technology — это технология получения жаростойких покрытий, созданная на основе метода термодиффузионного насыщения металлической поверхности легирующими элементами. Кор.: Но термодиффузионное насыщение – не новость. Чем отличается ваша технология? А.С.: Дело в том, что любая разработка имеет лишь умозрительную ценность до тех пор, пока не применяется на практике. А практическое применение зачастую тормозится по вполне объективным причинам. Термодиффузионное насыщение — известная базовая методика. Но под каждую задачу должна быть разработана своя технология, начиная от состава насыщающей среды и заканчивая температурным режимом, при котором насыщение будет наиболее эффективно и позволит полностью выполнить поставленную задачу. На это нужно время, которого у заинтересованных предприятий нет.

DSA-technology — это готовые технологические решения, разработанные в ходе практических исследований. Но помимо самих технологических схем нужны и технические возможности для их применения. Например, возможность предупредить проникновение в насыщающую среду и к обрабатываемой детали окислителя, проще говоря, атмосферного кислорода, азота.

Кор.: И какова сфера применения этой технологии? А.С.: Современные металлургические агрегаты, работающие в условиях высоких температур и термических ударов, требуют особых жаропрочных и жаростойких материалов. В настоящее время при изготовлении термического оборудования либо используются сплавы на никелевой основе, либо применяются защитные эмалевые покрытия. Первый способ весьма дорог, а второй недолговечен.

DSA-technology — это альтернативная методика получения огнестойких, окалиностойких, огнеупорных материалов. В ходе обработки металлов на поверхности создается пленка сложного сплава. Толщина такой пленки может составлять до 1,5 мм, и в отличие от эмалей покрытие DSA становится частью детали, то есть ни о каком отслоении в ходе работы речь не идет в принципе. В условиях высоких температур внешний слой сплава превращается в прочную пленку окислов, предупреждающих воздействие окислительной среды на более глубокие слои. Технология позволяет придавать изделиям особые физико-химические и механические свойства. Агрегаты и детали, обработанные методом DSA, надежно работают в условиях окисления при температурах до 1200 °С. В том числе при циклических изменениях температур в пределах 1000°С и при изотермических процессах — в пределах 1100°С. Отлично держат термические удары. Кстати, если уж говорить об особенностях, то наши технологии, как вы видите, позволяют насыщать не только аустенитные стали и жаропрочные сплавы, но и рядовые стали типа Ст 3 или стали 20. Кор.: Но будет ли это экономически выгодно? А.С.: Конечно, иначе не было бы смысла в разработке. Например, стоимость отливки из стали марки 20Х25Н19С2Л будет всего на несколько процентов ниже стоимости отливки из той же стали с обработкой по DSAtechnology. Но срок эксплуатации значительно, я повторяю, значительно увеличится. На практике это десятки и сотни часов. Прибавьте к этому затраты на обслуживание агрегата, остановку технологического процесса, и

получите яркую экономической выгоды. Другой вариант — замена дорогой стали на рядовую, но обработанную по нашей технологии. В этом случае мы получим меньшую стоимость при одинаковом сроке службы. Есть и другие возможности, конечно. Например, многие элементы термического оборудования изготавливаются более массивными, нежели требует конструкция. Делается это для повышения срока службы данных деталей в условиях высокого окалинообразования. Используя наши разработки, при изготовлении таких частей можно прежде всего ориентироваться именно на конструкционную стойкость, делать их менее массивными. DSA-technology используется не только для обработки готовых деталей. Можно делать покрытие на прокате, той же листовой стали. Практика уже показала, что такие листы прекрасно выдерживают сварку. А полученные изделия отлично ведут себя при эксплуатации. Например, контейнеры, изготовленные из обработанной листовой низкоуглеродистой стали после 1000 часов эксплуатации при 900°С практически не имеют следов образования окалины на гладких поверхностях. А в местах сварных соединений они незначительны. Такой контейнер в итоге прослужит в разы дольше, чем будь он изготовлен из обычной стали. Кор.: То есть вы уже не просто представляете технологию на выставках, но и используете ее в производстве? А.С.: Да, конечно. У нас есть все необходимые условия для этого. И разумеется, пользуясь случаем, приглашаю к сотрудничеству заинтересованные в нашей продукции предприятия.

