[go: up one dir, main page]

RU2373031C1 - Method of electric contact treatment of metal - Google Patents

Method of electric contact treatment of metal Download PDF

Info

Publication number
RU2373031C1
RU2373031C1 RU2008139651/02A RU2008139651A RU2373031C1 RU 2373031 C1 RU2373031 C1 RU 2373031C1 RU 2008139651/02 A RU2008139651/02 A RU 2008139651/02A RU 2008139651 A RU2008139651 A RU 2008139651A RU 2373031 C1 RU2373031 C1 RU 2373031C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
metal
rotating disk
temperature
processing
contact
Prior art date
Application number
RU2008139651/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Яковлевич Шестаков (RU)
Иван Яковлевич Шестаков
Татьяна Анатольевна Веретнова (RU)
Татьяна Анатольевна Веретнова
Original Assignee
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" filed Critical Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет"
Priority to RU2008139651/02A priority Critical patent/RU2373031C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2373031C1 publication Critical patent/RU2373031C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: metal is treated with rotating disk and zone of contact is heated. Also metal in the zone of contact with a rotating disk is heated to temperature of re-crystallising; while feeding of rotating disk is performed at rate depending upon temperature of re-crystallisation, thermo-physical properties of metal and thickness of a treated blank.
EFFECT: reduced specific power consumption at treatment of metal and simplified method of treatment.
3 dwg, 2 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам электроконтактной резки металла, и может быть использовано для высокопроизводительной обработки заготовок (металла).The invention relates to the field of engineering, in particular to methods of electrical contact cutting of metal, and can be used for high-performance processing of workpieces (metal).

Одним из наиболее распространенных методов электроконтактной обработки изделий является обработка электрическими дуговыми разрядами.One of the most common methods of electrical contact processing of products is the processing of electric arc discharges.

Известен способ электроконтактной обработки, при котором металл в зоне контакта с электродом нагревается до температуры плавления и удаляется вращающимся диском.A known method of electrical contact processing, in which the metal in the contact zone with the electrode is heated to the melting temperature and is removed by a rotating disk.

Этот метод обработки имеет высокие удельные энергозатраты (для стали 1-2 кВт·час/кг) за счет нагрева металла до температуры плавления в зоне контакта с вращающимся диском [Витлин В.Б. Электрофизические методы обработки в металлургическом производстве / В.Б.Витлин, А.С.Давыдов. М.: Металлургия, 1979].This processing method has high specific energy consumption (for steel 1-2 kW · h / kg) due to heating of the metal to the melting temperature in the contact zone with the rotating disk [Vitlin VB Electrophysical processing methods in metallurgical production / VB Vitlin, A. S. Davydov. M .: Metallurgy, 1979].

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ, по которому энергия подается через контакт инструмент (вращающийся диск) - объект. Контакт осуществляется по микронеровностям поверхностей. При достаточной вводимой мощности возникает нагрев зоны контакта и близлежащей к ней зоны. Размерная обработка осуществляется при доведении металла заготовки в зоне контакта до пластического состояния, при котором вращающийся диск механически удаляет размягченный металл [Лившиц А.Л., Кравец А.Т., Рогачев И.С., Сосенко А.Б. Электроимпульсная обработка металлов. М.: Машиностроение, 1967, 295 с.].The closest to this invention in terms of technical nature and the achieved result is a method by which energy is supplied through a contact tool (rotating disk) - an object. Contact is based on microroughnesses of surfaces. With sufficient input power, heating of the contact zone and the adjacent zone occurs. Dimensional processing is carried out when the workpiece metal in the contact zone is brought to a plastic state, in which the rotating disk mechanically removes the softened metal [Livshits A.L., Kravets A.T., Rogachev I.S., Sosenko AB Electric pulse metal processing. M.: Mechanical Engineering, 1967, 295 pp.].

Недостаток этого метода: сложность технической реализации в связи с тем, что температура зоны контакта неизвестна и не определены параметры обработки.The disadvantage of this method: the complexity of the technical implementation due to the fact that the temperature of the contact zone is unknown and the processing parameters are not defined.

Задачей данного изобретения является снижение удельных энергозатрат при обработке металла и упрощение реализации метода обработки.The objective of the invention is to reduce specific energy consumption during metal processing and simplify the implementation of the processing method.

