RU2537102C2 - Method of dosing energy when pulsed briquetting metal chips - Google Patents

Abstract

FIELD: test equipment.

SUBSTANCE: invention relates to test equipment, in particular to tests relating to dosing energy when pulsed briquetting metal chips. Essence: the volume of plastically deformed chips by the time of the briquetting strike is preliminarily imparted by rigid lateral limitation providing numerical equality of dimensionless values - the true relative deformation in height of the obtained briquette and the degree of its porosity α. The dose of energy E for pulse briquetting of chips is calculated by the equation E=σ_tαV, where σ_t is dynamic tension in a solid metal; αV is the volumetric quantity of the metal in the briquette.

EFFECT: energy dosing accuracy for obtaining briquettes with preliminarily assigned density is increased, and the conditions are formed for the creation of equipment, capable to operate reliably under the conditions of an impact.

Description

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям, связанным с дозированием энергии при импульсном брикетировании металлической стружки.The invention relates to a testing technique, in particular to tests related to the dosing of energy during pulse briquetting of metal chips.

Известен способ дозирования энергии при импульсном брикетировании металлической стружки [см., например, статью: Букин Ю.М., Шалбаян А.С., Филянов А.Н., Райзман Д.А. Определение энергетических параметров импульсной брикетировочной машины типа МИБ-165Б / Сб. «Обработка металлов давлением в машиностроении». Вып.9. - Харьков: Изд-во Харьковского ордена Трудового Красного Знамени университета им. A.M.Горького. - 1973. - С.100-103]. Сущность этого способа в том, что экспериментально варьируют величину заряда горючей газовой смеси. Газообразные продукты сгорания этой смеси преобразуют свою работу расширения в кинетическую энергию массы, наносящей удар. Измеряют начальную скорость удара и определяют пористость получаемого брикета. В назначенном диапазоне скорости наносят серию ударов. Этим накапливают базу данных, достаточную для составления графической зависимости между энергией удара и пористостью получаемых брикетов. Строят график и по нему определяют ту величину энергии удара, которая обеспечивает получение брикета с требуемой пористостью.A known method of dispensing energy during pulsed briquetting of metal chips [see, for example, article: Bukin Yu.M., Shalbayan A.S., Filyanov A.N., Raizman D.A. Determination of energy parameters of a pulse briquetting machine type MIB-165B / Sat. "Metal forming in mechanical engineering." Issue 9. - Kharkov: Publishing House of the Kharkov Order of the Red Banner of Labor of the University. A.M. Gorky. - 1973. - S.100-103]. The essence of this method is that experimentally vary the charge of the combustible gas mixture. The gaseous combustion products of this mixture transform their expansion work into the kinetic energy of the impacting mass. The initial impact velocity is measured and the porosity of the resulting briquette is determined. In the designated speed range, a series of strokes is applied. This accumulates a database sufficient to compile a graphical relationship between the impact energy and the porosity of the resulting briquettes. A graph is built and the value of the impact energy is determined from it, which ensures the production of a briquette with the required porosity.

Основные недостатки изложенного способа дозирования энергии брикетирующего удара следующие:The main disadvantages of the described method of dosing the energy of the briquetting blow are as follows:

1. Сначала создают конструкцию брикетировочной машины, потом экспериментально выявляют ее энергетические и технологические возможности и, наконец, выбирают ту скорость удара (и величину энергии соответственно), при которой образуется требуемая пористость брикета.1. First, the construction of the briquetting machine is created, then its energy and technological capabilities are experimentally revealed and, finally, the impact speed (and the energy value, respectively) is selected at which the required porosity of the briquette is formed.

2. Нет ответа на вопрос, как создавать работоспособные конструктивные силопередающие элементы машины, способные передавать удар, если отсутствует предварительно необходимая информация о величине динамических напряжений и сил, неизбежно возникающих под действием брикетирующего удара.2. There is no answer to the question of how to create workable structural power transmitting elements of a machine capable of transmitting a shock if there is no previously necessary information on the magnitude of dynamic stresses and forces that inevitably arise under the influence of a briquetting shock.

