Наука и жизнь

Целью работы является исследование процесса индукционного нагрева мелкогабаритных деталей в зазоре магнитопровода, выявление основных закономерностей, поиск возможных практических применений явления нагрева деталей в зазоре магнитопровода, а также разработка конструкции индукционного нагревательного  устройства  на магнитопроводе.

Актуальность работы обусловлена насущными потребностями радиоэлектронной промышленности в усовершенствовании морально и физически устаревших комплексов индукционного нагрева металлов. В докладе приводятся результаты моделирования электромагнитного поля при пайке шариков припоя индукционным нагревом в зазоре магнитопровода.

При индукционной пайке деталей ЭМ важно выбрать оптимальные параметры технологического процесса пайки, при этом параметры пайки (скорость, величина нагрева) можно контролировать изменением зазора магнитопровода, частоты генератора тока, положением детали в зазоре магнитопровода и т.д. Моделирование проведено в ПО Comsol Multiphysics 4.3

Установка индукционного нагрева представляет собой катушки намотанные на незамкнутом магнитопроводе (рис.1.а).

Измерения проводятся для трех шариков припоя. Один – в центре подложки, второй на удалении 3 мм, и третий на удалении 4 мм от центрального шарика припоя (рис. 1,б).

а                                                                                                         б

Рис. 1. Модель нагрева припоя в зазоре магнитопровода: а –  модель индукционного устройства, б – распределение электромагнитного поля в шарике припоя

Моделирование выполнено для трех частот: 110, 220, 330 кГц. В качестве критерия оптимизации выбрана величина электромагнитных потерь. Результаты моделирования электромагнитных потерь в шарике припоя приведены на рис. 2.

Рис. 2.  Зависимости распределения  электромагнитных потерь  для различных частот в центральном шарике припоя  (1 – 110 кГц, 2 – 220 кГц, 3 –  330 кГц)

Таким образом, в результате моделирования  установлено, что индукционный нагрев в зазоре магнитопровода  позволяет проводить эффективную селективную пайку шариков припоя. Изменение частоты оказывает существенное влияние на величину электромагнитных потерь, разница составила до 80% от максимума потерь при 110 кГц. Изменение частоты позволяет контролировать процесс нагрева в широких пределах.

Авторы:

Левин В.Г.

Ланин В. Л. − д. т. н., профессор

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники

Расточная головка предназначена для расточки изношенных отверстий в шарнирных соединениях автотракторной техники (погрузчики, краны, экскаваторы). При большом зазоре в шарнирных соединениях происходит поломка пальца или стрелы экскаватора. С помощью расточной головки можно обработать глухие и сквозные отверстия непосредственно на рабочем месте. Для этого в изношенное отверстие вводится шпиндельный узел. С другой стороны в шпиндель вворачивается державка с инструментом (резцом). Шпиндель и державка с резцом приводится во вращение от отрезной машинки через редуктор. Перемещение инструмента в осевом направлении осуществляется через винтовую передачу рукояткой.

Статус прав интеллектуальной собственности: удостоверение на рационализаторское предложение №579 от 01.03.2012, выданное УО «Барановичский государственный профессиональный лицей машиностроения».

Когда вам трудно, оглянитесь на прошлые испытания, и вы увидите как они были полезны для вас.

Чтобы правильно и с умом преодолевать все трудности стоит обратить внимание на материалы, которые идут по каббала тв, там вам расскажут о том, что все невзгоды стоит воспринимать как испытания, весьма полезные для вас самих.

Авторы: Дежко Николай Сергеевич – мастер производственного обучения, Демидкевич Константин Мечиславович – мастер производственного обучения, Поздняков Петр Алексеевич – мастер производственного обучения УО «Барановичский государственный профессиональный лицей машиностроения».

Адрес: 225320, Брестская обл., г. Барановичи, ул. Королика, 4.

Тел.: 8 (01643) 41-51-89.