Достигается это тем, что металл в зоне контакта с вращающимся диском доводят до температуры рекристаллизации, которая составляет (0,5÷0,6) от температуры плавления металла или сплава, а подачу вращающегося инструмента определяют:This is achieved by the fact that the metal in the contact zone with the rotating disk is brought to the recrystallization temperature, which is (0.5 ÷ 0.6) of the melting point of the metal or alloy, and the flow of the rotating tool is determined:

Figure 00000001
Figure 00000001

гдеWhere

I - сила тока, А;I is the current strength, A;

U - напряжение, В;U is the voltage, V;

η - КПД установки;η is the efficiency of the installation;

Тр - температура рекристаллизации металла или сплава, К;T p - the temperature of recrystallization of a metal or alloy, K;

δ - толщина заготовки, м;δ is the thickness of the workpiece, m;

λ - коэффициент теплопроводности обрабатываемого материала, Вт/см·К;λ is the coefficient of thermal conductivity of the processed material, W / cm · K;

с - теплоемкость обрабатываемого материала, Дж/кг·К;C is the heat capacity of the processed material, J / kg · K;

ρ - плотность обрабатываемого материала, кг/м3;ρ is the density of the processed material, kg / m 3 ;

t - время от начала действия источника тепла до нагрева выбранной точки обрабатываемой заготовки до заданной температуры, с.t is the time from the beginning of the action of the heat source to the heating of the selected point of the workpiece to the specified temperature, s.

Данный способ электроконтактной обработки характеризуется следующими признаками:This method of electrical contact processing is characterized by the following features:

1. нагрев металла в зоне контакта до температуры рекристаллизации;1. heating the metal in the contact zone to a temperature of recrystallization;

2. вращающийся диск подают со скоростью, зависящей от температуры рекристаллизации, теплофизических свойств металла и толщины обрабатываемой заготовки.2. The rotating disk is fed at a speed depending on the temperature of recrystallization, the thermophysical properties of the metal and the thickness of the workpiece.

Температура рекристаллизации определяется для каждого металла или сплава по следующему соотношению:The recrystallization temperature is determined for each metal or alloy in the following ratio:

Тр=(0,5÷0,6)Тпл,T p = (0.5 ÷ 0.6) T pl ,

где Тр - температура рекристаллизации,where T p is the temperature of recrystallization,

Тпл - температура плавленияT PL - melting point

[Евстратов В.А. Теория обработки металлов и сплавов. Харьков: Вища школа: Из-во при Харьк. ун-те, 1981. - 248 с.].[Evstratov V.A. Theory of metal and alloy processing. Kharkov: Vishka school: Because of Kharkiv. un-te, 1981. - 248 p.].

Эти признаки в совокупности позволяют снизить энергозатраты за счет совпадения скорости движения теплового фронта и подачи вращающегося электрод-инструмента.Together, these features make it possible to reduce energy costs due to the coincidence of the velocity of the heat front and the supply of a rotating electrode tool.

Примеры конкретного выполненияCase Studies

Обработка проводилась в воздушной среде без применения дополнительных жидких или газообразных сред.Processing was carried out in air without the use of additional liquid or gaseous media.

Экспериментальная установка сконструирована на базе ручной шлифовальной машины модели ИП-2020. КПД установки 0,7.The experimental setup is designed on the basis of a manual grinder model IP-2020. The efficiency of the installation is 0.7.

Дисковый электрод-инструмент, изготовленный из низкоуглеродистой стали, диаметром 150 мм и толщиной 1,0 мм.Disc electrode tool made of low carbon steel with a diameter of 150 mm and a thickness of 1.0 mm.

В качестве объекта обработки взяты стальные, алюминиевые и медные цилиндрические полые образцы (трубы). Трубы подвергали резке. Температуру рекристаллизации определяли по выражению (2), подачу вращающегося диска рассчитывали по зависимости (1).Steel, aluminum and copper cylindrical hollow samples (pipes) were taken as the object of processing. The pipes were cut. The recrystallization temperature was determined by the expression (2), the flow of the rotating disk was calculated by the dependence (1).

