Анализ методов моделирования тепловых режимов различных объектов и систем

Технологическое обеспечение качества и повышение конкурентоспособности продукции машиностроения, являющиеся залогом устойчивого роста национальной экономики, неразрывно связаны с переходом на «высокие» технологии, отличающиеся интенсификацией производительности механической обработки, которая, по оценкам экспертов, в первой четверти нашего столетия должна возрасти вдвое. Как правило, увеличение производительности обработки сопряжено с ростом теплообразования в зоне резания и увеличением тепловой нагрузки на поверхностные слои (ПС) заготовки и режущего инструмента, которая, в свою очередь, лимитирует период стойкости инструмента и качество обработанных деталей.

В современных условиях стремление к увеличению производительности механической обработки входит в противоречие с все большим ухудшением условий тепломассопереноса из зон контакта режущего инструмента с заготовкой в связи с переходом на резание со сверхвысокими скоростями, переориентацией на обработку с ограниченным (дозированным) применением смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), увеличением доли заготовок из труднообрабатываемых конструкционных материалов и материалов со специальными свойствами, уменьшением операционных припусков, увеличением концентрации элементарных технологических переходов в структуре операций. В результате интенсивное теплообразование в зоне резания технически все труднее компенсировать адекватным отводом теплоты, и механическая обработка выполняется в условиях тепловых ограничений, когда избыточный тепловой поток, концентрирующийся в ПС заготовки или инструмента, сдерживает повышение ее эффективности.

С учетом изложенного, высокая эффективность механической обработки, выполняемой в условиях тепловых ограничений, достижима лишь при максимально допустимых (критических) тепловых нагрузках на ПС взаимодействующих при обработке объектов. Научной основой ее реализации в современных условиях должна стать принципиально новая методология анализа тепловых взаимодействий, отличающаяся высокой точностью, ориентированностью на аналитический и имитационный подходы в решении взамен эмпирического, эвристичностью, адекватно отражающей существующие тенденции технического прогресса в машиностроении, и адаптируемостью к новым «высоким» технологиям.