Анотація до роботи:

Калейніков Г.Є. Електроерозійне дротяне вирізання в середовищі водних розчинів поверхнево-активних речовин. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.07 – Процеси фізико-технічної обробки. – Національний технічний університет України „Київський політехнічний інститут”, м. Київ, 2003.

Дисертація присвячена підвищенню продуктивності та якості електроерозійного дротяного вирізання шляхом зміни гідравлічних та теплофізичних умов в міжелектродному проміжку за рахунок використання в якості робочої рідини водних розчинів поверхнево-активних речовин. В роботі шляхом теоретичних та експериментальних досліджень виявлено закономірності протікання теплофізичних, газо- та гідродинамічних процесів електроерозійного дротяного вирізання в середовищі водних розчинів поверхнево-активних речовин, встановлено рівень їх впливу на продуктивність та якість обробки. Це дало можливість сформулювати вимоги та науково обґрунтовані рекомендації до типу та колоїдних властивостей водних розчинів поверхнево-активних речовин. Основні результати досліджень дозволили модернізувати технологічні інструкції до електроерозійних вирізних дротяних верстатів СЕЛД-02.

1. Шляхом теоретичних та експериментальних досліджень виявлено закономірності протікання теплофізичних, газо- та гідродинамічних процесів електроерозійного дротяного вирізання в середовищі водних розчинів поверхнево-активних речовин, встановлено рівень їх впливу на продуктивність та якість обробки. Це дає можливість за рахунок керованої зміни фізико-хімічних властивостей робочого середовища суттєво покращити технологічні показники електроерозійної обробки.

2. Отримано аналітичну залежність, яка дозволяє розрахувати об’єм ерозійних лунок в залежності від просторово-енергетичних характеристик каналу іскрового розряду, з врахуванням реального співвідношення випареної та рідкої фаз матеріалу, видаленого з ерозійної лунки, а також кількості теплоти відведеної в тіло електроду. Показано, що при зростанні діаметру каналу розряду об’єм ерозійних лунок збільшується в результаті зменшення теплоти, яка відводиться в тіло деталі та збільшення частки енергії, що витрачається на ерозійне руйнування матеріалу електроду.

3. Обґрунтовано та реалізовано метод зміни просторово-енергетичних характеристик каналу іскрового розряду, який базується на інтенсифікації післяпробійного розширення каналу, зниженні поверхневого натягу та відтисканні границі каналу розряду в результаті утворення полярних плівок ПАР на поверхні каналу розряду.

4. Встановлено, що при обробці сталі в середовищі водних розчинів ПАР спостерігається зменшення розмірів та кількості викривлень дна лунки, а також зростання відношення діаметру до глибини лунки, що суттєво впливає на шорсткість поверхні. В результаті шорсткість поверхні сталі зменшується з Ra=4,3 мкм до Ra=2,3-2,5 мкм, що дає можливість досягти необхідної шорсткості за один технологічний прохід.

5. Удосконалено методику розрахунку значень коефіцієнту теплообміну на поверхні дротяного електроду-інструменту та деталі, з врахуванням експериментально встановленої частки теплообміну при кипінні робочої рідини на поверхні ерозійної лунки. Це дозволило встановити оптимальну швидкість протікання робочої рідини в МЕП, уникаючи надмірних витрат, які сприяють зростанню амплітуди коливання дротяного електроду-інструменту, що призводить до збільшення шорсткості поверхні деталі.

6. Встановлено, що при введені домішок поверхнево-активних речовин до складу робочої рідини зменшується опір протіканню останньої в 1,5-2 рази за рахунок ламінірізації пограничного шару та зменшення в’язкості рідини. В результаті за рахунок інтенсифікації промивання міжелектродного проміжку, в залежності від параметрів обладнання та конкретних умов обробки, спостерігається зростання коефіцієнту використання імпульсів на 15-20%.

7. Експериментально встановлено, що при обробці в середовищі водних розчинів ПАР спостерігається зменшення розмірів газопарових бульбашок в 1,5-1,8 разів внаслідок збільшення кількості парових зародків, зменшення відривного діаметру та зменшення інтенсивності об’єднань бульбашок між собою. В результаті за постійного значення енергії імпульсів та швидкості промивання МЕП спостерігається зменшення ймовірності обриву ДЕІ на 20-30%.

