Thesis /

ROMDOC-THESIS-2016-598

Studii teoretice şi cercetări experimentale privind transferul de căldură în procesul de aşchiere cu viteze mari de aşchiere

Ceau, Gheorghe
2010-02-04

Abstract: Teza de doctorat: Studii teoretice şi cercetări experimentale privind transferul de căldură în procesul de aşchiere cu viteze mari de aşchiere REZUMAT Prezenta teză de doctorat reprezintă o îmbinare a cunoştinţelor din domenii distincte: procesul tehnologic − cu referire la prelucrarea prin aşchiere, tehnica măsurării şi controlului − prin instrumentaţia virtuală LabVIEW şi informatica − reprezentată prin modelarea şi simularea proceselor. Obiectivele tezei se referă la cercetări teoretice şi experimentale privind transferul de căldură în procesul de aşchiere cu viteze mari. În acest scop, s-a analizat influenţa parametrilor regimului de aşchiere (vc, f, ap) asupra temperaturii tăişului şi asupra coeficientului de frecare dintre aşchie şi faţa de degajare a sculei, la strunjirea oţelurilor de calitate Ck 45. S-a adoptat ca strategie a compatibilităţii dintre cele două domenii de cercetare, efectuarea cercetărilor experimentale în domeniul vitezelor de aşchiere, la graniţa domeniului HSC, urmată, pe baza rezultatelor experimentale, de modelarea şi simularea procesului de aşchiere cu viteze mari pentru determinarea temperaturii sculei, a piesei-semifabricat şi a variaţiei coeficientului de frecare în interfaţa aşchie-faţă de degajare sculă. Determinarea experimentală a temperaturii tăişului sculei s-a efectuat folosind metoda de măsurare cu termocuplul natural şi instrumentaţia virtuală din mediul LabVIEW. Valorile pentru parametrii regimului de aşchiere s-au ales la limita superioară a domeniului convenţional de aşchiere, respectând recomandările producătorului de scule şi condiţiile de încadrare într-un program de experimentare factorial. S-a efectuat o analiză calitativă a aşchiilor în corelare cu valorile de temperatură obţinute şi regimurile de aşchiere utilizate. Folosind metoda suprafeţelor de răspuns, s-a determinat modelul analitic al variaţiei temperaturii tăişului în funcţie de parametrii regimului de aşchiere, pe baza căruia s-a analizat tendinţa de creştere a temperaturii de aşchiere pentru valori ale parametrilor regimului de aşchiere din domeniul HSC. În continuare, s-a dezvoltat un model de simulare a procedeului de strunjire cu modulul specializat CUTTING din programul DEFORM 3D. Aplicând metoda inversă de cercetare, pentru valorile de temperaturi obţinute experimental şi valorile calculate ale coeficientului global de transfer de căldură dintre aşchie şi sculă în zona de contact, conform relaţiilor de calcul recomandate în literatura de specialitate, s-au determinat valorile coeficientului de frecare dintre aşchie şi faţa de degajare a sculei pentru fiecare caz. Pe baza valorilor obţinute, s-a analizat influenţa parametrilor regimului de aşchiere asupra coeficientului de frecare şi s-a determinat variaţia acestuia în funcţie de viteza de aşchiere. În final, s-a verificat modelul de simulare pentru valori ale parametrilor regimului de aşchiere din domeniul HSC. Rezultatele obţinute au fost compatibile cu rezultatele obţinute de alţi cercetători în domeniu. În ultimul capitol, s-au prezentat obiectivele de cercetare, contribuţiile personale şi concluziile acestei lucrări. De asemenea, s-au propus direcţii de dezvoltare, ulterioare, ale acestei teme de cercetare. ABSTRACT This doctoral thesis represents a mix of knowledge from different domains: the technological process – referring to the cutting processing, the technique of measurement and control – through the virtual instrumentation LabVIEW and computer science – represented through the modeling and the simulation of the processes. The objectives of the thesis refer to theoretical and experimental research regarding the heat transfer in the high speed cutting process. Therefore, the influence of the parameters of the cutting regime (vc, f, ap) on the temperature of the cutting edge and on the friction coefficient between the chip and the rake face has been analyzed at the turning of the Ck 45 carbon steel. The following strategy for the compatibility between the two domains of research has been adopted: performing the experimental research in high speed cutting, at the boundary of the HSC domain, followed by the modeling and simulation of the high speed cutting process for determining the temperature of the tool, the temperature of the work-piece and the variation of the friction coefficient at the chip-rake interface. The experimental determination of the temperature of the cutting edge of the tool has been carried out using the measurement with the natural termocouple and with the LabVIEW virtual intrumentation. The values for the parametres of the cutting regime have been chosen at the upper limit of the conventional cutting domain, taking into account the recommendations of the tool manufacturer and the conditions of being situated in the factorial experimentation program. A qualitative analysis of the chips, in correlation with the obtained temperature values and the cutting conditions that were used, was carried out. Using the method of the response surfaces, the analytical model of the variation of the temperature of the cutting edge has been determined, depending on the parametres of the cutting regime. Based on the model, the increasing tendency of the cutting edge was analysed, for values of the parametres of the cutting regime from the HSC domain. Further on, a simulated model of the turning process has been developed, with the specialised chapter CUTTING from the DEFORM 3D program. Applying the inverse method of research, for the temperature values that were obtained experimentally and for the calculated values of the global transfer coefficient between the chip and the tool in the contact area, using the mathematical relations recommended in the speciality literature, the values of the friction coefficient between the chip and the rake face of the tool have been determined for each case. Based on the obtained values, the influence of the parametres of the cutting regime on the friction coefficient has been analysed and its variation depending of the cutting speed has been determined. Finally, the simulation model for values of the parametres of the cutting regime from the HSC domain has been verified. The obtained results were compatible with the results that had been obtained by other researchers in the field. In the last chapter, the research objectives, the personal contributions and the conclusions of this paper have been presented. Also, developement directions of this research theme have been proposed.

Keyword(s): Aşchiere -- Prelucrare mecanică -- Teză de doctorat ; Termocinetică -- Teze
OPAC: See record in BC-UPB Web OPAC
Full Text: see files

Notices similaires

 

Les utilisateurs qui ont vu cette page ont aussi vu:

(256)  Optimizarea conceptuală şi operaţională a instalaţiilor chimice multiscop - Voinescu, Sorin - ROMDOC-BC_UPB-THESIS-2003-000000054 (254)  Tehnologiile informării şi comunicării : suport de curs - Curta, Olimpia - ROMDOC-BOOK-2007-005 (250)  Managementul congestiilor în sistemele electroenergetice în prezenţa surselor regenerabile - Boambă, Claudia-Elena - ROMDOC-THESIS-2021-2325 (244)  Cercetări privind monitorizarea, diagnosticarea şi modelarea generatoarelor sincrone din centralele electrice - Catrinoiu, Mircea - ROMDOC-THESIS-2017-1371 (243)  Scientific bulletin Series B: Chemistry and Materials - ROMDOC-Journal-2007-002

 

Évaluer ce document:

Soyez le premier à noter ce document

Discuter ce document:

Commencer la discussion sur n'importe quel aspect de ce document.