Таблетка натрия алендроната изобретена специалистами из Витебского государственного ордена Дружбы народов медицинского университета (патент Республики Беларусь на изобретение №16298, МПК (2006.01): A61K31/663, A61K9/20, A61P19/10; авторы изобретения: В.Кугач, А.Хоменко, С.Ржеусский; заявитель и патентообладатель: упомянутое выше Учреждение образования). Данная таблетка является отечественным аналогом импортных препаратов антиостеопоротического действия.

Авторами поясняется, что натрия алендронат, входящий в состав дорогостоящих импортных препаратов, таких, например, как «Аленотоп» (Хорватия), «Осталон» (Польша), «Остеотаб» (Палестина), «Фосамакс» (Италия), «Экосис» (Португалия), «Алемакс» (Румыния), является представителем группы бисфосфонатов второго поколения. Он действует как мощный специфический ингибитор остеокластиндуцированной резорбции костной ткани, нормализирующий скорость перестройки кости.

Предложенная таблетка включает в свой состав натрия алендронат, лактозу, микрокристаллическую целлюлозу, картофельный крахмал сорта «Экстра» и магния стеарат. При ее изготовлении часть картофельного крахмала используется в виде 5 %-ного водного раствора (в качестве связывающего компонента), а другая часть — в порошкообразном виде (в качестве разрыхляющего компонента).

Качество полученных таблеток подтверждено исследованием стандартных показателей, указанных в проекте фармакопейной статьи. Кроме этого, были проведены исследования на животных, которые подтвердили эффективность действия состава запатентованной таблетки для лечения остеопороза.

Прототип камеры, которая в будущем по возможностям захвата и обработки изображений в миллион раз превзойдет человеческое зрение, собирают специалисты DARPA.  Речь идет о разработке камеры, способной в будущем создавать петапиксельные изображения.

Сборка новых прототипов камер AWARE 2 и AWARE-10 вскоре будет закончена. Это 5- и 10-гигапиксельные фотокамеры, которые обладают большим полем зрения и возможностью одновременной идентификации множества предметов. По этим параметрам они в 30−50 раз превзойдут человеческое зрение.

AWARE 2 − это массив из 98 14-мегапиксельных микрокамер общим разрешением 1,4 гигапикселя, которые образуют фотокамеру с полем зрения 120х40 градусов и способную вести съемку с частотой 10 кадров в секунду. Каждая микрокамера может делать снимки разрешением 4384×3288 пикселей, а вся фотокамера может создавать композитные снимки с разрешением 63000×18000 пикселей.

Уникальные возможности камеры обеспечиваются ее оригинальной конструкцией: свет из объектива падает не на плоскую матрицу, а на внутреннюю часть полусферы, где размещены миниатюрные фотокамеры, что позволяет снимать панорамные снимки высокого разрешения. В будущем подобные камеры планируется устанавливать на военные самолеты и роботы, что позволит наблюдать за обширным пространством и одновременно увеличивать масштаб выбранного участка. Для того чтобы понять преимущество новой техники, представьте, что камера AWARE позволяет распознать лица половины людей на футбольном стадионе.

И хотя угловое разрешение фотокамер ограничено атмосферными эффектами, возможно создание фото- и видеокамер, которые будут снимать фото и видео с зумом до 30−50 крат. Если такие видеокамеры использовать, например, при съемке спортивных мероприятий, то телезрители смогут самостоятельно увеличить интересующую их часть телевизионной картинки и смотреть видео высокого разрешения. Фактически, камеры AWARE отменяют понятие смена плана – зритель сам может выбрать, смотреть панораму или крупный план.

Разумеется, сообщает CNews.ru, подобные возможности потребуют мощных каналов связи, способных пропускать огромное количество информации.

Устройство, позволяющее людям, борющимся с лишним весом, моментально узнать количество калорий, от которых им удалось избавиться, разработали ученые Японии. Предложенный ими метод основан на анализе дыхания человека, совершающего физические упражнения.

Исследования показали, что одной из главных трудностей, с которыми сталкиваются люди, пытающиеся сбросить вес, является отсутствие постоянной обратной связи. Как правило, человек может наблюдать изменения в собственном организме только спустя несколько дней интенсивных тренировок.

