Method for improving the efficiency of products from polymer composites

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Improving the quality of treatment is possible by selecting rational parameters of the process of machining and design characteristics of the cutting tool. However, this requires a lot of laboratory and theoretical studies, which often is not of economic benefit to produce. An important problem is to increase the process efficiency of the blade machining of composite materials. To solve this problem, it is necessary to develop a methodology for performance measurement that takes into account design features of the instrument, its efficiency and cutting conditions that allow optimizing the production process. Economic efficiency is one of the main criteria in the design of a technological parts processing. To determine this criterion the main production expenses, including the cost of the cutting tool, the cost of its training, workers' wages, energy and materials costs are identified. The values of the resulted expenses for different parameters of the technological process are obtained. The parameters of the process are the cutting conditions, structural and technological characteristics of cutting tools, as well as the properties of the material being processed. On the basis of the calculated data and experimental research carried out rationalization of the process parameters in order to increase economic efficiency machining of polymeric composite materials on the example of milling fiberglass. Research found that the dependence of the resulted expenses of the cutting conditions is an extreme character, where the minimum point shifted upward cutting conditions by increasing production. According to the research the technique of determining the reduced costs, derived mathematical relations tool life of the cutting tool of the cutting conditions is developed and recommendations on the appointment process parameters, ensuring minimal production costs, are drawn up.

About the authors

D. A Rychkov

Bratsk State University

Email: dielektrik84@mail.ru
40, Makarenko st., Bratsk, 665709, Russian Federation

A. S Yanyushkin

Bratsk State University

Email: yanyushkin@brstu.ru
40, Makarenko st., Bratsk, 665709, Russian Federation

References

  1. Matthews F.L., Rawlings R.D. Composite materials: engineering and science. - Oxford: The Alden Press, 1999. - 480 p. - ISBN 978-1-8557-3473-9.
  2. Мордвин М.А., Якимов С.В., Баклушин С.М. Рекомендации по механической обработке композиционных материалов // Вестник Ижевского государственного технического университета. - 2010. - № 2. - С. 26-29.
  3. Composite materials based on wastes of flat glass processing / A.V. Gorokhovsky, J.I. Escalante-Garcia, G.Yu. Gashnikova, L.P. Nikulina, S.E. Artemenko // Waste Management. - 2005. -Vol. 25, iss. 7. - P. 733-736. - doi: 10.1016/j.wasman.2004.11.007.
  4. Chung D.D.L. Composite materials: functional materials for modern technologies. - London: Springer-Verlag, 2004. - 293 p. - ISBN 978-1-4471-3734-0. - doi: 10.1007/978-1-4471-3732-0.
  5. Grigoriev S.N., Krasnovskii A.N., Kvachev K.V. Investigation of impregnation fibrous materials in pultrusion process of polymer composite materials // International Polymer Science and Technology. - 2014. - Vol. 41, iss. 7. - P. 59-62.
  6. A short review on basalt fiber reinforced polymer composites / V. Dhand, G. Mittal, K.Y. Rhee, S.-J. Park, D. Hui // Composites Part B: Engineering. - 2015. - Vol. 73. - P. 166-180. - doi: 10.1016/j.compositesb.2014.12.011.
  7. Yuanyushkin A.S., Rychkov D.A., Lobanov D.V. Surface quality of the fiberglass composite material after milling // Applied Mechanics and Materials. - 2014. - Vol. 682. - P. 183-187. - doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMM.682.183' target='_blank'>www.scientific.net/AMM.682.183.
  8. Yanyushkin A.S., Lobanov D.V., Rychkov D.A. Automation tool preparation in the conditions of production // Applied Mechanics and Materials. - 2015. - Vol. 770. - P. 739-743. - doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMM.770.739' target='_blank'>www.scientific.net/AMM.770.739.
  9. Matis I.G. Methods and means of inspecting the quality of composite materials // Russian Journal of Nondestructive Testing. - 1991. - Vol. 27, iss. 4. - P. 277-285.
  10. Study of cutting fiber-reinforced composites by using abrasive water-jet with cutting head oscillation / E. Lemma, L. Chen, E. Siores, J. Wang // Composite Structures. - 2002. - Vol. 57, iss. 1-4. - P. 297-303. - doi: 10.1016/S0263-8223(02)00097-1.
  11. Zaykin Y.A., Koztaeva U.P. Radiation-induced processes and internal friction in polymer-based composite materials // Radiation Physics and Chemistry. - 2000. - Vol. 58, iss. 4. - Р. 387-395. - doi: 10.1016/S0969-806X(99)00517-4.
  12. Bakulin V.N., Larin A.A., Reznichenko V.I. Improving the quality of manufacture of polymer-composite products using computed tomography as a nondestructive-testing method // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. - 2015. - Vol. 88, iss. 2. - Р. 556-560. - doi: 10.1007/s10891-015-1221-7.
  13. Integrated processing: quality assurance procedure of the surface layer of machine parts during the manufacturing step "diamond smoothing" / V.Yu. Skeeba, V.V. Ivancivsky, D.V. Lobanov, A.K. Zhigulev, P.Yu. Skeeba // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2015. - Vol. 125. - P. 012031. - doi: 10.1088/1757-899X/125/1/012031.
  14. Perspective of high energy heating implementation for steel surface saturation with carbon / N.V. Plotnikova, A.A. Losinskaya, V.Yu. Skeeba, E. Nikitenko // Applied Mechanics and Materials. - 2015. - Vol. 698. - Р. 351-354. - doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMM.698.351' target='_blank'>www.scientific.net/AMM.698.351.
  15. Формирование режущей кромки фрезерного инструмента для обработки слоистых композиционных материалов, армированных стеклянными волокнами / Д.А. Рычков, В.А. Скрипняк, А.С. Янюшкин, Д.В. Лобанов // Системы. Методы. Технологии. - 2014. - № 2 (22). - С. 42-46.
  16. Марков А.М. Технологические особенности механической обработки деталей из композиционных материалов // Наукоемкие технологии в машиностроении. - 2014. - № 7 (37). - С. 3-8.
  17. Экспериментальные исследования фрезерования композиционных материалов / А.М. Марков, П.О. Черданцев, С.В. Гайст, С.А. Катаева // Инновации в машиностроении (ИнМаш-2015): VII Международная научно-практическая конференция: сборник трудов / Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева и др.; под ред. В.Ю. Блюменштейна. - Кемерово, 2015. - С. 99-104.
  18. Yanyushkin A.S., Saprykina N.A., Medvedeva O.I. Mechanism of protective membrane formation on the surface of metal-bonded diamond disks // Applied Mechanics and Materials. - 2014. -Vol. 682. - P. 327-331. - doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMM.682.327' target='_blank'>www.scientific.net/AMM.682.327.
  19. Contact processes in grinding / A.S. Yanyushkin, D.V. Lobanov, P.V. Arkhipov, V.V. Ivancivsky // Applied Mechanics and Materials. - 2015. - Vol. 788. - Р. 17-21. - doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMM.788.17' target='_blank'>www.scientific.net/AMM.788.17.
  20. Контактные процессы при алмазной обработке инструментальных материалов / В.Ю. Попов, А.С. Янюшкин, О.И. Медведева, В.Ю. Скиба // Системы. Методы. Технологии. - 2014. - № 3 (23). - С. 68-74.
  21. Шлифовальный инструмент на основе силикокарбида титана / Г.И. Смагин, В.Н. Филимоненко, Н.Д. Яковлев, М.А. Корчагин, В.Ю. Скиба // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2011. - № 1. - С. 27-30.
  22. Янюшкин А.С., Лобанов Д.В., Рычков Д.А. Повышение производительности фрезерования на основе автоматизации проектирования сборного инструмента // Системы. Методы. Технологии. - 2011. - № 10. - С. 91-94.
  23. Иванцивский В.В., Скиба В.Ю., Зуб Н.П. Методика назначения режимов обработки, обеспечивающих рациональное распределение остаточных напряжений при поверхностной закалке ВЭН ТВЧ // Научный вестник НГТУ. - 2008. - № 3 (32). - С. 83-94.
  24. Hybrid processing: the impact of mechanical and surface thermal treatment integration onto the machine parts quality / V.Yu. Skeeba, V.V. Ivancivsky, A.V. Kutyshkin, K.A. Parts // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2016. - Vol. 126. - P. 012016. - doi: 10.1088/1757-899X/126/1/012016.
  25. Повышение эффективности обработки высокопрочных композиционных материалов / А.С. Янюшкин, В.Ю. Попов, Н.П. Петров, Д.А. Рычков // Труды Братского государственного университета. Серия: Естественные и инженерные науки. - 2013. - Т. 1. - С. 146-149.
  26. Inverse algorithm for optimal processing of composite materials / J.L. Bailleul, V. Sobotka, D. Delaunay, Y. Jarny // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. - 2003. - Vol. 34, iss. 8. - Р. 695-708. - doi: 10.1016/S1359-835X(03)00141-6.
  27. Fomin V.N., Malyukova E.B., Berlin Al.Al. Criteria for optimization of processing and fabrication of polymer composite materials // Doklady Chemistry. - 2004. - Vol. 394, iss. 4. - P. 39-41. - doi: 10.1023/B:DOCH.0000017274.33223.c8.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».