Наиболее близким способом-аналогом по дозированию энергии является способ динамической тарировки датчиков усилия [А.с. СССР №828014, М.кл. G01N 3/62. / И.А.Чечета. Заявлено 14.12.76, 2431582/25-28. Опубл. 17.05.81, Бюл. №17], состоящий в том, что на стандартный цилиндрический объект из сплошного материала оказывают ударное воздействие, фиксируют мгновенную скорость соударяющихся тел известной массы, определяют кинетическую энергию удара, а также объем пластически деформируемого объекта и величину его истинной относительной деформации (ε), вычисляют величину удельной энергии (e_уд), то есть количество энергии, приходящейся на единицу объема деформируемого объекта. Этим находят, что величина возникающего в материале динамического напряжения (σ_т) равна частному от деления удельной энергии на истинную относительную деформацию:The closest analogous method for dosing energy is the method of dynamic calibration of force sensors [A.S. USSR No. 828014, M.cl. G01N 3/62. / I.A. Checheta. Stated 12/14/76, 2431582 / 25-28. Publ. 05.17.81, Bull. No. 17], consisting in the fact that a standard cylindrical object of solid material is impacted, the instantaneous velocity of colliding bodies of known mass is recorded, the kinetic energy of the impact, as well as the volume of the plastically deformed object and its true relative strain (ε) are calculated the value of specific energy (e _beats ), that is, the amount of energy per unit volume of the deformable object. It is found that the magnitude of the dynamic stress arising in the material (σ _t ) is equal to the quotient of dividing the specific energy by the true relative strain:

σ_т=e_уд/ε.σ _t = e _beats / ε.

Недостаток способа динамической тарировки датчиков усилия в том, что отсутствуют обоснования, необходимые и достаточные для того, чтобы выявить соотношения между напряжением σ_т, характерным для сплошного материала, и аналогичным параметром для брикетирования такого же материала, но находящегося в сыпучем виде.The disadvantage of the method of dynamic calibration of force sensors is that there are no justifications necessary and sufficient to reveal the relationship between the stress σ _t characteristic of a solid material and a similar parameter for briquetting the same material, but being in loose form.

Задача изобретения - обосновать способ дозирования энергии для получения из стружки брикета с заранее назначенной степенью пористости.The objective of the invention is to justify a method of dosing energy to obtain briquettes from a chip with a predetermined degree of porosity.

Указанная задача о способе дозирования энергии при импульсном брикетировании металлической стружки решена в процессе последовательного выполнения следующих приемов:The indicated problem on the method of energy metering during pulse briquetting of metal chips was solved in the process of sequentially performing the following techniques:

1. Из сплошного материала, обработкой которого получена стружка, подлежащая брикетированию, изготовляют объект для пластического деформирования ударом в том же диапазоне скоростей, при котором запланировано брикетирование, и составляют графическую зависимость между удельной e_уд энергией и истинной относительной ε деформацией. На основании полученной зависимости определяют величину динамического напряжения σ_т=e_уд/ε в назначенном диапазоне скоростей.1. An object for plastic deformation by impact in the same speed range at which briquetting is planned is made from a continuous material, the processing of which produced the chips to be briquetted, and a graphic relationship is made between the specific e _beat energy and the true relative ε deformation. Based on the obtained dependence, the dynamic stress value σ _t = e _beats / ε is determined in the designated speed range.