В таблице 1 представлены геометрические и теплофизические характеристики исследуемых образцов, режимы обработки и результаты эксперимента:Table 1 presents the geometric and thermophysical characteristics of the studied samples, processing modes and experimental results:

Таблица 1Table 1 Характеристики исследуемых образцовCharacteristics of the studied samples МатериалMaterial I, АI, A U, ВU, B δ, ммδ, mm λ, Вт/(м·К)λ, W / (mK) с, кДж/(кг·К)s, kJ / (kgK) ρ, кг/м3 ρ, kg / m 3 V3, м/сV 3 , m / s Сталь (Ст.3)Steel (Art. 3) 100one hundred 3535 1,71.7 37,137.1 0,5910.591 78007800 0,0390,039 Алюминий (D16)Aluminum (D16) 7575 2525 2,52.5 238238 0,8960.896 26982698 0,0150.015 Медь (M1)Copper (M1) 7575 2525 1,91.9 398398 0,3860.386 86908690 0,0080.008

В таблице 2 приведена сравнительная оценка удельных энергозатрат при обработке по прототипу и обработке по предлагаемому способу:Table 2 shows a comparative assessment of the specific energy consumption during processing of the prototype and processing of the proposed method:

Таблица 2table 2 Сравнительная оценка удельных энергозатратComparative assessment of specific energy consumption Материал исследуемых образцовMaterial of test samples ПрототипPrototype Предлагаемый способThe proposed method Стальные образцы Ст3Steel samples St3 0,5-0,8 кВт·час/кг0.5-0.8 kWh / kg 0,2-0,4 кВт·час/кг0.2-0.4 kWh / kg Алюминиевые образцы D16Aluminum Samples D16 0,75-0,9 кВт·час/кг0.75-0.9 kWh / kg 0,3-0,4 кВт·час/кг0.3-0.4 kWh / kg Медные образцыCopper samples 0,6-0,75 кВт·час/кг0.6-0.75 kWh / kg 0,3-0,37 кВт·час/кг0.3-0.37 kWh / kg

Термический и металлографический анализы исследуемых образцов подтверждают, что при резке стальных, алюминиевых и медных труб при соблюдении рассчитанной по формуле (1) подачи электрод-инструмента (вращающегося диска) температура в зоне реза равна температуре рекристаллизации.Thermal and metallographic analyzes of the samples studied confirm that when cutting steel, aluminum and copper pipes, subject to the electrode-tool (rotating disk) feed calculated by formula (1), the temperature in the cutting zone is equal to the recrystallization temperature.

На фиг.1, 2 и 3 представлены структуры стального, алюминиевого и медного образцов, соответственно, обработанных по предлагаемому способу.Figure 1, 2 and 3 presents the structure of steel, aluminum and copper samples, respectively, processed by the proposed method.

Во всех трех случаях по сечению образцов (труб) отсутствует дендритная структура, значит оплавления не происходит.In all three cases, there is no dendritic structure over the cross section of the samples (pipes), which means that melting does not occur.

На поверхности стального образца (фиг.1), где имел место наиболее сильный разогрев, наблюдается ярко выраженная мелкодисперсная структура. Структура алюминиевого и медного образцов (фиг.2, 3) более однородна. Структура пластинчатая, что можно связывать с закалкой, происходящей во время реза.On the surface of the steel sample (Fig. 1), where the strongest heating took place, a pronounced finely dispersed structure is observed. The structure of aluminum and copper samples (figure 2, 3) is more homogeneous. The structure is lamellar, which can be associated with hardening that occurs during cutting.

Claims (1)

Способ электроконтактной обработки металла, включающий воздействие на металл вращающимся диском и нагрев зоны контакта, отличающийся тем, что металл в зоне контакта с вращающимся диском доводят до температуры его рекристаллизации, а скорость подачи вращающегося диска определяют по формуле
Figure 00000002
,
где I - сила тока, А;
U - напряжение, В;
η - КПД установки;
Tp - температура рекристаллизации металла или сплава, К;
δ - толщина заготовки, м;
λ - коэффициент теплопроводности обрабатываемого материала, Вт/см·К;
с - теплоемкость обрабатываемого материала, Дж/кг·К;
ρ - плотность обрабатываемого материала, кг/м3;
t - время от начала действия источника тепла до нагрева выбранной точки обрабатываемой заготовки до заданной температуры, с.
A method of electric contact processing of metal, including exposing the metal to a rotating disk and heating the contact zone, characterized in that the metal in the contact zone with the rotating disk is brought to its recrystallization temperature, and the feed rate of the rotating disk is determined by the formula
Figure 00000002
,
where I is the current strength, A;
U is the voltage, V;
η is the efficiency of the installation;
T p - recrystallization temperature of the metal or alloy, K;
δ is the thickness of the workpiece, m;
λ is the coefficient of thermal conductivity of the processed material, W / cm · K;
C is the heat capacity of the processed material, J / kg · K;
ρ is the density of the processed material, kg / m 3;
t is the time from the beginning of the action of the heat source to the heating of the selected point of the workpiece to the specified temperature, s.
RU2008139651/02A 2008-10-06 2008-10-06 Method of electric contact treatment of metal RU2373031C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008139651/02A RU2373031C1 (en) 2008-10-06 2008-10-06 Method of electric contact treatment of metal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008139651/02A RU2373031C1 (en) 2008-10-06 2008-10-06 Method of electric contact treatment of metal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2373031C1 true RU2373031C1 (en) 2009-11-20

