рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Теплота и тепловой баланс при резании

Теплота и тепловой баланс при резании - раздел Высокие технологии, Теория резания материалов, ее назначение и роль в совершенствовании технологических процессов. Цели и задачи теории резания Экспериментами Установлено, Что При Резании Конструкционных Материалов Более ...

Экспериментами установлено, что при резании конструкционных материалов более 99,5% работы резания переходят в тепло. Количество тепла, выделяющегося в процессе резания, определяется по формуле:

, (15.1)

где Pz- тангенциальная составляющая силы резания;

u- скорость резания.

Эта теплота образуется в следующих очагах (рис. 15.1): в плоскости деформации Qд; 2) в приконтактных областях инструмента со стружкой QТП; 3) в приконтактных областях инструмента с заготовкой QТЗ. Теплота расходуется на нагрев стружки Qc, нагрев заготовки Qз, нагрев инструмента Qи, нагрев окружающей среды Qо. Уравнение, связывающее образующуюся теплоту с расходной, называется уравнением теплового баланса:

(15.2)

При обработке конструкционных материалов величины составляющих теплоты, входящих в уравнение (15.2), по отношению к общему количеству теплоты колеблются в следующих пределах:Qд=(60…90%)Q; QТП=(20…30%)Q; QТЗ=(5…10%)Q; Qc=(60…90%)Q; QЗ=(30…60%)Q; Qи=(5…15%)Q; Q0=(2…3%)Q.

Как видно из этих соотношений, количество тепла, выделяемого в зоне деформации наибольшее, так как в этой зоне совершается основная работа резания. Образуемое тепло в большей части расходуется на нагрев стружки, что связано, прежде всего, с более высокой теплопроводностью материала заготовки по сравнению с инструментальным материалом и малыми объемами стружки. Однако температура на передней поверхности лезвия инструмента высока и примерно равна температуре стружки.

Рис. 15.1. Схема очагов образования теплоты при резании


50. Температурное поле и контактные температуры.

В твердых телах энергию частиц вещества характеризует такой параметр, как температура. Если в твердом теле распространяется тепло, то температура в различных точках тела с координатами (x, y, z) и в разное время t описывается выражением q = f(x, y, z, t). Совокупность значений температур в различных точках тела в данный момент времени называется температурным полем. Если температура зависит от длительности нагрева или охлаждения, то для этого поля характерен неустановившийся теплообмен, и температурное поле называется нестационарным. И наоборот, если температура не изменяется, то поле называется стационарным, а теплообмен - установившимся. При анализе тепловых процессов в технологических системах часто приходится встречаться с так называемым квазистационарным температурным полем ("квази" - как бы). Например, температурное поле от движущегося источника тепла в неподвижной системе координат будет нестационарным, т.е.. Если рассматривать температурное поле в движущейся системе координат, связанной с источником теплоты, то оно будет якобы (квази) стационарным, так как не меняется, перемещаясь вместе с источником теплоты.

Если температура является функцией трех координат, то температурное поле называется трехмерным, если двух - двухмерным или плоским. Соединив точки в теле с одинаковой температурой, получим изотермические поверхности или поверхности равных температур. Сечение изотермической поверхности плоскостью дает семейство изотермических линий - изотерм (рис.13.2). При переходе от одной изотермы к другой температура в теле изменяется, причем наибольший перепад на единицу длины имеет место по направлению нормали к данной изотерме в данной точке. Этот перепад характеризуется величиной , а предел этого отношения называется градиентом температуры: (13.1)

Рис. 13.2. Изотермы и градиент температур

Градиент температуры характеризует интенсивность изменения температуры внутри тела и является векторной величиной, направленной по нормали в сторону возрастания температуры.

Ж.-Б Фурье высказал гипотезу о том, что количество теплоты dQ, проходящей через изотермическую поверхность площадью dF за время dt пропорционально градиенту температур (рис. 13.3): .

Рис. 13.3. Элемент изотермической поверхности и тепловой поток

Количество теплоты, проходящей через единицу площади изотермической поверхности в единицу времени (плотность теплового потока), определяется соотношением:

, (13.2)

где l- коэффициент теплопроводности, выражающий количество теплоты проходящей в единицу времени через единицу площади при градиенте температуры в один градус на единицу длины.

