Магнитно-импульсная установка для упрочнения режущего инструмента
Быстрый переход:
Основная информация
Название :
Магнитно-импульсная установка для упрочнения режущего инструмента
Автор:
Основное технологическое направление :
Информационно-телекоммуникационные системы и программное обеспечение
Дополнительные технологические направления :
Новые конструкционные материалы, методы обработки и производства
Транспортно-логистические и космические системы
Дата
публикации:
25.04.2024
Видимость :
Да
Аннотация:
Проблема стойкости режущего инструмента является актуальной для любого промышленного предприятия, специализирующегося на металлообработке. Восстановление свойств инструмента, который возможно подвергнуть повторной заточке является сложной задачей и практически не решается, что приводит к повышенным затратам на закупку нового инструмента. Кроме того, в настоящее время, в связи с уходом ряда зарубежных компаний с российского рынка, возникает необходимость внедрения новых технологий в производство российского инструмента для повышения его потребительских свойств до уровня мировых аналогов.
Предлагаемое решение заключается в том, что новый режущий инструмент или инструмент, прошедший повторную заточку, перед вводом в эксплуатацию подвергается упрочняющей обработке импульсным магнитным полем. Феномен упрочнения режущих кромок инструмента под воздействием импульсных магнитных полей в настоящее время не имеет доказанного научного обоснования, поисковые работы, нацеленные на решение данной задачи, активно ведутся в настоящее время научной группой, состоящей из сотрудников СПбГЭТУ «ЛЭТИ» и ФТИ НАН Беларуси. Эмпирическим путем доказано, что ресурс изделий из инструментальной и быстрорежущей стали повышается на 50-80%, изделий из нержавеющей стали – на 20-30%. В 2023 году планируется провести исследование возможности упрочнения изделий из твердых сплавов. Воздействие импульсного магнитного поля на режущую кромку инструмента приводит к уменьшению внутренних напряжений в стали, за счет чего уменьшается вероятность скалывания инструмента в процессе работы, также уменьшается шероховатость режущей кромки. Результаты исследования микротвердости обработанных образцов из инструментальной стали демонстрируют прирост твердости на 2-5 HRC, в отдельных случаях исследования микроструктуры показывают наличие наклепа на поверхности инструмента. Важнейшими отличиями данной технологии от иных методов упрочнения является простота, скорость и дешевизна. Для осуществления упрочнения импульсным магнитным полем не требуется предварительная подготовка инструмента, а также соблюдение режимов нагрева и охлаждения.
Предлагаемое решение заключается в том, что новый режущий инструмент или инструмент, прошедший повторную заточку, перед вводом в эксплуатацию подвергается упрочняющей обработке импульсным магнитным полем. Феномен упрочнения режущих кромок инструмента под воздействием импульсных магнитных полей в настоящее время не имеет доказанного научного обоснования, поисковые работы, нацеленные на решение данной задачи, активно ведутся в настоящее время научной группой, состоящей из сотрудников СПбГЭТУ «ЛЭТИ» и ФТИ НАН Беларуси. Эмпирическим путем доказано, что ресурс изделий из инструментальной и быстрорежущей стали повышается на 50-80%, изделий из нержавеющей стали – на 20-30%. В 2023 году планируется провести исследование возможности упрочнения изделий из твердых сплавов. Воздействие импульсного магнитного поля на режущую кромку инструмента приводит к уменьшению внутренних напряжений в стали, за счет чего уменьшается вероятность скалывания инструмента в процессе работы, также уменьшается шероховатость режущей кромки. Результаты исследования микротвердости обработанных образцов из инструментальной стали демонстрируют прирост твердости на 2-5 HRC, в отдельных случаях исследования микроструктуры показывают наличие наклепа на поверхности инструмента. Важнейшими отличиями данной технологии от иных методов упрочнения является простота, скорость и дешевизна. Для осуществления упрочнения импульсным магнитным полем не требуется предварительная подготовка инструмента, а также соблюдение режимов нагрева и охлаждения.
Решаемые проблемы и области применения
Решаемые проблемы :
Повышение ресурса режущего инструмента при его производстве или после заточки
Области применения:
Лес и деревообработка
Области применения:
Транспорт, хранение, логистика и переработка
Области применения:
Другое
Технология
Описание технологии и ее ценность :
Упрочняющая обработка рабочей поверхности режущего инструмента позволяет повысить его ресурс, что, в свою очередь, снижает издержки и повышает производительность предприятия.
Повышение износостойкости инструмента на этапе производства.