ООО «Воткинский завод термического оборудования» 427430, Удмуртская Республика, г. Воткинск, ул. Механизаторов, 16Б тел. +7 (34145) 5-17-04, 5-17-00 факс (3412) 957-201 www.vzto.ru; взто.рф

51

52

53

САВЁЛОВСКИЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ЗАВОД СЕГОДНЯ И ЗАВТРА 26–27 сентября 2012 года в г. Кимры состоялась Конференция предприятий – эксплуатантов станочного и специального технологического оборудования, изготавливаемого Савёловским машиностроительным заводом.

В Конференции приняли участие представители предприятий, ответственные за выбор, эксплуатацию и модернизацию технологического оборудования, а также партнёры ООО «СМЗ» по разработке, поставке и обслуживанию оборудования. Большинство участников представляло 20 предприятий, входящих в интегрированные структуры Объединённой промышленной корпорации «ОБОРОНПРОМ» – «Вертолёты России» и Объединённую двигателестроительную корпорацию. Открыл Конференцию генеральный директор ООО «СМЗ» П.Р.Сазонов, озвучивший амбициозную задачу: «Савёловский машиностроительный завод должен стать центром возрождения российского станкостроения». На конференции выступил генеральный директор ОАО «ОПК «ОБОРОНПРОМ» Д.Ю.Леликов. Он особо подчеркнул важность для авиационно–космической отрасли России сохранения и развития отечественного станкостроения и Савёловского машиностроительного завода, являющегося 100%–м дочерним предприятием ОАО «ОПК «ОБОРОНПРОМ», а также роль ООО «СМЗ» в структуре ОПК «ОБОРОНПРОМ» как центра компетенций по оснащению

предприятий современным и перспективным технологическим оборудованием, по модернизации эксплуатируемого оборудования, его обслуживанию и ремонту. ООО «СМЗ» должен внести свой вклад в снижение зависимости наших машиностроительных предприятий от импорта оборудования, особенно в части критических технологий, в обеспечение технологической безопасности России. Для этого ООО «СМЗ» должен совместно с предприятиями–эксплуатантами определить приоритеты в развитии модельного ряда выпускаемого оборудования и сконцентрироваться на нескольких ключевых его видах. В числе первоочередных задач руководства ООО «СМЗ» Д.Ю.Леликов назвал восстановление репутации завода как надёжного поставщика технологического оборудования, развитие предметного и эффективного взаимодействия с входящими в ОПК «ОБОРОНПРОМ» предприятиями по конкретным проектам модернизации эксплуатируемого и поставки нового оборудования, а также создания новых, перспективных образцов станков, реально востребованных предприятиями в рамках программ и планов их технического перевооружения. Как очень

важную для развития ООО «СМЗ» задачу Д.Ю.Леликов отметил организацию на заводе производства современного высокотехнологичного оборудования ведущих швейцарских станкостроительных компаний, в первую очередь автоматизированных установок для термообработки деталей фирмы CODERE SA, а в последующем – электроэрозионных проволочных вырезных станков и трёхкоординатных фрезерных станков по документации компании AgieCharmilles. Освоение производства этого оборудования, совместная работа с зарубежными специалистами должны привести к качественному улучшению деятельности ООО «СМЗ». На Конференции выступил глава города Кимры М.Ю.Литвинов, который подчеркнул значимость Савёловского завода для города как главного машиностроительного предприятия, важнейшего работодателя и налогоплательщика. М.Ю.Литвинов сообщил об исключительно положительной оценке жителями г.Кимры действий ОАО «ОПК «ОБОРОНПРОМ» по стабилизации ситуации на заводе, и выразил уверенность в успешном развитии ООО «СМЗ». С содержательными и интересными для участников Конференции докладами

54

об основных тенденциях развития мирового станкостроения и опыте применения современного оборудования для решения конкретных технологических задач на машиностроительных предприятиях выступили руководители и специалисты швейцарской компании GALIKA AG. В свою очередь, руководители и специалисты ООО «СМЗ» представили участникам Конференции результаты деятельности предприятия по поставкам заказчикам технологического оборудования за последние несколько лет, а также своё видение кратко- и долгосрочных приоритетов развития модельного ряда, а также перспектив развития завода. Во второй день работы участники

