Моделирование тепловых процессов в технологической системе при электромеханической обработке

Аннотация

Представлены математические модели тепловых процессов комбинированных методов электромеханической обработки, в основе которых лежат уравнения теплопроводности, с учетом теплофизическихсвойств (температуропроводности, теплоемкости, теплопроводности и теплоотдачи), начальных и граничных условий, технологических и других особенностей исследуемых методов обработки. Ввиду того, что для электромеханической обработки характерен процесс с объемной зоной тепловыделения, достаточно малыми размерами и при этом высокой интенсивностью, предполагается, что определение температурных полей может осуществляться с использованием принципа наложения. При этом основными факторами, влияющими на количество тепла, распространяющегося в контактирующие тела, являются интенсивность теплоотвода, теплофизические свойства контактирующих тел, скорости их относительного перемещения. Предложены зависимости, которые позволяют описать температурные поля в объемах, подвергающихся термодеформационному воздействию при электромеханической обработке деталей, имеющих значительные геометрические параметры, обеспечивающие достаточный теплоотвод от обрабатываемых поверхностей внутрь детали. Установлено, что в случае обработки деталей небольших размеров при незначительном теплоотводе возникает необходимость учета накопления тепла, что приводит к общему повышению температуры в технологической системе в процессе обработки и снижению эффективности процесса упрочнения. Выведенные математические зависимости в виде уравнений теплопроводности с установленными ограничениями позволяют определить параметры тепловых полей при электромеханической обработке в системе «рабочий инструмент - локальный микрообъем поверхностного слоя», при этом математические соотношения представлены в линейной постановке с теплофизическими коэффициентами. Теоретически установлено и экспериментально подтверждено, что в процессе обработки основными факторами, влияющими на количество тепла, распространяющегося в контактирующие тела, являются интенсивность теплоотвода, теплофизические свойства контактирующих тел, скорость их относительного перемещения. Выполненные экспериментальные исследования подтвердили адекватность используемых для расчета математических зависимостей, характеризующих температуры в локальных микрообъемах обрабатываемого поверхностного слоя.