«Если бы все худеющие могли постоянно следить за своим прогрессом, это позитивным образом отразилось бы на их мотивации, а значит, привело бы к более серьезным результатам», – утверждают японские ученые.

Один из способов, позволяющих отслеживать число сброшенных калорий, заключается в измерении количества ацетона в выдохе. Когда жир сжигается в организме, одним из продуктов его распада является ацетон. Он попадает в кровь, а затем выводится из организма.

До недавнего времени, сообщает Popmech.ru, ссылаясь на phys.org, измерения количества ацетона, выдыхаемого человеком, требовали дорогого лабораторного оборудования, однако японским специалистам, судя по всему, удалось решить эту проблему. Устройство, разработанное учеными, состоит из двух частей: трубки, в которую нужно дышать, и мембраны, считывающей количество выдыхаемого ацетона. Данные о числе сожженных калорий вместе с воодушевляющими сообщениями выводятся на экран смартфона.

Чтобы предвидеть появление песчаных пылевых бурь, чтобы противостоять им, необходимо лучше понимать механизмы их возникновения и действия. Однако компьютерное моделирование поведения многих миллионов частиц под действием переменчивых потоков ветра лежит далеко за пределами возможностей самой мощной вычислительной техники. Поэтому до сих пор все подобные работы проводились с массой серьезных упрощений и допущений, усложняясь лишь понемногу, по мере роста вычислительных сил. И они позволили обнаружить определенную структуру даже в столь хаотическом внешне процессе, как пылевая буря.

Слой песчинок в пределах нескольких сантиметров выше земли составляют частицы-«рептоны» (repton), движущиеся в направлении ветра. Некоторые песчинки-«сальтоны» (salton) вылетают высоко над этим слоем, они движутся намного быстрее и успевают пройти между столкновениями большее расстояние: скорость ветра бури с высотой увеличивается. Однако до сих пор оставалось неясным, отчего одни частицы становятся высотными «сальтонами», а другие  – «рептонами».

Чтобы выяснить это, еще два года назад швейцарские ученые предложили модель, которая должна позволить проследить траекторию каждой песчинки, меняя различные параметры. Пока что с ее помощью удалось просчитать поведение лишь 4000 частиц – это заметно меньше обычной пылевой бури, но позволяет достичь не столь далекого от реальности уровня сложности. В своей работе ученые сосредоточились на том, как проходят столкновения между частичками, поднятыми в воздух, и как эти столкновения влияют на силу и скорость бури.

Ожидалось, что столкновения летящих пылинок должны рассеивать энергию бури, замедлять и ослаблять ее. Однако результаты оказались противоположными: увеличивая интенсивность столкновений в своей модели, авторы получали все более мощный поток песчинок через заданную область. В некоторых случаях сила такой «теоретической бури» возрастала при этом примерно вдвое! Поначалу ученым показалось, что где-то появилась ошибка, однако найти ее не удалось – зато вскоре происходящему было найдено понятное объяснение.

Авторы полагают, пишет Popmech.ru в корреспонденции, подготовленной по публикации в ScienceNOW, что с началом бури сильный ветер поднимает некоторые пылинки с земли. Вскоре они врезаются обратно в землю, в «мягкое ложе» медленно движущихся частиц, «разбрызгивая» их и поднимая в воздух. В некоторых случаях с такой поднимающейся частицей сталкивается быстрая песчинка, движущаяся вниз. Она отлетает обратно, получая дополнительную скорость и силу – так рождаются те самые быстродвижущиеся «сальтоны». С каждым разом и каждым новым столкновением их становится все больше, они поднимаются все быстрее и выше – этот процесс получает положительную обратную связь, усиливая бурю.

От стресса не застрахованы ни пессимисты, ни оптимисты, но почему вторые справляются с ним легче? Ученые Университета Карнеги-Меллон (США) выяснили это.

В эксперименте приняли участие 135 пожилых людей в возрасте от 60 и выше. В течение шести лет за ними вели наблюдение врачи, и пять раз в день собирали слюну на анализ для того, чтобы проследить, как меняется уровень кортизола в организме. Как известно, кортизол — гормон, вырабатываемый в момент стресса как реакция на него, а у пожилых людей, чья жизнь связана с большим количеством стрессовых моментов, обусловленных возрастными проблемами, уровень кортизола имеет тенденцию к повышению.