Конференции ознакомились с производственно-технологической базой ООО «СМЗ», после чего на общем заседании выступили представители предприятий-эксплуатантов оборудования, а также партнёров ООО «СМЗ». Во всех выступлениях прозвучала заинтересованность в сохранении и развитии завода, а также конкретные пожелания и рекомендации как по модельному ряду, так и по организации взаимодействия ООО «СМЗ» с предприятиями-эксплуатантами оборудования и партнёрами. В выступлениях были высказаны и поддержаны предложения об активизации работы ООО «СМЗ» по модернизации эксплуатируемого сегодня на предприятиях технологического оборудования, ранее

изготовленного Савёловским машиностроительным заводом, о создании на заводе «обменного фонда» наиболее распространённых металлообрабатывающих станков, о необходимости сокращения сроков изготовления и поставки оборудования, коренного повышения его качества и развитии сервиса. Выступившие участники обратили внимание представителей ООО «СМЗ» на конкретные преимущества и недостатки выпускаемого заводом оборудования, на необходимость организации обучения эксплуатирующего оборудование персонала. Заводу следует не просто поставлять эксплуатантам необходимое им оборудование, а обеспечивать его ввод в эксплуатацию в кратчайшие сроки в соответствии с планами производства и программами освоения новых изделий, а также его своевременное и качественное обслуживание. Выступившие на Конференции партнёры ООО «СМЗ» в разработке, производстве и техническом обслуживании станков выразили готовность продолжать и развивать взаимодействие с заводом в целях наиболее полного и качественного удовлетворения потребностей предприятий-эксплуатантов оборудования. Руководство ООО «СМЗ» выражает искреннюю признательность всем участникам Конференции и обязуется в самые короткие сроки принять конкретные меры по повышению эффективности и качества взаимодействия с эксплуатирующими оборудование предприятиями.

55

VIII Камский промышленный форум – 2013 С 19 по 21 февраля 2013 года в Республике Татарстан пройдет всероссийская выставка с международным участием «Машиностроение. Металлообработка. Металлургия. Сварка-2013». Выставка будет проходить на территории ВЦ «ЭКСПО – КАМА». Выставочный центр «ЭКСПО – КАМА» приглашает руководителей, специалистов и предприятия отрасли принять участие во всероссийской выставке с международным участием «Машиностроение. Металлообработка. Металлургия. Сварка-2013». Выставка проводится в рамках восьмого Камского промышленного форума – 2013 в городе Набережные Челны с 19 по 21 февраля 2013 года. В 2009–2012 годах форум собрал порядка 400 предприятий и специалистов в области нефтехимии и машиностроения из Франции, Китая, Нидерландов, Бельгии, Италии, Австрии, США, Швейцарии, Германии, Украины, Республики Беларусь, а также участников более чем из 50 городов России и около 12 000 посетителей со всего региона. Мероприятие получило поддержку Правительства Республики Татарстан. Форум проходит при участии Министерства

промышленности и торговли РТ, Министерства экономики РТ, Министерства экологии и природных ресурсов РТ, Министерства труда, занятости и социальной защиты РТ, мэрии и исполнительного комитета города Набережные Челны, Торгово-промышленной палаты города Набережные Челны и региона «Закамье». Закамье и его центр – Набережные Челны – выбраны местом проведения форума неслучайно. Этот регион на юго-востоке Татарстана объединяет промышленно развитые города с такими производствами, как ОАО «КАМАЗ», особая экономическая зона «Алабуга», ОАО «ПО ЕлАЗ», ОАО «Нижнекамскнефтехим», ОАО «Миннибаевский газоперерабатывающий завод», ОАО «Альметьевский трубный завод», ЗАО «Татойлгаз», ООО «Завод Эластик», ОАО «Аммоний», ЗАО «Татех», ЗАО «ТатСталь», а также входящие в Группу «Татнефть» ОАО «ТАНЕКО», ОАО «Нижнекамский механический завод»,

ОАО «Нижнекамскшина», ООО «Нижнекамский завод грузовых шин», ООО «Нижнекамский завод цельнометаллокордных шин», ОАО «Нижнекамсктехуглерод». Генеральный Информационный партнер выставки журнал «Экспозиция Металлообработка», г. Набережные Челны. Стратегические Информационные партнеры выставки журнал «Лесная Индустрия» и портал лесопромышленного комплекса Lesprom Network.

Тел./факс: +7 (8552) 470-102, 470-104 E-mail: expokama1@bk.ru www.weldexpo.ru

56

57

58

59

60