Коэффициент теплопроводности характеризует способность данного материала проводить теплоту и зависит от состава вещества, его структуры, плотности, влажности и температуры. Знак минус в формуле (13.2) показывает, что вектор теплового потока направлен в сторону обратную направлению вектора gradq. Выражением (13.2) обычно представляют основной закон теплопроводности или закон Фурье, утверждающий, что плотность теплового потока прямо пропорциональна градиенту температуры.


– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Теория резания материалов, ее назначение и роль в совершенствовании технологических процессов. Цели и задачи теории резания

Машиностроение является ключевой отраслью промышленности так как без использования его возможностей по изготовлению необходимых деталей изделий.. современные тенденции развития машиностроения связанные с автоматизацией..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Теплота и тепловой баланс при резании

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Теория резания материалов, ее назначение и роль в совершенствовании технологических процессов. Цели и задачи теории резания
Теорией резания называется совокупность теоретических представлений о природе и основных физических закономерностях деформирования срезаемого слоя и стружкообразования, изнашивания режущего

Историческое развитие теории и практики резания
Исследования основных вопросов теории резания и ее развития охватывают определенный исторический период. Это, прежде всего, 1100 г. – Теофилус Пресбатер (Германия): дал описание способов раб

Кинематика резания. Движение резания и составляющие его элементы. Количественные характеристики элементарных движений в процессе резания.
Движение резания количественно характеризуется скоростью. Скоростью резания u называется скорость перемещения точек режущей кромки в движении резания. Скорость главного движения u

Строгально-долбежные виды обработки резанием, их кинематические особенности, разновидности, назначение и область применения
К поступательным видам обработки относятся строгальные, долбежные и протяжные виды обработки. Строгание и долбление – обрабо

Токарные виды обработки резанием, их кинематические особенности, разновидности, назначение и область применения
Точение – лезвийная обработка с вращательным главным движением резания и возможностью изменения радиуса его траектории. Это наиболее универсальный и широко применяемый вид обработки резанием

Фрезерные виды обработки резанием, их кинематические особенности, разновидности, назначение и область применения
Фрезерование – лезвийная обработка с вращательным главным движением резания при постоянном радиусе его траектории, сообщаемым инструменту, и хотя бы одним движением подачи, направленным перп

Протяжные виды обработки резанием, их кинематические особенности, разновидности, назначение и область применения
Протягивание – обработка многолезвийным инструментом с поступательным главным движением резания, распространяемая на всю обрабатываемую поверхность без движения подачи. Срезание припуска осу

Резьбонарезные виды обработки резанием, их кинематические особенности, разновидности, назначение и область применения
Резьбонарезание осуществляется по любой кинематической схеме лезвийным инструментом (резцом, метчиком, плашкой, фрезой, гребенкой и т.д.), абразивным инструментом (одно- и многониточными кру

Зуборезные виды обработки резанием, их кинематические особенности, разновидности, назначение и область применения
Зубонарезание может осуществляться по методу копирования и методу обкатки. При первом способе обработки профиль инструмента (см. рис. 2.6, а, б) определяется профилем впадины нарезаемого кол

Абразивные виды обработки резанием, их кинематические особенности, разновидности, назначение и область применения
К видам абразивной обработки относятся: круглое и внутреннее шлифование (см. рис.2.7, а, б), плоское шлифование периферией и торцом круга (см. рис.2.7, в, г), бесцентровое шлифование (см. ри

Требования, предъявляемые к инструментальным материалам. Виды инструментальных материалов
Большое влияние на процесс резания и достижение высокой производительности обработки оказывает материал режущего лезвия инструмента (инструментальный материал). В этой связи к инструментальн

Быстрорежущие инструментальные стали, их состав, принцип маркирования, основные марки, свойства и применение
Быстрорежущие стали обладают более высокими режущими свойствами, чем вышерассмотренные. Имеют твердость 63…65HRCэ, красностойкость qт = 600-7200С и позволяют

Минералокерамика и керметы, их состав, основные марки, свойства и применение
Минералокерамика выпускается в виде пластин белого, светло-желтого и черного цвета высокой твердости (90…94 HRA), теплостойкости (до 12000С) и износостойкости, превосходящей тверд

