Способ дозирования энергии при импульсном брикетировании металлической стружки

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям, связанным с дозированием энергии при импульсном брикетировании металлической стружки. Сущность: объему пластически деформируемой стружки предварительно к моменту брикетирующего удара придают жесткое боковое ограничение, обеспечивающее числовое равенство безразмерных величин - истинной относительной деформации по высоте получаемого брикета и степени его пористости α. Дозу энергии Е для импульсного брикетирования стружки вычисляют по уравнению Е=σ_тαV, где σ_т - динамическое напряжение в сплошном металле; αV - объемное количество металла в брикете. Технический результат: повышена точность дозирования энергии для получения брикетов с заранее назначенной плотностью и сформированы условия для создания оборудования, способного надежно работать в условиях удара.

 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям, связанным с дозированием энергии при импульсном брикетировании металлической стружки.

Известен способ дозирования энергии при импульсном брикетировании металлической стружки [см., например, статью: Букин Ю.М., Шалбаян А.С., Филянов А.Н., Райзман Д.А. Определение энергетических параметров импульсной брикетировочной машины типа МИБ-165Б / Сб. «Обработка металлов давлением в машиностроении». Вып.9. - Харьков: Изд-во Харьковского ордена Трудового Красного Знамени университета им. A.M.Горького. - 1973. - С.100-103]. Сущность этого способа в том, что экспериментально варьируют величину заряда горючей газовой смеси. Газообразные продукты сгорания этой смеси преобразуют свою работу расширения в кинетическую энергию массы, наносящей удар. Измеряют начальную скорость удара и определяют пористость получаемого брикета. В назначенном диапазоне скорости наносят серию ударов. Этим накапливают базу данных, достаточную для составления графической зависимости между энергией удара и пористостью получаемых брикетов. Строят график и по нему определяют ту величину энергии удара, которая обеспечивает получение брикета с требуемой пористостью.

Основные недостатки изложенного способа дозирования энергии брикетирующего удара следующие:

1. Сначала создают конструкцию брикетировочной машины, потом экспериментально выявляют ее энергетические и технологические возможности и, наконец, выбирают ту скорость удара (и величину энергии соответственно), при которой образуется требуемая пористость брикета.

2. Нет ответа на вопрос, как создавать работоспособные конструктивные силопередающие элементы машины, способные передавать удар, если отсутствует предварительно необходимая информация о величине динамических напряжений и сил, неизбежно возникающих под действием брикетирующего удара.

Наиболее близким способом-аналогом по дозированию энергии является способ динамической тарировки датчиков усилия [А.с. СССР №828014, М.кл. G01N 3/62. / И.А.Чечета. Заявлено 14.12.76, 2431582/25-28. Опубл. 17.05.81, Бюл. №17], состоящий в том, что на стандартный цилиндрический объект из сплошного материала оказывают ударное воздействие, фиксируют мгновенную скорость соударяющихся тел известной массы, определяют кинетическую энергию удара, а также объем пластически деформируемого объекта и величину его истинной относительной деформации (ε), вычисляют величину удельной энергии (e_уд), то есть количество энергии, приходящейся на единицу объема деформируемого объекта. Этим находят, что величина возникающего в материале динамического напряжения (σ_т) равна частному от деления удельной энергии на истинную относительную деформацию:

σ_т=e_уд/ε.

Недостаток способа динамической тарировки датчиков усилия в том, что отсутствуют обоснования, необходимые и достаточные для того, чтобы выявить соотношения между напряжением σ_т, характерным для сплошного материала, и аналогичным параметром для брикетирования такого же материала, но находящегося в сыпучем виде.

Задача изобретения - обосновать способ дозирования энергии для получения из стружки брикета с заранее назначенной степенью пористости.

Указанная задача о способе дозирования энергии при импульсном брикетировании металлической стружки решена в процессе последовательного выполнения следующих приемов:

1. Из сплошного материала, обработкой которого получена стружка, подлежащая брикетированию, изготовляют объект для пластического деформирования ударом в том же диапазоне скоростей, при котором запланировано брикетирование, и составляют графическую зависимость между удельной e_уд энергией и истинной относительной ε деформацией. На основании полученной зависимости определяют величину динамического напряжения σ_т=e_уд/ε в назначенном диапазоне скоростей.

2. На линии удара располагают из того же материала дозированный объем стружки, боковые поверхности объема жестко ограничивают и этим истинную относительную деформацию ε по высоте брикета предопределяют исключительно изменением степени α пористости брикета, то есть безразмерные величины ε и α делают численно равными между собой. Тогда из сопоставления удельной энергии сплошного материала e_уд=E/V и удельной энергии стружечного брикета e_уд.бр =Е/αV следует, что e_уд.бр=σ_т, а необходимое количество энергии для брикетирования вычисляют: Е=σ_тαV, где αV- количество металла в брикете. При этом величина степени пористости брикета и его геометрические размеры являются заданными параметрами требуемого брикета.

Способ осуществляют следующим образом.

Предназначенную для брикетирования стружку дробят, очищают с промывкой, сушат, термически обрабатывают для снятия наклепа, получаемого в процессе стружкообразования, и выборочно элементы стружки проверяют на твердость, формируя этим усредненное представление о твердости стружечного материала. С учетом этого, из сплошного металла, такого же, как металл стружки, при такой же его твердости изготовляют стандартизованные объекты и определяют динамические напряжения σ_т методом осадки, последовательно нанося на каждый такой объект удары с диапазоном скорости, соответствующим диапазону скоростей намечаемого импульсного брикетирования. По результатам этого исследования составляют график «e_уд-ε», а по соотношению между этими величинами находят динамическое напряжение σ_т, возникающее в сплошном пластически деформируемом материале: σ_т=e_уд/ε. Затем на наковальне соосно с линией удара располагают дозированный объем стружки, боковые поверхности которого жестко ограничивают, например, цилиндрической поверхностью и этим обеспечивают условие, при котором истинная относительная деформация ε брикета по его высоте предопределяется исключительно изменением степени α пористости получаемого брикета, то есть безразмерные величины ε и α делают численно равными между собой. В этом случае сопоставляют значения удельной энергии e_уд сплошного материала и удельной энергии e_уд.бр брикета и находят, что e_уд.бр=σ_т. Тогда количество энергии, необходимой для получения брикета заданной пористости и геометрических размеров вычисляют по уравнению: Е=σ_тαV, где σ_т - динамическое напряжение в сплошном металле; αV - объемное количество металла в брикете.

Положительный эффект изобретения в том, что повышена точность дозирования энергии для получения брикетов с заранее назначенной плотностью и сформированы условия для создания оборудования, способного надежно работать в условиях удара.

Способ дозирования энергии при импульсном брикетировании металлической стружки, основанный на измерениях динамических напряжений в сплошных металлах, и отличающийся тем, что объему пластически деформируемой стружки предварительно к моменту брикетирующего удара придают жесткое боковое ограничение, обеспечивающее числовое равенство безразмерных величин - истинной относительной деформации по высоте получаемого брикета и степени его пористости, тогда дозу энергии Е для импульсного брикетирования стружки вычисляют по уравнению Е=σ_тαV, где σ_т - динамическое напряжение в сплошном металле; αV - объемное количество металла в брикете.