|
|
| (не показано 25 промежуточных версий 8 участников) |
| Строка 1: |
Строка 1: |
| | [[ЦТТМ]] > [[Фаблаб Политех]] > Проекты Фаблаб Политех | | [[ЦТТМ]] > [[Фаблаб Политех]] > Проекты Фаблаб Политех |
| − | == Установка электролитно-плазменного полирования струйным поливом ==
| |
| − | === Где и зачем используется ===
| |
| | | | |
| − | Электролитно-плазменный метод позволяет производить обработку изделий по следующим основным направлениям:
| + | Здесь содержится полный банк проектов, реализуемых резидентами Центра технического творчества молодежи. Каждый проект, который рассчитывает на поддержку со стороны ЦТТМ и фаблаба, должен иметь страницу здесь. Для создания страницы используйте [[Шаблон проекта]]. Лучшие проекты отображены на странице [http://fablab.spbstu.ru/ru_RU/projects/ Проекты] официального сайта в разделе "Гордость Фаблаба" и "Виртуальный музей". |
| − | * полирование сложнопрофильных поверхностей ответственных деталей;
| |
| − | * зачистка заусенцев и скругление острых углов;
| |
| − | * декоративное полирование металлоизделий;
| |
| − | * очистка поверхности от загрязнений и подготовка ее под нанесение покрытий.
| |
| − | | |
| − | === Физическая сущность ===
| |
| − | Обработка поверхности электролитно-плазменным методом основана на действии импульсных электрических разрядов, которые происходят в пароплазменной оболочке, образующейся вокруг изделия, погруженного в электролит. Обрабатываемая деталь является анодом, к которому подводится положительный потенциал, а к рабочей ванне подается отрицательный. Полирование металлов происходит в области напряжений 200–350 В и плотностей тока 0,2–0,5 А/см<sup>2</sup>. При напряжении более 200 В вокруг анода образуется устойчивая тонкая (50–100 мкм) пароплазменная оболочка (ППО), оттесняющая электролит от поверхности
| |
| − | металла и характеризующаяся малыми колебаниями тока. Напряженность электрического поля в оболочке достигает 104–105 В/см. <br />
| |
| − | При температуре около 100 °С такая напряженность вызывает ионизацию паров, а также эмиссию ионов и электронов, необходимую для поддержания стационарного тлеющего электрического разряда в оболочке. Вблизи микровыступов напряженность электрического поля возрастает, и на этих участках возникают импульсные искровые разряды.<br />
| |
| − | [[File:EPP.png]]
| |
| − | | |
| − | <br />
| |
| − | | |
| − | Метод ЭПП замечателен тем, что возможна обработка фактически любого токопроводящего материала произвольной формы. Эта особенность натолкнула меня на идею использовать ЭПП для финишной обработки штампов и пресс-форм.
| |
| − | | |
| − | == Актуальность ==
| |
| − | | |
| − | Проблема полирования штампов и пресс-форм для различной обработки давлением является крайне актуальной в машиностроении на сегодняшний день. Дело в том, что требования к качеству поверхности пресс-формы высоки, однако получить такую поверхность непросто. Так как это поверхность сложной формы, а зачастую еще и термообработанная, произвести ее полирование автоматически на какой-либо машине или автомате нереально. Поэтому подавляющее большинство операции полирования штампов до сих пор выполняются вручную и занимают уйму времени.[[File:Stamp.png|thumb| Соотношение реальных затрат времени на производство пресс-формы]] На фоне современной автоматизации и унификации производства, проблема нахождения способа автоматического полирования требует скорейшего решения.
| |
| − | <br />
| |
| − | Метод ЭПП поддается автоматизации, а главное, в отличии от классической электрохимии, экологически безопасен. К сожалению, метод мало изучен, а наработки которые есть свидетельствуют о том, что сложнопрофильная поверхность полируется плохо, если процесс ЭПП производят погружением штампа в ванну.
| |
| − | | |
| − | == Задачи ==
| |
| − | Моя цель: осуществить электролитно-плазменное полирование поливом. Идея в том, что бы не погружать заготовку в ванну, а разработать установку, которая позволила бы производить ЭПП струйно, перемещая сопло подачи электролита по специальной программе, и тем самым обрабатывать любой сложный профиль.
