Contact heat transfer of a cutting diamond wheel with a boundary layerof air

Abstract

Cutting of natural and artificial building materials is most often carried out with diamond cutting wheels on a metal base at cutting speeds of about 50-80 m/s. The intensity of the cutting process causes a significant heat release, as a result of which the wheel temperature rises to unacceptable values. The value of these unacceptable temperatures is about 600 -650 0С. At these temperatures, graphitization of diamond grains occurs, i.e. loss of diamond layer and loss of cutting properties. In addition, a thin diamond wheel (thickness 1 - 3 mm) is deformed, which leads to jamming and its tensile strength at these temperatures is reduced by half, which creates the risk of rupture by centrifugal forces. In this work, it is taken into account that during the rotation of the wheel, a boundary layer of air is created around it, which is stationary relative to the wheel. Consequently, contact heat transfer occurs between the wheel and the boundary layer, and then convective heat transfer occurs between the boundary layer and the surrounding air. This scheme allows you to more accurately determine the time of safe operation of the diamond wheel. Contact heat transfer between the wheel and the boundary layer is not effective enough to lower the temperature. When air with a negative temperature is introduced into the boundary layer by means of a Rank-Hillsch tube, the wheel temperature decreases by about 10%. When a sprayed coolant (fog cooling) is introduced into the boundary layer by means of an ejector tube, the wheel temperature decreases by 25%, which ensures an increase in the time of continuous operation.

Резку природных и искусственных строительных материалов чаще всего проводят алмазными отрезными кругами по металлической основе со скоростью резания около 50-80 м / с. Интенсивность процесса резания вызывает значительное тепловыделение, в результате чего температура круга повышается до недопустимых значений. Значение этих недопустимых температур составляет порядка 600-650 0С. При этих температурах происходит графитизация алмазных зерен, т.е. потеря алмазного слоя и потеря режущих свойств. Кроме того, тонкий алмазный круг (толщиной 1 - 3 мм) деформируется, что приводит к заклиниванию и его предел прочности при этих температурах снижается на половину, что создает опасность разрыва под действием центробежных сил. В данной работе учитывается, что при вращении колеса вокруг него создается пограничный слой воздуха, неподвижный относительно колеса. Следовательно, происходит контактная теплопередача между колеса и пограничного слоя, и тогда между пограничным слоем и окружающим воздухом происходит конвективный теплообмен. Такая схема позволяет более точно определить время безопасной работы алмазного круга. Контактная теплопередача между колесом и пограничным слоем недостаточно эффективна для понижения температуры. Когда воздух с отрицательной температурой вводится в пограничный слой с помощью трубки Ранка-Хилша, температура колеса снижается примерно на 10%. При вводе распыляемой охлаждающей жидкости (охлаждение туманом) в пограничный слой посредством эжекторной трубки температура колеса снижается на 25%, что обеспечивает увеличение времени непрерывной работы.