Исследование динамики ВЧ-электротермического воздействия на полимерные и композитные материалы разной степени полярности

Целью проекта является разработка физико-математических основ для создания автоматизированной технологии ВЧ-нагрева с целью сушки, сварки, пайки и восстановления изделий из полимерных и композитных материалов, используемых взамен цветных металлов и нержавеющих сталей в силовых подшипниковых узлах транспортного машиностроения (буксовые узлы подвижного состава РЖД), позволяющей повысить качество, снизить массо-габаритные В существующих аналогах реализован принцип регулирования технологическим процессом нагрева путем управления мощностью конвективного или высокочастотного нагрева только по времени воздействия. При этом температура обрабатываемого элемента в местах соединения, нагрева или восстановления не контролируется. Недостатком известных реализованных способов является возможность появления значительной разницы температур частей разогретых элементов, превышающей допустимые значения. Это усугубляется еще и тем фактом, что температурный интервал от момента расплава, ряда полимерных материалов, до момента деструкции материала составляет всего 3-5 градусов. Кроме того, выдержка обрабатываемых изделий в этих аналогах производится вручную. В ФГБОУ ВО "Сибирский государственный аэрокосмический университете им. акад. М. Ф. Решетнева" и "Иркутский государственный университет путей сообщения" проводятся исследования новой технологии электротермии, в которой будет реализован новый принцип управления режимом обработки, предусматривающий контроль и программное управление температурой и динамикой нагрева элементов обработки или соединения за счет управления мощностью высокочастотного генератора с помощью управляемого электропривода манипулятора, перемещающего управляющий элемент (переменный конденсатор) и изменением расстояния от электрода до изделия используя, разработанную методику изготовления высокопотенциального электрода. При этом будет реализована принципиально новая структурная схема управления с расчетным контролем температур, по динамике рабочего тока генератора, позволяющая управлять процессом электротермического нагрева, предотвращать недогрев и деструкцию обрабатываемых изделий. Позиционирование управляющего конденсатора будет проводиться автоматически. Для обеспечения устойчивости регулирования такой системы потребуется введение корректирующих обратных связей, исследование и математическое моделирование системы на ЭВМ. Внедрение на производстве предприятий машиностроения технологии ВЧ-обработки (сварки, сушки, восстановления) элементов распределительных систем подшипников позволит улучшить их характеристики (прочностные), до 20 % снизить количество остановок, сократить затраты на изготовление в 2–2,5 раза, по сравнению с литыми аналогами. Более того появляется возможность контроля и восстановления полимерных сепараторов подшипниковых узлов без их снятия и разбора. Возможность использования данных технологий позволит сократить время на диагностику что даст возможность использовать тонкостенные сепараторы и в других отраслях промышленности. Применение тонкостенных сепараторов в составе конструкции подшипникового узла позволяет сократить расстояния между элементами качения, размещая их при этом более компактно. Это, в свою очередь, позволяет снизить габариты и массу подшипника на 15-20 %, либо увеличить долговечность узла при заданном ограничении по массе. Технологические процессы ВЧ-обработки занимают ведущее место во многих отраслях промышленности. Совершенствование технологических процессов электротермии является определяющим фактором обеспечения высокого качества выпускаемой продукции и повышения производительности труда.