| |
| − | Предполагается решить следующие задачи:
| |
| − | <br />
| |
| − | ''Конструкторские задачи:''
| |
| − | # Проектирование установки для струйной обработки методом ЭПП
| |
| − | # Разработка системы перемещения сопла с числовым программным управлением на базе контроллера Arduino
| |
| − | ''Технологические задачи:''
| |
| − | # Определение оптимальных режимов протекания процесса ЭПП при струйном поливе (U, T, t)
| |
| − | # Оптимизация составов и концентрации электролитов для ЭПП
| |
| − | # Определение границ применения метода ЭПП поливом
| |
| − | ''Теоретические задачи:''
| |
| − | # Анализ инструментальных марок сталей, используемых в при производстве пресс-форм и штампов, выбор материалов для исследования.
| |
| − | # Разработка модели процесса при струйном течении электролита, нахождение зависимости уровня шероховатости поверхности от напора и наклона струи.
| |
| − | Конструкторская и технологическая части работы предполагают разработку соответствующих чертежей и документации с использованием CAD-систем SolidWorks 2013 и КОМПАС V15.1. Для инженерных расчетов используется среда MathCad.
| |
| − | Теоретическая часть реализуется проведением полного факторного эксперимента из 24 опытов, проверки полученной модели на адекватность по критерию Фишера. Для оптимизации состава электролита планируется провести серию опытов с известными концентрациями веществ из предыдущих наработок и серию опытов с новыми составами. Планируется использование поверхностно-активных веществ в малых концентрациях.
| |
| − | В случае успешных результатов исследований станет возможно полирование сложнопрофильных деталей в автоматическом режиме, что решит большую проблему существующую в современном машиностроении.
| |
| − | | |
| − | == Техническое задание на конструирование установки ==
| |
| − | === Корпусная часть и механика ===
| |
| − | [[File:SW_karkas.png|thumb| Каркас установки с ящиком под емкость для нагрева электролита]]
| |
| − | [[File:0727 (2).jpg|thumb| Установка для ЭПП в сборе ]]
| |
| − | [[File:FullSizeRender.jpg|thumb|Рабочая зона установки сверху]][[File:FullSizeRender (1).jpg|thumb| Рабочая зона установки снизу]]
| |
| − | [[File:FullSizeRender (2).jpg|thumb| Теплый резервуар с соляным раствором (с погружным термометром)]]
| |
| − | [[File:1122.JPG|thumb|Мой электрический шкаф]]
| |
| − | [[File:1112.JPG|thumb|Схема компоновки шкафа]]
| |
| − | [[File:0799.JPG|thumb|Отполированная поверхность струйным методом (сталь 12Х18Н10Т)]]
| |
| − | На первом этапе требовалось сконструировать оборудование, удовлетворяющее следующим критериям:
| |
| − | * Габариты не должны превышать 1000х500х1500;
| |
| − | * Установка должна предусматривать электро- и влагозащиту;
| |
| − | * Рабочая зона должна быть эргономичной и просматриваемой;
| |
| − | * Рабочая зона должна быть герметичной и вентилируемой;
| |
| − | * Предусмотреть контроль температуры рабочей жидкости;
| |
| − | * Компоненты в рабочей зоне должны быть инертны к воздействию соляных растворов и горячей воды;
| |
| − | * Объем емкости для электролита не менее 20 литров;
| |
| − | * Производительность насосного оборудования 3-5 л/мин;
| |
| − | * Регулировка напора в главной магистрали;
| |
| − | * Нагрев 20 литров электролита до Т=80<sup>о</sup>С должен занимать не более 60 минут;
| |
| − | * Стол из токопроводящего, коррозионностойкого материала;
| |
| − | * Обеспечить безопасный подвод высокого напряжения;
| |
| − | * Подача электролита должна осуществляться вертикально вверх, для получения стабильного пятна контакта;
| |
| − | * Экономичность.
| |
| − |
| |
| − | | |
| − | В результате была спроектирована установка для проведения процесса ЭПП. Каркас выполнен из деревянного бруса, скрепленного на саморезы, дополнительно покрыт в три слоя специальным лаком. Перекрытия, дверцы и утепленный ящик для емкости с электролитом выполнены лазерной резкой из фанеры толщиной 6 мм. Рабочая зона плотно закрыта листами 2-хмиллиметрового оргстекла. Верхняя крышка выполнена съемной, в ней устроено отверстие под вентиляционную трубу. Стол установки выполнен из акрила толщиной 8 мм, к нему через стеклотекстолитовую прокладку присоединен алюминиевый диск, выполняющий роль токоподвода к заготовке.
| |
| − | <br />
| |
| − | В бочке объемом 50 литров установлен ТЭН с реостатом мощностью 1,5 кВт. Через армированный шланг соляной раствор поступает в нагнетающий насос (установлен стандартный насос от стиральной машины). Насос подает жидкость под давлением в главную и сливную магистрали. На обеих магистралях установлены шаровые краны, регулируя которые можно управлять напором струи жидкости на выходе.
| |
| − | <br />
| |
| − | Патрубок вентиляционной трубы диаметром 100 мм присоединяется к циркуляционному вентилятору в помещении, где находится установка. Герметичность рабочей зоны обеспечивается магнитной фиксацией основной двери рабочей камеры.<br />
| |
| − | === ЧПУ-система ===
| |
| − | ЧПУ-система станка находится на стадии сборки и скорее всего претерпит изменения. Она выполняет перемещения по трем осям (X, Y, Z) в габаритах 300х200х140.
| |
| − | Спроектирована система таким образом, что бы обеспечить наибольшую жесткость в своем геометрическом центре, т.к. подвод напорной магистрали решено (в целях удобства) производить снизу.
| |
| − | Из-за ограниченного бюджета система выполнена с помощью ременных передач. Это не дает высокой точности проектируемого оборудования, но на первоначальном этапе это не критично.<br />
| |
| − | [[File:SW_CNC.png]]
| |
| − | <br />
| |
| − | Электроника: Двигатели Nema 17 (+ драйверы к ним) с моментом 4 кг х см, Arduino Mega, RAMPS 1.4, 3 концевых выключателя и ИП на 12V и 10А (взял блок питания от компьютера).
| |
| − | === Электрика ===
| |
| − | Самый сложный раздел. Мне посчастливилось, что в моем распоряжении оказался почти готовый электрический шкаф, я лишь довел его до ума. От себя могу сказать, что если вы заходите собрать свой шкафчик, то вам нужен регулируемый трехфазный трансформатор мощностью примерно 7-10 кВт и, самое главное, мощная батарея конденсаторов. Ну и выпрямители, естественно. Вдаваться в подробности не буду, однако слева вы увидите фото моего шкафа, схему к нему. Вот описание элементов:
| |
| − | # Силовой трансформатор
| |
| − | # Двигатель регулировки напряжения
| |
| − | # Блок управления регулировкой
| |
| − | # Щеточная система
| |
| − | # Выпрямительные диоды
| |
| − | # Батарея конденсаторов
| |
| − | # Амперметр
| |
| − | # Кнопки управления
| |
| − | # Вольтметр постоянного тока
| |
| − | # Вольтметр переменного тока
| |
| − | # Автомат питания
| |
| − | # Технологическая часть установки
| |
| − | # Шкаф электромеханический
| |
| − | # Переключатель
| |
| − | == Результаты ==
| |
| − | Первые результаты по струйному полированию (проводились в декабре 2015 года) показывают, что метод работает отлично. За 30 секунд поверхность полируется до зеркального блеска (Ra0,1-0,3). На фото видно отражение камеры в пятне полировки.<br />
| |
| − | [[File:07966.jpg]]<br />
| |
| − | Замечено, что возможна не только полировка, но и размерная обработка заготовок, что открывает дополнительные перспективы использования струйного полива. В планах найти завод, специализирующийся на производстве штамповой оснастки, и взять опытные образцы для проведения исследований.
| |
| − | == Автор ==
| |
| − | Студент 5 курса Политехнического института: Зарубин Денис <br />
| |
| − | По всем вопросам и материалам: '''zarubinden@gmail.com'''
| |
| | | | |
| | ===Реализованные проекты=== | | ===Реализованные проекты=== |
| Строка 128: |
Строка 26: |
| | ** [[Повторитель дыхания]] | | ** [[Повторитель дыхания]] |
| | ** [[Роботизированная рука]] | | ** [[Роботизированная рука]] |
| | + | * Проекты третьей школы Фаблаб Политех |
| | + | ** [[Кинетическая скульптура "Гребцы"]] |
| | + | ** [[Водяная ракета]] |
| | + | ** [[Неропинбол]] |
| | + | ** [[Куб-головоломка]] |
| | + | ** [[Ветряной электрогенератор]] |
| | + | ** [[Зарядное устройство на солнечных батареях]] |
| | + | ** [[Помощник при ходьбе (экзоскелет)]] |
| | + | ** [[Принтер для печати отбеливателем]] |
| | + | ** [[Робобармен, V1]] |
| | + | ** [[Машина Голдберга]] |
| | + | * Проекты пятой школы Фаблаб Политех |
| | + | ** [[Робобармен, V2]] |
| | + | ** [[ПЦР-машина]] |
| | + | ** [[Лежачий полицейский с генератором электроэнергии]] |
| | + | ** [[Селфи-робот]] |
| | + | ** [[Умная вентиляция, V1]] |
| | + | ** [[Вендинговый автомат]] |
| | + | ** [[Цветочный горшок с автополивом]] |
| | + | * Проекты седьмой школы Фаблаб Политех |
| | + | ** [[Прессокачалка]] |
| | + | ** [[Bluetooth-зонтик]] |
| | + | ** [[Экструдер для печати шоколадом]] |
| | + | ** [[Perpetuum Domus]] |
| | + | ** [[Генератор гарнира]] |
| | + | ** [[Умная теплица]] |
| | + | ** [[NeuroCar]] |
| | + | ** [[KIT набор квадрокоптера]] |
| | + | ** [[Часы-ридер Sigma]] |
| | + | ** [[Умная вентиляция, V2]] |
| | + | ** [[Вакуумный шкаф]] |
| | * [[Елочные украшения]] | | * [[Елочные украшения]] |
| | * [[Bluetooth управляемая машинка]] | | * [[Bluetooth управляемая машинка]] |
| Строка 143: |
Строка 72: |
| | * [[Электрогитара]] | | * [[Электрогитара]] |
| | * [[Украшения]] | | * [[Украшения]] |
| | + | * [[Пеногенератор]] |
| | + | * [[Устройство для проверки счетчиков воды]] |
| | + | * [[Инновационная дорога]] |
| | + | * [[Нейрокран, неробармен-мини]] |
| | + | * [[Большая роборука]] |
| | + | * [[Модель яхты]] |
| | + | * [[Квадрокоптеры]] |
| | + | * [[Паззл, карточный домик]] |
| | + | * [[Полка]] |
| | + | * [[Гиперболоид]] |
| | + | * [[Солнечная зарядка (Solar Charger)]] |
| | * [[Арт-объекты]] | | * [[Арт-объекты]] |
| | * [[Складывающаяся лодка]] | | * [[Складывающаяся лодка]] |
| Строка 149: |
Строка 89: |
| | * [[Фигуры Хладни]] | | * [[Фигуры Хладни]] |
| | * [[Фрезерный станок]] | | * [[Фрезерный станок]] |
| | + | * [[Установка электролитно-плазменного полирования струйным поливом]] |
| | + | * [[Фаблабиринт]] |
| | | | |
| | ===В процессе разработки=== | | ===В процессе разработки=== |
| Строка 157: |
Строка 99: |
| | * [[Головоломки]] | | * [[Головоломки]] |
| | * [[Робот Энигма]] | | * [[Робот Энигма]] |
| | + | * [[Экструдер]] |
| | + | * [[3D печатная рама для квадрокоптера]] |
| | + | *[https://github.com/zuevval/braille/ Тренажёр Брайля] |
| | | | |
| | ===Идеи проектов=== | | ===Идеи проектов=== |
| | * [[Кружки для фаблаба]] | | * [[Кружки для фаблаба]] |
| | * [[Киборгизация| Проект "Киборгизация"]] | | * [[Киборгизация| Проект "Киборгизация"]] |
| − | * Пуфики с буквами
| |
| − | * Стаканчики для ручек
| |
| | * Музыкальная шкатулка | | * Музыкальная шкатулка |
| − | * Мягкие кресла
| |
| | * Квартал с машинками | | * Квартал с машинками |
| | * Мотоциклы | | * Мотоциклы |
| | * Беседка | | * Беседка |
| − | * Аптечка
| |
| − | * Мебель
| |
| | * Ярусная комната для занятий и отдыха | | * Ярусная комната для занятий и отдыха |
| | * Яхта | | * Яхта |
| | + | * [[Окулус рифт]] |
| | * [[Мини центробежный насос]] | | * [[Мини центробежный насос]] |
| | * [[Электрический скейтборд]] | | * [[Электрический скейтборд]] |
Здесь содержится полный банк проектов, реализуемых резидентами Центра технического творчества молодежи. Каждый проект, который рассчитывает на поддержку со стороны ЦТТМ и фаблаба, должен иметь страницу здесь. Для создания страницы используйте Шаблон проекта. Лучшие проекты отображены на странице Проекты официального сайта в разделе "Гордость Фаблаба" и "Виртуальный музей".