Научная база :
Modeling of the Magnetic Field Distribution in a Flat Disk Work Piece during Magnetic Pulse Processing / Y. Y. Perevalov, A. S. Melnikov, V. E. Parmenov [et al.] // Proceedings of the 2022 Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus 2022, St. Petersburg, 25–28 января 2022 года. – St. Petersburg, 2022. – P. 1078-1081. – DOI 10.1109/ElConRus54750.2022.9755605
Features of Power Supply Digital Control System for Magnetic Pulse Processing / Y. Y. Perevalov, V. E. Parmenov, A. S. Melnikov [et al.] // Proceedings of the 2022 Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus 2022, St. Petersburg, 25–28 января 2022 года. – St. Petersburg, 2022. – P. 817-820. – DOI 10.1109/ElConRus54750.2022.9755855
Моисеев, П. В. Моделирование процесса магнитно-импульсного упрочнения дисковых ножей / П. В. Моисеев, А. С. Мельник, М. Н. Кудряш // Материаловедение, формообразующие технологии и оборудование 2021 (ICMSSTE 2021) : материалы международной научно-практической конференции, Ялта, 17–20 мая 2021 года. – Симферополь: Общество с ограниченной ответственностью "Антиква", 2021. – С. 114-121.
Определение глубины проникновения магнитного поля в металл при магнитно-импульсной обработке / А. С. Мельников, П. В. Моисеев, В. Е. Парменов // Материаловедение, формообразующие технологии и оборудование 2021 (ICMSSTE 2021): материалы международной научно-практической конференции, Ялта, 17–20 мая 2021 года. – Симферополь: Общество с ограниченной ответственностью "Антиква", 2021. – С. 99-107. – EDN TUBTJN.
Цифровая система управления источником питания для магнитно-импульсной обработки / В. Е. Парменов, А. С. Мельников, Ю. Ю. Перевалов // Наука. Технологии. Инновации: Сборник научных трудов XV Всероссийской научной конференции молодых ученых, посвященной Году науки и технологий в России. В 10-ти частях, Новосибирск, 06–10 декабря 2021 года / Под редакцией Д.О. Соколовой. – Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет, 2021. – С. 27-30. – EDN ITIZSL.
Yuriy Y. Perevalov; Artem S. Melnikov; Vyacheslav E. Parmenov; Maxim N. Kudryash; Ilyas Y. Abdulkhakov; Nazar V. Maslenikov, " Features of Installations for Pulse Materials Processing Design and Numerical Simulation," 2022 IEEE 23rd International Conference of Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM), 2022, doi: 10.1109/EDM55285.2022.9855060.
Конкурентные технологии :
Термическое упрочнение (закалка), нанесение специальных защитных покрытий, цементация поверхности инструмента.
Инновационность технологии, конкурентные преимущества :
Повышение износостойкости режущего инструмента на 50-80%. Улучшение физико-механических свойств режущего инструмента. Возможность повышать твердость уже закаленных изделий
Упрощение и ускорение производственного процесса по сравнению с традиционными методами закалки и упрочнения инструмента. Возможность осуществлять упрочнение инструмента без применения термообработки. Высокий потенциал автоматизации производственного процесса за счет модульной конструкции установки. Высокая производительность и долгий срок службы батареи за счет уникального алгоритма заряда батареи. Возможность реализации дистанционного управления технологическим процессом для установки оборудования в автоматизированную линию. Низкая потребляемая мощность (2 кВт). Мобильность установки.
Текущее состояние
Описание текущего состояния :
Разработан и изготовлен прототип установки, проведены испытания прототипа в лабораторных условиях.
Интеллектуальная собственность :
| Название документа | Заявка на выдачу патента на изобретение «Магнитно-импульсная установка для выполнения сборочных операций» |
Текущее финансирование (Описание) :
-
Команда проекта
Численность проектной команды :
10
Структура и компетенции команды :
Разработка математических моделей электротехнологических процессов и систем; цифровых двойников оснастки магнитно-импульсных устройств; конструктивного исполнения оснастки и индуктора для магнитно-импульсного ударного воздействия на металлические изделия; зарядных устройств конденсаторных батарей, а также их производство.
Предложение инвестору / партнеру
Необходимые ресурсы для реализации проекта :
5 000 000 руб.
Дорожная карта развития проекта :
| 2023 | 2024 | 2025 |
| Проведение проектных работ по доработке продукта и организация производства | Выход на производственную мощность 12 установок/год | Увеличение объемов выпускаемой продукции; продвижение аутсорсинговых услуг по упрочнению режущего инструмента |
Прикреплённые файлы к проекту :
ЛЭТИ_Магнитно-импульсная установка для упрочнения режущего инструмента.pdf