3 / 7
Импортозамещающие технологии производства расходных элементов…
Инженерный журнал: наука и инновации
# 9·2016 3
затраты времени на обработку материала и ее обеспечение, приведен-
ные к единице массы (объема) удаленного с заготовки обрабатываемого
материала, были бы минимальны. Другими словами, требуется обеспе-
чить максимальную удельную производительность процесса ГАР.
Зависимость производительности ГАР от концентрации (массо-
вой или объемной) абразива, вводимого путем эжекции в фокусиру-
ющую трубку, имеет оптимум, что обусловлено особенностями про-
текания процесса обработки. Следует отметить, что в практике гид-
роабразивной обработки под массовой концентрацией
с
понимают
отношение массовых расходов абразива
а
m
и воды
в
:
m
а в
/ .
=
c m m
Исследование процесса ГАР проведено на базе численных мето-
дов механики сплошной среды с использованием современного про-
граммного комплекса ANSYS AUTODYN.
Основная задача моделирования заключалась в составлении
замкнутой системы уравнений, которая описывает движение и состо-
яние сплошной среды с учетом ее физико-механических свойств,
внешних силовых факторов и позволяет найти все функции, опреде-
ляющие ее движение и состояние в зависимости от координат и вре-
мени.
На первом этапе моделирования исследовано влияние размера
абразивных частиц на размер получаемого отверстия в результате
процесса ГАР. Моделирование осуществлялось для абразивных ча-
стиц радиусом
R
а
= 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 мм. Были получены непротиворе-
чивые данные: увеличение размера абразивных частиц влияет на раз-
мер прорезаемого отверстия. Так, при
R
а
= 0,2 мм радиус отверстия
R
о
составляет 1,0 мм, а при
R
а
= 0,5 мм он увеличивается до 1,6 мм.
В результате моделирования установлено:
•
рациональный размер абразивных зерен находится в диапазоне
R
а
= 0,3…0,4 мм, в этом случае производительность ГАР является
наибольшей;
•
наиболее высокое качество внутренней поверхности получен-
ного отверстия достигается при
R
а
= 0,3 мм.
На втором этапе моделирования исследовалось влияние концен-
трации абразива в гидроструе на размер получаемого отверстия
и скорость ГАР. Концентрация абразива задавалась как расстояние
между соседними движущимися частицами, что не противоречит
объективной картине ГАР, описанной в ряде работ [5–7]. Данные ис-
следования в МГТУ им. Н.Э. Баумана на кафедре СМ-12 проводятся
под научным руководством профессора В.И. Колпакова.