Алмаз и его заменители (искусственный алмаз и сверхтвердые материалы), основные марки, свойства и применение
Широкое распространение получили сверхтвердые материалы на основе алмаза и нитрида бора. Природный алмаз (А) имеет высокую твердость и прочность (s=2000МПа), теплопроводность и низкий

Абразивные материалы, их виды, маркировка, свойства и применение
Отдельную группу инструментальных материалов составляют абразивные материалы для абразивных инструментов. К ним относятся: электрокорунд, карбид кремния, карбид бора, алмаз, кубический нитри

ОСНОВНЫЕ СЛУЧАИ ИЗМЕНЕНИЯ УГЛОВ ЛЕЗВИЯ
Рабочие углы лезвия в некоторых случаях отличаются от углов инструмента, рассматриваемого как геометрическое тело. Эти изменения углов необходимо учитывать при заточке и эксплуатации инструмента.

Нарост при резании, сущность явления, динамика нароста, положительная и отрицательная роль нароста, влияние условий обработки на наростообразование
При резании большинства конструкционных материалов возникает явление, называемое наростообразованием. Нарост - это часть материала заготовки, образующаяся в застойной зоне и связанная с пове

Усадка стружки, коэффициенты усадки, зависимость усадки от переднего угла и прочих условий обработки
Пластическая деформация срезаемого слоя характеризуется углом сдвига b1, усадкой стружки и относительным сдвигом e. Усадка стружки - это изменение геометрических размеров

Методы определения усадки стружки, весовой метод
Из существующих методов экспериментального определения показателей деформации срезаемого слоя можно выделить два наиболее простых и распространенных - это метод измерения параметров стружки

Относительный сдвиг, связь относительного сдвига с передним углом и углом скалывания и коэффициентом усадки стружки
Более полно и точно деформацию срезаемого слоя по сравнению с коэффициентами Ka, Kb, Kl отражает относительный сдвиг e. Сдвиг (рис. 8.4,а) - это вид д

Напряженное состояние зоны резания
КОНТАКТНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ РЕЗАНИИ Процессы, происходящие на контактных поверхностях лезвия инструмента, заготовки и стружки, вследствие высоких скоростей деформации срезаемого слоя, давления

Формулы для расчета силы резания через удельную силу резания
Для определения силы резания часто используется ее зависимость от площади сечения срезаемого слоя, как определяющей нагрузочной характеристики, и удельной силы резания:

Вывод формулы силы резания на базе теории пластического сжатия
Расчет силы резания на основе теории пластического сжатия Расчет основан на физическом законе политропного сжатия, согласно которому (рис. 11.2.):

Аппаратура для измерения силы резания (динамометры).
Аппаратура, предназначенная для измерения силы резания, называется динамометрами. По количеству измеряемых составляющих силы резания динамометры делятся на одно-, двух-, и трехкомпонентные; по прин

Вибрации при резании. Вынужденные колебания и автоколебания.
В процессе резания в элементах системы резания могут возникать колебания, называемыми вибрациями. Наблюдаются два основных вида колебаний: вынужденные и самовозбуждающиеся или авто

ЗАВИСИМОСТЬ ЧАСТОТЫ И АМПЛИТУДЫ КОЛЕБАНИЙ
ОТ УСЛОВИЙ ОБРАБОТКИ Автоколебания характеризуются постоянством частоты и переменностью амплитуды. На амплитуду колебаний оказывает влияние ряд факторов. С увеличением толщины срезаемого с

Основные виды теплообмена
В связи с постоянным обновлением марок конструкционных материалов, повышением требований к качеству деталей машин и интенсификацией режимов обработки на первый план выходят вопросы, связанные с теп

Тепловые потоки в зоне резания.
В зоне резания тепловые потоки от источников теплообразования устремляются в стружку, инструмент и заготовку (рис. 15.2, а). При этом стружка и поверхностные слои заготовки оказываются под одноврем

Методы измерения температуры резания.
Методы определения температуры делятся на косвенные и прямые. К косвенным относятся методы оценки значений температуры по некоторым её косвенным проявлениям. Например, по изменению составляю

Температурные деформации станка, заготовки и инструмента.
Для упрощения решения задачи об оценке влияния температурных деформаций на точность обработки обычно рассматривают два периода в работе станка: от начала пуска станка до достижения теплового равнов