Участников эксперимента просили самих давать оценку уровня стресса, которому они подвергаются ежедневно, а также оценивать как пессимистическое или оптимистическое свое отношение к обстоятельствам, с которыми они сталкиваются. Для каждого участника по полученным данным был определен примерный средний уровень стресса. Отталкиваясь от среднего уровня стресса — он зависит от индивидуальных особенностей восприятия и будет разным для каждого, — ученые, сравнивая эти данные с уровнем кортизола, смогли определить, как организм на уровне гормонов реагировал на стресс.

Как объясняют сами врачи, для кого-то и поход в овощную лавку воскресным утром может быть стрессовой ситуацией. Именно поэтому важно было понять, как каждый оценивает для себя ситуацию и измеряет уровень стресса. Поэтому так важно было делать постоянные замеры кортизола и вести дневник наблюдений за настроением участников.

Результаты эксперимента, опубликованные в журнале Health Psychology, показали, что у пессимистов базовый уровень кортизола постоянно повышен по сравнению с оптимистически настроенными людьми. При попадании в ситуацию, которая является стрессовой для индивидуума, уровень кортизола повышается еще сильнее, и привести его в норму становится значительно труднее. Это в свою очередь, ведет к резким скачкам артериального давления и другим изменениям, которые сказываются на здоровье.

Однако, пишет Detalimira.com, есть еще один момент в исследовании: не смотря на то, что эксперимент доказал зависимость между отношением к жизни и реакцией организма на стресс, у тех оптимистов, жизнь которых полна стрессовых ситуаций, уровень кортизола по утрам сразу после пробуждения был чрезвычайно высоким, а в течение дня он снижался. У ученых нет однозначного объяснения этому явлению. Однако, по мнению руководителя исследовательской группы, кандидата наук в области клинической психологии университета Карнеги-Меллон Джоель Джобин, это объясняется тем, что гормон кортизол нельзя характеризовать только как «плохой» или «хороший» для организма. Помимо того, что это «гормон стресса», его еще можно назвать гормоном «вставай и делай» — его выработка может резко повышаться в случае, когда мы сильно сфокусированы на задаче и ее выполнении. То есть по сути это гормон, в том числе целеустремленности. И в этом случае его высокий уровень по утрам у оптимистов становится понятен.

Рис. 1. Медогонка в рабочем положении.

Медогонка содержит ротор, две спаренные рамы, соединённые по центрам с возможностью свободного вращения относительно друг друга.
По центру соединения рам проходит ось ротора. Перпендикулярно оси, крепятся кассетодержатели, на которые навешиваются полые кассеты снабжённые крышками, для размещения рамок или полурамок. Нижняя часть оси ротора опирается на подпятник, верхняя часть удерживается подшипником, а на конце её крепится шкив.
Ротор приводится в движение вручную или электроприводом в разные стороны. По окончании откачки, рамки вынимаются из кассет, потом отделяются легкосъемные кассеты и мёд сливается в тару. Процесс повторяется в зависимости от наличия обрабатываемых рамок.
Медогонка имеет явные преимущества: лёгкая, малогабаритная, простая в изготовлении и эксплуатации, удобная при хранении и перевозке.

more_horiz Читать полностью

В работе рассмотрены методы сварки аустенитных сталей типа 18-10. Предложен новый эффективный способ сварки с применением сжатой пламенной дуги в автоматическом режиме, позволяющий осуществлять сварку металла толщиной 5 мм за один проход.

Проведены исследования дефектов образующихся при сварке, анализ дефектов, причины образования дефектов. Установлен оптимальный уровень качества сварных соединений по дефектности и даны рекомендации по сварке стали 08Х18Н10Т сжатой плазменной дугой.