8. В результаті дослідження встановлено, що для підвищення технічних та технологічних показників ЕЕДВ найбільш раціонально використовувати водні розчини ПАР амфолітного типу з наступними фізико-хімічними властивостями: величина поверхневого натягу системи ПАР-вода не більше 22 мН/м, товщина адсорбційного шару ПАР в межах 10^-6-2,5^.10^-6 м, кінематична в’язкість не більше 6^.10^-3 м²/с, критична концентрація міцелоутворення не більше 0,1 %. Оптимальні концентрації ПАР у водному розчині менші від критичної концентрації міцелоутворення на 10%.

9. Технологічний процес ЕЕДВ в середовищі водних розчинів ПАР застосовується на електроерозійних вирізних верстатах СЕЛД-02, що впроваджені на державному авіаремонтному підприємстві „Міг-Ремонт”. Це дозволило отримати суттєвий економічний ефект за рахунок зменшення загального часу обробки в 1,6-1,8 рази.

Публікації автора:

1. Ступак Д.О., Осипенко В.І., Калейніков Г.Є., Поляков С.П. Дослідження механізмів виникнення обриву дротяного електрода при електроерозійному різанні // Вісник Черкаського інженерно-технологічного інституту. – 2000. – №4. – С.105-109. (Автором проведені експериментальні дослідження геометричних параметрів одиничних ерозійних лунок та математична обробка отриманих результатів).

2. Калейніков Г.Є., Небилиця Ю.М., Осипенко В.І. Візуальний метод дослідження електроерозійного дротяного вирізання. // Вісник Житомирського інженерно-технологічного інституту. – 2001. – № 16. – С.43-48. (Автором розроблена методика та обладнання для візуального дослідження електроерозійної обробки, проведено дослідження гідродинамічних умов протікання робочої рідини, побудовано залежності об’єму газопарової суміші від енергетично-часових характеристик іскрового розряду).

3. Калейніков Г.Є, Поляков С.П., Осипенко В.І. Вплив поверхнево-активних речовин на параметри промивання міжелектродного проміжку.// Вісник Черкаського державного технологічного університету. – 2002. – №1. – С.50-55. (Автором визначено фізико-хімічні властивості робочої рідини, що впливають на ефективність промивання міжелектродного проміжку, розкрито фізико-хімічні явища, що протікають в міжелектродному проміжку при обробці в середовищі водних розчинів поверхнево-активних речовин).

4. Дідковський Р.М., Калейніков Г.Є., Небилиця Ю.М. Спектральна щільність виділення енергії при електроерозійному вирізанні. // Вісник Житомирського інженерно-технологічного інституту. – 2002. – №3. – С.46-53. (Автором проведено експериментальні дослідження щодо оптимізації енерговиділення на електродах при електроерозійній обробці в середовищі водних розчинів ПАР).

5. Калейников Г.Е., Поляков С.П., Осипенко В.И. Экспериментальное исследование влияния поверхностно-активных веществ на процесс электроэрозионного проволочного вырезания. // Вісник Черкаського державного технологічного університету. – 2003. – №1. – С.60-64. (Автором проведено експериментальні дослідження та вивчено вплив поверхнево-активних речовин на перебіг процесу електроерозійного дротяного вирізання, визначено критерії вибору складу робочої рідини).

6. Пат. 40075 А, МПК 7 В23Н1/00 Спосіб контролю стану електроерозійного процесу різання. Небилиця Ю.М., Поляков С.П., Калейніков Г.Є.; Черкаський інженерно-технологічний інститут; Заявл. 12.01.2000; Опубл. 16.07.2001, Бюл. № 6. (Автором розроблено метод вимірювання енергії, що виділяється в МЕП).

7. Калейніков Г.Є. Дослідження впливу поверхнево-активних речовин (ПАР) на параметри технологічного процесу електроерозійного дротяного вирізання. // Материалы международной конференции „Современные материалы, технологии, оборудование и инструмент в машиностроении”. – Киев. – 2000. – С.32-33.

8. Калейніков Г.Є., Осипенко В.І., Поляков С.П. Моделювання просторово-енергетичних характеристик каналу іскрового розряду. // Материалы третьей международной конференции „Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях”. – п. Славское, Карпаты. – 2003. – С. 66. (Автором побудовано математичну модель ерозійного руйнування в залежності від просторово-енергетичних характеристик каналу іскрового розряду).

9. Калейников Г.Е., Осипенко В.И., Поляков С.П. Влияние поверхностно-активных веществ на параметры теплообмена в межэлектродном промежутке. // Материалы третьего международного семинара „Современные проблемы подготовки производства, обработки и сборки в машиностроении и приборостроении”. – г. Свалява, Карпаты. – 2003. – С.73-75. (Автором проведено аналітичні та експериментальні розрахунки значень теплообміну на поверхні електродів).