2. На линии удара располагают из того же материала дозированный объем стружки, боковые поверхности объема жестко ограничивают и этим истинную относительную деформацию ε по высоте брикета предопределяют исключительно изменением степени α пористости брикета, то есть безразмерные величины ε и α делают численно равными между собой. Тогда из сопоставления удельной энергии сплошного материала e_уд=E/V и удельной энергии стружечного брикета e_уд.бр =Е/αV следует, что e_уд.бр=σ_т, а необходимое количество энергии для брикетирования вычисляют: Е=σ_тαV, где αV- количество металла в брикете. При этом величина степени пористости брикета и его геометрические размеры являются заданными параметрами требуемого брикета.2. A metered volume of chips is arranged on the line of impact from the same material, the side surfaces of the volume are severely limited, and the true relative deformation ε along the briquette height is predetermined solely by a change in the degree of briquette porosity α, that is, dimensionless quantities ε and α are made numerically equal to each other. Then, from a comparison of the specific energy of the continuous material e _beats = E / V and the specific energy of the chip briquette e _{beats br} = E / αV it follows that e _{beats br} = σ _t , and the necessary amount of energy for briquetting is calculated: E = σ _t αV where αV is the amount of metal in the briquette. Moreover, the value of the degree of porosity of the briquette and its geometric dimensions are given parameters of the desired briquette.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Предназначенную для брикетирования стружку дробят, очищают с промывкой, сушат, термически обрабатывают для снятия наклепа, получаемого в процессе стружкообразования, и выборочно элементы стружки проверяют на твердость, формируя этим усредненное представление о твердости стружечного материала. С учетом этого, из сплошного металла, такого же, как металл стружки, при такой же его твердости изготовляют стандартизованные объекты и определяют динамические напряжения σ_т методом осадки, последовательно нанося на каждый такой объект удары с диапазоном скорости, соответствующим диапазону скоростей намечаемого импульсного брикетирования. По результатам этого исследования составляют график «e_уд-ε», а по соотношению между этими величинами находят динамическое напряжение σ_т, возникающее в сплошном пластически деформируемом материале: σ_т=e_уд/ε. Затем на наковальне соосно с линией удара располагают дозированный объем стружки, боковые поверхности которого жестко ограничивают, например, цилиндрической поверхностью и этим обеспечивают условие, при котором истинная относительная деформация ε брикета по его высоте предопределяется исключительно изменением степени α пористости получаемого брикета, то есть безразмерные величины ε и α делают численно равными между собой. В этом случае сопоставляют значения удельной энергии e_уд сплошного материала и удельной энергии e_уд.бр брикета и находят, что e_уд.бр=σ_т. Тогда количество энергии, необходимой для получения брикета заданной пористости и геометрических размеров вычисляют по уравнению: Е=σ_тαV, где σ_т - динамическое напряжение в сплошном металле; αV - объемное количество металла в брикете.The chips intended for briquetting are crushed, cleaned with washing, dried, thermally treated to remove the hardening obtained during chip formation, and selectively the chip elements are checked for hardness, thereby forming an average idea of the hardness of the chip material. With this in mind, standardized objects are made from a solid metal, the same as chip metal, with the same hardness and dynamic stresses σ _{t are} determined by the precipitation method, sequentially striking each such object with a speed range corresponding to the speed range of the intended pulse briquetting. According to the results of this study, a graph of "e _beats- ε" is drawn up, and the dynamic stress σ _t arising in a continuous plastically deformable material is found from the ratio between these values: σ _t = e _beats / ε. Then, the dosed volume of the chip is coaxially aligned with the line of impact, the lateral surfaces of which are rigidly limited by, for example, a cylindrical surface, and this ensures that the true relative deformation ε of the briquette in its height is predetermined solely by a change in the degree of porosity α of the obtained briquette, i.e. ε and α are made numerically equal to each other. In this case, the specific energy values correlate e _ud solid material and specific energy e _ud.br preform and find that _ud.br e = σ _m. Then the amount of energy required to obtain a briquette of a given porosity and geometric dimensions is calculated by the equation: E = σ _t αV, where σ _t is the dynamic stress in a solid metal; αV is the volumetric amount of metal in the briquette.

Положительный эффект изобретения в том, что повышена точность дозирования энергии для получения брикетов с заранее назначенной плотностью и сформированы условия для создания оборудования, способного надежно работать в условиях удара.The positive effect of the invention is that the accuracy of energy metering is increased to obtain briquettes with a predetermined density and conditions are created for creating equipment capable of working reliably under impact conditions.

Claims (1)

Способ дозирования энергии при импульсном брикетировании металлической стружки, основанный на измерениях динамических напряжений в сплошных металлах, и отличающийся тем, что объему пластически деформируемой стружки предварительно к моменту брикетирующего удара придают жесткое боковое ограничение, обеспечивающее числовое равенство безразмерных величин - истинной относительной деформации по высоте получаемого брикета и степени его пористости, тогда дозу энергии Е для импульсного брикетирования стружки вычисляют по уравнению Е=σ_тαV, где σ_т - динамическое напряжение в сплошном металле; αV - объемное количество металла в брикете. A method of energy metering during pulsed briquetting of metal chips, based on measurements of dynamic stresses in solid metals, and characterized in that the volume of plastically deformable chips is preliminarily given a rigid lateral restriction to the moment of briquetting impact, which ensures numerical equality of dimensionless quantities - true relative deformation along the height of the resulting briquette and the degree of its porosity, then the dose of energy E for pulse briquetting chips is calculated according to the equation E = σ _t α V, where σ _t is the dynamic stress in a solid metal; αV is the volumetric amount of metal in the briquette.