4. Выбор способа сварки

Способы сварки (Таблица 1) не удовлетворяли производство по условиям работы, качеству и производительности. Необходимо было изыскать более прогрессивный способ формирования сварного соединения с высоким качеством и оптимальной производительностью (подготовительные, сборочные и сварочные работы составляют более 60% общего времени изготовления контейнера, весьма трудоемкий процесс исправления дефектности сварных швов).

На основании исследования практических схем сварки установлено что применительно к конструкции ответственных контейнеров, наиболее эффективным может быть способ, обеспечиваемый высокотемпературной сварочной плазмой с применением автоматической сварки и стабилизации процессов.

Главная проблема выбора режимов сварки – предотвращение горячих трещин и других опасных дефектов сварки; установление оптимальной силы сварочного тока, напряжения на дуге, скорости сварки и защиты расплавленного металла шва, правильного выбора сварочных материалов, оборудования и др.

При установлении режимов сварки следует обеспечивать такие условия, чтобы доля участия основного металла в шве была минимальной. Необходимо обеспечивать оптимально высокую скорость охлаждения металла в области критических температур (500–800°С).

5. Сварка контейнеров из стали 08Х18Н10Т

Способы сварки, плазмообразующие и защитные газы, режимы, материалы, разделка кромок и др. применяли впервые на СЗАО «Осиповичский вагоностроительный завод». Продольные и кольцевые швы контейнеров, в соответствии с рекомендациями, выполняли автоматической сваркой с использованием сварочной плазмы.

Для сварки продольных швов используют установку SAF (Франция).

Сварочная установка SAF состоит из станины для фиксирования и плотного прижатия между собой свариваемых кромок, передвижного портала для перемещения сварочной плазменной головки SP-6 и сварочной головки для TIG сварки (в нашем случае сварка TIG не используется), механизма подачи сварочной проволоки диаметром 1.2мм в зону сварки, источников питания Nertinox TN500, пульта управления с системой видеонаблюдения.

Для сварки применяют проволоку марки 316Lsi, обеспечивающую получение бездефектного металла шва (аналог проволоки СВ-06Х19Н9Т и СВ-08Х20Н9Г7Т).

В процессе плазменной сварки продольных швов царг цистерны контейнера применяют следующие газы: для образования плазменной дуги – смесь аргона с водородом (расход 11-12 л/мин), для защиты сварочной ванны – газ аргон (расход 15-17 л/мин), для защиты корня шва – газ азот (расход 25-30 л/мин).

Для сварки кольцевых швов используется комплексная установка FCW-P (Фрониус, Австрия).

Автоматическая плазменная установка FCW-P состоит из источника питания TransTig 4000/5000, плазменной головки Robacta PTW3500, плазмомодуля E-set Aufnahme Plasmamodul, блока подачи сварочной проволоки, шкафа управления, системы видеонаблюдения и дистанционного пульта управления.

В процессе плазменной сварки кольцевых швов используют следующие газы: для образования плазменной дуги – аргон 100% чистоты, для защиты сварочной ванны – аргон (15-17 л/мин), для защиты корня шва – азот (24-27 л/мин). Сварка продольных швов и обечаек толщиной 5 мм, выполняется без разделки кромок, с зазором не более 0.4 мм.

Рис. 1. Сварка кольцевых швов

Особо сложной является сварка кольцевых швов (рис. 1, рис. 2). Применение эксклюзивной автоматической плазменной головки плазмамодуля, системы видеонаблюдения, дистанционного управления, устройства для получения обратного валика шва и соответствующей газовой защиты, позволило решить главную проблему – обеспечение полного провара стыка и снижение порообразования.

Рис. 2. Комплексная система сварочного оборудования FCW-P

 Таблица 2. Основные параметры режима сварки продольных швов

Тип соединения	Число слоев, проходов	Диаметр присадочной проволоки, мм	Ток, А	Напряже-ние, В	Скорость сварки, см/мин	Диаметр вольфрамового электрода, мм
Встык без разделки кромок	1	1.2	150–160	20–22	22–24	4.0

Полярность сварки – прямая. Вольфрамовый электрод – ториевый, марки ВТ–40. На каждой емкости сваривали три продольных шва.