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ ИНСТРУМЕНТА
Температурные деформации, например, резца проявляются в его удлинении, которое можно определять по формуле: , где С - постоянный ко

Адгезионно-диффузионное изнашивание, его физическая сущность, зависимость от условий обработки.
Адгезионно–диффузионное изнашивание - это два вида изнашивания (адгезионное и диффузионное), объединённых одновременным воздействием на инструмент в процессе резания. Адгезией назыв

Характер износа различных инструментов
Износ инструмента проявляется в виде лунки на его передней поверхности, фаски на задней поверхности и радиуса закругления режущей кромки. Образование лунки на передней поверхности и её последующее

Критерии износа режущих инструментов и их использование
При эксплуатации инструмента по мере его изнашивания наступает такой момент, когда дальнейшее резание инструментом должно быть прекращено, а инструмент отправлен на переточку. Работоспособное со

Влияние на стойкость элементов режима резания, геометрия лезвия.
Наибольшее влияние на стойкость Т оказывает скорость резания u, затем подача S и глубина резания t через повышение температуры. Из этого следует, что нужно стремиться работать с большим отношением

Влияние на качество обработки режимов резания и геометрических параметров инструмента
Наибольшее влияние на качество обработки оказывают режимы резания и геометрические параметры инструмента. Основные причины образования шероховатости поверхности: 1) геометрия и кинематика процесса

Регулирование системы резания путем воздействия на поверхностные явления смазочно-охлаждающими средствами (СОС). Основные разновидности СОС.
Интенсификация процессов металлообработки потребовала применения специальных средств для отвода из зоны резания теплоты, стружки и мелких частиц, образующихся при резании, а также снижения сил трен

Смазочно-охлаждающие жидкости и способы их подачи в зону резания
СОЖ подразделяют на три группы: 1) минеральные масла различной вязкости с добавлением присадок - антифрикционных, противозадирных, смазывающих, антипенных, антикоррозийных, бактерицидных;

Комбинированные виды обработки резанием с дополнительным механическим и тепловым воздействием.
Виды комбинированной обработки резанием классифицируют по таким признакам как схема формообразования (кинематическая схема резания); вид энергии и способ ее подвода; вид физико-химического воздейст

Структура системы резания. Взаимосвязь явлений при обработке резанием.
Целью обработки материалов резанием является получение на заготовке новых поверхностей с заданными характеристиками ее качества. Этот результат достигается путем упругой и пластической деформации с

ВЗАИМОСВЯЗЬ ЯВЛЕНИЙ ПРИ ОБРАБОТКЕ РЕЗАНИЕМ
Взаимосвязь физических явлений в процессе резания можно наглядно проследить при сопоставлении выходных характеристик системы резания. Из параметров, оказывающих наиболее сильное влияние на выходные

Определение Рационального режима резания
Аналитический метод определения рационального режима резания основан на определении глубины резания t, подачи S и скорости резания u по таким ограничениям, как прочность механизмов станка, прочност

Расчет режима резания при многоинструментальной обработке
Примерами многоинструментальной обработки могут служить работы, выполняемые на токарных автоматах и полуавтоматах, обработка отверстий с помощью многошпиндельных сверлильных головок, одновременное

Особенности резания при абразивной обработке.
Особенности абразивной обработки рассмотрим на примере шлифования. Шлифование - это процесс обработки поверхностей детали, осуществляемый зёрнами абразивного, алмазного или эльборов

Особенности резания жаропрочных и нержавеющих сталей и сплавов
Существующие марки жаропрочных и нержавеющих сталей и сплавов подразделяют по следующим группам: 1) теплостойкие хромистые, хромоникелевые и хромомолибденовые стали перлитного, мартенситно

ОБРАБАТЫВАЕМОСТЬ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
Алюминиевые сплавы с точки зрения обрабатываемости разделяют на три группы: 1) низкой твёрдости, имеющие склонность к налипанию (дюралюминий); 2) более высокой твёрдости, не налип

Особенности обработки композиционных полимерных материалов и пластмасс
По обрабатываемости волокнистые композиционные полимерные материалы (ВКПМ) делят на: 1) пластмассы с волокнистым наполнителем; 2) стеклопластики; 3) органопластики; 4) боропластики; 5) углепластики

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги