Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0217U002271, 0115U000171 , Науково-дослідна робота Назва роботи Управління теплообмінними процесами при енегоефективному градієнтному нагріванні заготовок та розробка енергоощадних електротермічних нагрівачів. Назва етапу роботи Керівник роботи Кухар Володимир Валентинович, Дата реєстрації 01-02-2017 Організація виконавець Державний вищий навчальний заклад "Приазовський державний технічний університет" Опис етапу Об'єкт дослідження - процеси нестаціонарної теплопередачі із формуванням енергозберігаючого теплового профілю при енергоощадному градієнтному нагріванні заготовок та їх контакті з інструментом попереду наступної технологічної обробки. Метою роботи є підвищення техніко-економічних показників процесу нагрівання у електротермічних нагрівачах (скорочення енерговитрат, підвищення швидкості нагрівання, розширення номенклатури виробів), формування науково-методологічної бази для вивчення процесів нестаціонарної теплопередачі з досягненням раціонального теплового профілю заготовки при енергоощадному градієнтному нагріванні, а також розробка практичних рекомендацій щодо конструювання індукційних нагрівачів. Методи дослідження та апаратура. Використані методи: системного аналізу й термодинаміки нестаціонарних процесів; теорія теплопровідності та тепломасоперенесення; фізичний експеримент, планування експерименту, апроксимації та обробки експериментальних даних; рекурентного рішення рівнянь теплопровідності у скінчено-різницевій та скінчено-елементній постановці для розробки чисельних математичних моделей. Методи, ідеї та гіпотези авторів дослідження: метод апроксимаційного врахування у розрахунках теплового поля змін теплофізичних характеристик матеріалів у залежності від технологічних та термомеханічних факторів нагрівання та деформування заготовок; гіпотеза, що розподіл змін поперечного перерізу при безрівчаковому профілюванні заготовок відбувається еквідистантно кривій температурного профілю заготовки при її градієнтному нагріванні; методики та програмні засоби, створені авторами. Теоретичні і практичні результати. Розроблено науково-методологічну базу для вивчення процесів нестаціонарної теплопередачі з формуванням раціонального теплового профілю заготовки при енергоощадному диференційованому нагріванні, а також розроблені практичні рекомендації щодо конструювання електротермічних нагрівачів. Встановлення форми теплового профілю дозволяє керувати механічними властивостями заготовки, її конфігурацією при формозмінювальних операціях кування, штампування, прокатування із реалізацією енергоресурсозберігаючих способів малоінструментальної або безінструментальної обробки. Практичні результати полягають у досягненні суттєвого енергоресурсозбереження й таких техніко-економічних ефектів: а) скорочення на 20…30% витрат електроенергії через участь меншого об'єму металу у теплообмінних процесах; б) підвищення швидкості нагрівання заготовок на 15…25%, а у випадках високошвидкісного нагрівання у індукторах з перемінним кроком витків - до 3 разів; в) збільшення номенклатури профілів складної конфігурації з розширенням номенклатури виробів, що виготовляють на одній одиниці виробничого устаткування, зі зменшенням енерговитрат і скороченні витрат на штамповий інструмент; г) розроблена методика розрахунку мінімально припустимої технологічної температури градієнтного нагрівання заготовки. Новизна. 1. Вперше встановлені раціональні форми градієнтних кривих розподілу температур для безрівчакового профілюванні заготовок, що є вихідною інформацією для проектування індукторів градієнтного нагрівання із створенням відповідного теплового профілю заготовки та дозволяє забезпечити економію енергетичних витрат та матеріальних ресурсів. 2. Вперше отримані закономірностей зміни кривих градієнтного розподілу температур по довжині заготовки після градієнтного нагрівання та при контактуванні заготовки з деформуючім інструментом, що дозволяє створювати умови для керування теплообмінними та формозмінювальними процесами при деформації заготовок без використання складного профілюючого інструменту, рівчаків штампів та калібрів. 3. Отримали подальший розвиток методи вирішення задач нестаціонарної теплопровідності для визначення кінцевого розподілу температур при початковому нерівномірному розподілі температур у тілі скінченої довжини. Рішення мають комплексне врахування зміни початкових умов і граничних умов у процесі теплопередачі, розмірів тіла і зміни теплофізичних властивостей матеріалів контактуючих тіл із зміною температури. Ефективність впровадження. Ефективність полягає у досягненні питомого енергоресурсозбереження на одиницю маси матеріалу, що нагрівають. Витрати енергії при традиційному індукційному нагріванні складають порядку 1440 МДж/т (400 КВт*ч/т), а при використанні градієнтного нагрівання зменшуються до 900 МДж/т (250 КВт*годин/т), при цьому виробітка індукційних установок зростає від 1,0…1,5 до 4,0…5,0 т/год. Сфера (галузь) використання. Використання розробок спрямоване на галузі машинобудування, металургії, приладобудування, кабельної продукції, балонної продукції з попереднім нагріванням заготовок попереду наступного формування металовиробів операціями кування, штампування і прокатування. Розробки впроваджено у навчальний процес кафедри обробки металів тиском ДВНЗ "ПДТУ". Розроблені рекомендації щодо удосконалення процесів гарячого штампування поковок "Пластина рухлива" та "Суппорт" в умовах ПрАТ "АзовЕктроСталь" та ПрАТ "ГСКТІ". Рекомендації дозволяють досягнути очікуваної економії енергоресурсів, економії металу до 15%, покращити заповнення гравюр штампів та підвищити їх стійкість на 12%, зменшити матеріалоємність штампів на 18…23%. Опис продукції Науково-методологічна база для вивчення нестаціонарної теплопередачі з формуванням раціонального теплового профілю заготовки при енергоощадному градієнтному нагріванні. Практичні рекомендації щодо конструювання електротермічних нагрівачів. Рекомендації щодо керування механічними властивостями заготовки, її формою за рахунок раціонального теплового профілю при операціях кування, штампування, прокатування із реалізацією енергоресурсозберігаючих способів малоінструментальної або безінструментальної обробки. Нові способи нагрівання, підігріву, кування та гарячого штампування. Автори роботи Аніщенко Олександр Сергійович Балалаєва Олена Юріївна Василевський Олег Вікторович Кокташ Христофор Павлович Кухар Володимир Валентинович Мкртчян Єгор Арутюнович Ніколенко Роман Сергійович Присяжний Андрій Григорович Саврухіна Наталія Олександрівна Сердюк Олексій Іванович Снісаренко Костянтин Анатолійович Додано в НРАТ 2020-04-02 Закрити