Таблица 3. Основные параметры режима сварки кольцевых швов

Тип соединения	Число слоев, проходов	Диаметр присадочной проволоки, мм	Ток, А	Напряжение, В	Скорость сварки, см/мин	Диаметр вольфрамового электрода, мм
Встык без разделки кромок	1	1.2	200–210	22–24	18–20	4.0

Прихватки при сборке стыка под плазменную сварку производятся TIG сваркой. На каждой емкости сваривают 4 кольцевых шва. Полярность прямая. Перенос металла с присадочной проволоки в ванночку – мелкокапельный.

Люк, а также все фланцы обечайки и днища приваривают аргонодуговой сваркой с применением защитного газа аргона.

6. Контроль качества сварных соединений

К качеству всех сварных соединений емкости предъявляются высокие требования (нормативы Российского морского регистра судоходства):

• стопроцентный контроль внешним осмотром и измерениями;
• стопроцентный контроль рентгенографией;
• стопроцентный контроль стилоскопированием;
• выборочный контроль по МКК;
• выборочный контроль на механические испытания, металлографию, и др.

Не допускаются дефекты типа трещина, типа непровар, шлаковые включения. Не допускаются поры величиной более 0.1 мм на участке длиной 100 мм, подрез не более 0.3 мм, валик усиления шва более 1.5 мм.

При выборочном анализе дефектности в объеме 2 контейнеров по внешнему виду и рентгенографии установлено, что уровень качества сварных соединений (по дефектности) составляет 80% … 82%.

Общая сумма выявленных дефектов на двух емкостях составила 69. Уровень брака составил 69/352=0.2, где 352 – количество рентгеновских снимков.

7. Заключение

Уровень качества сварных соединений емкостных контейнеров на данном этапе изготовления следует считать удовлетворительным. Дальнейшее снижение дефектности до нуля должно быть связано с обеспечением правильного состава и постоянства качества защитных газовых смесей, тщательной подготовкой, сборкой и зачисткой свариваемых кромок. Повышение профессионализма сварщиков.

8. Рекомендации при сварке стали 08Х18Н10Т:

• Сварка с применением электродных материалов одинакового или сходного с основным металлом по химическому составу;
• Применение рациональных способов и режимов сварки, в первую очередь с пониженной погонной энергией за счет снижения тока и повышения скорости сварки;
• Необходимо постоянно и тщательно подготавливать кромки под сварку, осуществлять зачистку их после сборки перед сваркой;
•  Полностью исключить неблагоприятные изменения исходной структуры основного металла;
• Снижение содержания углерода в стали и швах за счет применения низкоуглеродистых основных и сварочных материалов;
• Постоянно контролировать качество защитных газов.

Список использованных источников

1. Денисов Л.С. Повышение качества сварки в строительстве – М.: Стройиздат. – 1982. – 160 с.

2. Сварка и свариваемые материалы, в 3–х т., т. 1. Свариваемость материалов / под ред. Э.Л. Макарова – М.: Металлургия, 1991. – 528 с.

3. Денисов Л.С. Повышение качества сварки – путь к надежной эксплуатации энергетического оборудования / Энергетическая стратегия, № 6. – 2009. – С. 51–55.

4. ГОСТ 5632. Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные.

Повысили эффективность контроля прочности соединений, надежности и технического ресурса колесных пар своим изобретением «Устройство для неразрушающего контроля прочности напрессовки колец подшипников на шейке оси колесной пары» специалисты из Белорусского государственного университета транспорта (патент Республики Беларусь на изобретение №15308, МПК (2006.01): G01L1/22, B23P11/02; заявитель и патентообладатель: это Учреждение образования).

Изобретение относится к сборке с гарантированным натягом деталей типа «вал-втулка» тепловым способом и предназначено для оценки прочности сопряжения внутренних колец двух рядом стоящих буксовых роликовых подшипников, напрессованных на шейку оси колесной пары.

Преимуществом предложенной конструкции устройства является то, что она «позволяет выполнять гидрораспор двух колец подшипников независимо друг от друга с целью повышения достоверности оценки прочности напрессовки деталей сформированных соединений с гарантированным натягом на шейке оси колесной пары».