Введение к работе
Актуальность темы
Научно-технический прогресс, развитие промышленности, появление новых технологий в различных сферах и отраслях - от ракетно-космической и ядерной промышленности до медицины и электротехнического производства -требуют создания новых и совершенствования уже существующих материалов, технологий их изготовления, и прежде всего, применяемого оборудования.
Изготовление трехкомпозиционных электроконтактных изделий требует от оборудования повышенной устойчивости к динамическим нагрузкам и стабильной работы в условиях возникающих сложных термических и знакопеременных напряжений. Для повышения эксплуатационной надежности и увеличения срока службы используемых прессового оборудования и штампових инструментов актуальной и своевременной задачей является усовершенствование методики их проектирования.
Расширение номенклатуры производства ставит другую важную и актуальную задачу по разработке новых технологических процессов для производства электроконтактов с заданными физико-механическими, химическими и кинетическими свойствами. Данный вопрос решается подбором оборудования и технологических операций обработки трехкомпонентных композитов, использованием материалов высокого качества, регулированием состава.
Основоположниками новых направлений в порошковой металлургической промышленности и других отраслях науки и техники и совершенствования оборудования являются Аксенов Г. И., Бальшин М. Ю., Виноградов П. А., Григорьев А. К., Дмитриев А. М, Каташинский В. П., Кипарисов С. С, Кохан Л. С, Лаптев А. М., Либенсон Г. А., Лукашкин Н. Д., Овчинников А. Г., Рудской А. И., Сорокин В. В., Субич В. Н., Шестаков Н. А., Грин Р. Дж., Ояне М., Хилл Р., Шима С. и др. ученые.
Таким образом, проводимая исследовательская работа по усовершенствованию оборудования, технологии производства и получения новых трехкомпонентных композиционных материалов из скомпактирозанных спеченных металлических порошков на сегодняшний день является актуальной и направлена на решение современных научно-технических задач и вопросов.
Цели и задачи исследования
Целью диссертационной работы является оптимизация методов проектирования оборудования и разработка нового методологического подхода к технологии при производстве электроконтактных изделий из трехкомпонентных металлических композиционных материалов.
Достижение поставленной цели в исследовательской работе предполагает решение следующих задач:
1. Анализ существующих технических решений в отечественной и зарубежной практике, направленных на совершенствование оборудования и технологии получения электротехнических изделий из трехкомпонентных композиционных материалов «железо-медь-цинк» и «железо-медь-никель».
Уточнение методов проектирования технологического оборудования, используемого для производства электроконтактов из трехкомпонент-ных металлических порошков.
Совершенствование и разработка аналитических зависимостей для определения деформационных, силовых, физических и кинематических параметров при компактировании, прямом и обратном прессовании электроконтактных изделий из трехкомпонентных композитов.
Экспериментальное и теоретическое исследование деформационных, кинематических и силовых параметров процессов формоизменения трехкомпонентных композиционных материалов.
На основе проведенных исследований усовершенствовать технологические процессы получения многокомпонентных композитов из металлических порошков.
Научная новизна работы
Проведенный анализ существующих технических теорий в ходе исследовательской работы позволяет говорить о научной новизне разработанных методик:
1.Экспериментальные исследования позволили разработать аналитическую модель для расчета температурных полей инструмента, используемого при компактировании и прессовании электроконтактов на основе трехкомпонентных металлических композитов.
Выявленные закономерности изменения температуры послужили основой для расчета термических знакопеременных напряжений в технологическом инструменте.
Выполненный расчет динамических нагрузок на инструмент и оборудование, которые возникают при компактировании и прессовании трехкомпонентных композитов, показал, что вследствие уменьшения пористости нагрузка возрастает до двух раз по сравнению с типовым расчетом на контактные напряжения.
Выполненные исследования позволили усовершенствовать методику проектирования штампового инструмента в соответствии с требуемыми показателями запаса циклической и усталостной прочности при компактировании и прессовании пористых металлических материалов.
Предложенные аналитические зависимости и отработанная методика позволяют осуществить выбор состава и концентрации металлических порошков для изготовления электрокотактных изделий в соответствии с заданными физико-механическими свойствами: плотностью, прочностью, пластичностью, электро- и теплопроводностью, удельным электросопротивлением, коррозионной стойкостью и износостойкостью, однородными по всему объему заготовки.
Практическая значимость проведенных исследований
Практическая значимость диссертационной работы заключается в комплексной теоретической разработке методических рекомендаций по расчету оборудования, применяемых инструментов и выбору технологических режимов при производстве электроконтактных изделий из трехкомпонентных металлических порошков.
1. Разработана методика расчета технологических параметров применяемого инструмента на контактную прочность и возникающие температурные на-
пряжения при компактировании и прессовании трехкомпонентных заготовок из металлических порошков, позволяющая повысить эксплуатационные свойства.
Отработана методика выбора технологических режимов обработки трехкомпонентных металлических порошковых заготовок, позволяющая установить технологические нагрузки при процессах компактирования и прессования для выбора оптимального оборудования.
Предложена методика оптимизации технологического производства электроконтактных изделий из трехкомпонентных металлических заготовок, которая позволяет получать заданные электротехнические свойства при последующей эксплуатации.
Предложенная методика проектирования технологического инструмента, технологическая схема и режим производства электроконтактов из трехкомпонентных спеченных металлических композитов «железо-медь-никель» и «железо-медь-цинк» прошли опытное внедрение да ОАО «Авиа-промналадка» (г. Москва) и ООО «Наномет» (г. Йошкар-Ола).
Материалы диссертации используются в учебном процессе на кафедре «Металловедение и обработка металлов давлением» МГВМИ при чтении курса лекций «Технология получения и обработка изделий из порошковых материалов» и при проведении курсовых научно-исследовательских работ.
Апробация работы
Основные положения данной диссертационной работы были представлены и обсуждались на научных конференциях Московского государственного вечернего металлургического института в 2008,2009 гг.
Публикации
Основные положения рассматриваемых в ходе исследований диссертации вопросов отражены в 7 статьях, опубликованных в ведущих журналах, рекомендованных ВАК России.
Объем и структура диссертационной работы
Работа диссертанта представлена на 145 страницах машинописного текста. Структура работы соответствует принятым стандартам и состоит из введения и заключения, 4-х глав, библиографического списка и приложений. Работа содержит выводы, рисунки (83) и таблицы (40); библиографический список используемых источников состоит кз 64 наименований.