Family

ID=41477790

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008139651/02A RU2373031C1 (en) 2008-10-06 2008-10-06 Method of electric contact treatment of metal

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2373031C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2815435A (en) * 1953-08-07 1957-12-03 Firth Sterling Inc Spark machining apparatus
GB980794A (en) * 1960-09-10 1965-01-20 Deutsche Edelstahlwerke Ag Method of and apparatus for electro-erosion grinding
SU1577934A1 (en) * 1988-01-26 1990-07-15 Кировоградский институт сельскохозяйственного машиностроения Apparatus for electric machining with revolving disk-electrode
RU2009804C1 (en) * 1991-07-01 1994-03-30 Тюменский индустриальный институт Method for electrocontact machining parts
RU2074066C1 (en) * 1993-09-27 1997-02-27 Акционерное общество закрытого типа "Бимет-Нытва" Method of electro-spark machining of metal surfaces

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2815435A (en) * 1953-08-07 1957-12-03 Firth Sterling Inc Spark machining apparatus
GB980794A (en) * 1960-09-10 1965-01-20 Deutsche Edelstahlwerke Ag Method of and apparatus for electro-erosion grinding
SU1577934A1 (en) * 1988-01-26 1990-07-15 Кировоградский институт сельскохозяйственного машиностроения Apparatus for electric machining with revolving disk-electrode
RU2009804C1 (en) * 1991-07-01 1994-03-30 Тюменский индустриальный институт Method for electrocontact machining parts
RU2074066C1 (en) * 1993-09-27 1997-02-27 Акционерное общество закрытого типа "Бимет-Нытва" Method of electro-spark machining of metal surfaces

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЛИВШИЦ А.Л. и др. Электроимпульсная обработка металлов. - М.: Машиностроение, 1967, с.184. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nikalje et al. Influence of parameters and optimization of EDM performance measures on MDN 300 steel using Taguchi method
Nayee et al. Effect of oxide-based fluxes on mechanical and metallurgical properties of dissimilar activating flux assisted-tungsten inert gas welds
Buffa et al. AZ31 magnesium alloy recycling through friction stir extrusion process
CN102861944B (en) For the electrified regulation servicing unit of Milling Process
Beri et al. Surface quality modification using powder metallurgy processed CuW electrode during electric discharge machining of Inconel 718
Bhatt et al. Experimental investigation of magnetic field assisted powder mixed electric discharge machining
Goyal et al. Parametric study of powder mixed EDM and optimization of MRR & surface roughness
CN114798733A (en) Current loading device for electrically-assisted rolling of three-layer metal composite plate and use method
Sajeevan et al. Machining quality comparison of Al-TiB2 composite using conventional EDM and magnetic force-assisted powder-mixed EDM
Sundriyal et al. Investigation on surface finish in powder mixed near dry electric discharge machining method
RU2373031C1 (en) Method of electric contact treatment of metal
Choudhary et al. Performance and surface integrity of Nimonic75 alloy machined by electrical discharge machining
Efendee et al. Investigation of magnetic field effect on MRR, EWR and surface roughness during EDM of AISI420 tool Steel
Velavan et al. Experiment in EDM process by using brass electrode with Inconel material in Nano powder mixed dielectric medium
CN108890117B (en) Method and device for improving mechanical properties of friction stir welded joints with dual external fields
Praveen et al. A study on material removal rate of Cu-Al-Mn shape memory alloys in WEDM
CN116587009A (en) Conductive vibration composite cutting processing method for metal material
Sripriyan et al. Analysis of molten pool characteristics on hybrid GMAW process
RU2426629C2 (en) Method of cutting metals and semiconductors using electroplastic deformation effect
JP5088929B2 (en) Electric heating method
Dai et al. Surface finishing by atmospheric pressure micro plasma beam irradiation
Kumar et al. Development and experimental study of electrical discharge drilling (EDD) process for titanium alloy
TRIVEDI et al. Design and Development Of Three Axis Plasma Cutting Machine
Tanaka et al. Effect of anode heat transfer on melted penetration in welding process by free-burning argon arc
Behera et al. Assessment of bio-dielectric calophyllum inophyllum (polanga) oil in electro-discharge machining: a step toward sustainable machining

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141007