Natrium silicate glass as a new phase change material - tests and applications

[I. M. Bijelić]

147 listova

Rezultati istraživanja izloženi u ovoj disertaciji u osnovi pripadaju oblasti steznih pribora. Odnose se, na danas veoma aktuelnu oblast fazno izmenljivih pribora koji se primenjuju u operacijama mašinske obrade tankozidnih elemenata složene konfiguracije, kod kojih su maksimalno izraženi problemi otežanog baziranja i stezanja i postizanja zahtevanog kvaliteta obrade. Izložena teorijska i eksperimentalna istraživanja, više od pet godina unazad, prate originalnu ideju da se natrijum silikatno staklo uvede u tehnologije dizajniranja steznih pribora kao novi fazno izmenljivi materijal. Opsežnim pregledom literaturnih izvora vezanih za postojeće fazno izmenljive materijale, i obimnim programom eksperimentalih ispitivanja izvedenih na modelima i namenski projektovanim i realizovanim uređajima za ispitivanja uzoraka, u statičkim i dinamičkim uslovima opterećenja, utvrđeno je da se natrijum silikatno staklo veoma efikasno može primeniti kao novi fazno izmenljivi materijal. Po mišljenju autora disertacije primena natrijum silikatnog stakla kao novog fazno izmenljivog materijala najveće tehno-ekonomske efekte može dati u operacijama izrade dubokih džepova. Rezultati publikovanih istraživanja autora ove disertacije [1] pokazuju da je primenom natrijum silikatnog stakla uspešno izvedena izrada dubokog džepa, odnosa visine džepa i debljine zida složene konture, jednakoj vrednosti 417. Što je, u odnosu na literaturne podatke [2] neuporedivo veća vrednost od do sada ostvarenih vrednosti. Pri čemu rezultati teorijskih analiza, izvedenih numeričkih proračuna i CAD inspekcija više uzoraka izrađenog dubokog džepa ukazuju na veoma povoljnu raspodelu naponskih i deformacionih polja i visoku tačnost izrade. Treba naglasiti i to, da je natrijum silikatno staklo veoma dostupan materijal niske cene koštanja koji pomešan sa šamotnim brašnom očvršćava na sobnoj i povišenim temperaturama i poprima svojstva kamena dok se u drugoj fazi jednostavno rastvara u vodi.

The research results presented in this dissertation basically belong to the field of fixture design. They relate to today's very current field of phase-changeable fixtures that are used in machining operations of thin-walled elements of complex configuration, where the problems of difficult basing and clamping and achieving the required quality of machining are maximally expressed. The presented theoretical and experimental research, more than five years ago, follows the original idea to introduce natrium silicate glass into the technologies of designing of fixtures as a new phase-changeable material. An extensive review of literature sources related to existing phase-change materials, and an extensive program of experimental tests performed on models and specially designed and realized devices for testing samples, in static and dynamic load conditions, determined that natrium silicate glass can be very effectively applied as a new phase-change material. In the opinion of the author of this dissertation, the application of natrium silicate glass as a new phase-changeable material can give the greatest techno-economic effects in the operations of making deep pockets. The results of the published research of the author of this dissertation [1] show that the machining of a deep pocket was successfully performed using natrium silicate glass, the ratio of the height of the pocket and the thickness of the wall of a complex contour equal to the value of 417. Which, in relation to the literature data [2] is an incomparably higher value than the values achieved so far. The results of theoretical analyses, performed numerical calculations and CAD inspections of the several machined deep pocket samples indicate a very favorable distribution of stress and deformation fields and high manufacturing accuracy. It should also be emphasized that natrium silicate glass is a very available, low-cost material that, mixed with fireclay flour, hardens at room and higher temperatures and takes on the properties of stone, while in the second phase it simply dissolves in water.

stezni pribor, natrijum silikat, tanak zid, dubok džep, složena kontura

fixture design, natrium silicate, thin wall, deep pocket, complex contour

621.881:[661.683:620.1(043.3)

Tekst