Influence of the parameters of deforming cutting on the features of the resulting slotted filter structures

Cover Page

Cite item

Abstract

Introduction. Slot filters are in demand in petrochemical, machine-building, food, mining and other industries. DC is an edge cutting machining method based on undercutting and plastic deformation of the workpiece’;s surface layer without its removal in the form of chip. DC stands out from the other slot structure forming methods for its capability of obtaining fine filters (slot width upwards of 20 µm) while maintaining relatively high productivity rate and being waste-free. Nevertheless, patterns of through slots cutting by means of DC had virtually not been investigated previously. The purpose of the work is to establish the influence of the main parameters of deformational cutting, namely feed and depth of cut, on features of through slots obtained, as well as identifying combinations of parameters that ensure the production of structures suitable for filtration. Method of investigation consisted of experiments on through-cutting of corrugations stamped on copper strips and a visual analysis of the structures obtained. Cutting through the corrugations by DC was conducted on a lathe while using a special attachment – a barrel which workpiece corrugated strips were wrapped around and fixed on with tension. Results and discussion. The resulting typical structures obtained under different combinations of depth of cut and feed are systemized and divided into the following groups: “0” – the absence of the through cut; “1” – uniform slots; “2” – “twinning” (pairwise convergence of slot walls), “3” – stripping of every second slot wall; “4” – non-regular or complete stripping of slot walls; “5” – uniform slots with a continuous burr (“skirt”) formed along the slot row on the internal side of the corrugation; “6” – uniform slots with a “skirt” opened incompletely. In the range of feeds 0.2 ... 0.4 mm/rev with increasing cutting depth, there is a transition from structures of group “1” to structures of group “2”, and the greater the feed, the greater the maximum depth of cut, at which uniform slots remain. Group “1” is assigned to the area of structures suitable for filtration applications, although it is characterized by the formation of individual burrs on the inner side of each slot. At lower feeds (up to 0.2 mm/rev) with further increase of the depth of cut another group of structures potentially suitable for filtering purposes is reached: groups “5” and “6”. With the “skirt” formed, individual burrs next to each slots are absent, and the shape of slots is cleaner. With a decrease in feed, the width of the resulting slots decreases. The least tool feed value, at which uniform slots are obtained, is 0.05 mm/rev which corresponds to 19 µm slot width. Establishing the causes of “twinning” and the formation of “skirts” requires further investigation.

About the authors

D. A. Buzaev

Email: dm.buzaev@bmstu.ru
Bauman Moscow State Technical University, 5 2nd Baumanskaya str., Moscow, 105005, Russian Federation, dm.buzaev@bmstu.ru

N. N. Zubkov

Email: zoubkovn@bmstu.ru
D.Sc. (Engineering), Professor, Bauman Moscow State Technical University, 5 2nd Baumanskaya str., Moscow, 105005, Russian Federation, zoubkovn@bmstu.ru

References

  1. Tarleton E.S. Progress in filtration and separation. – Elsevier Science and Technology, 2018. – 698 p. – ISBN 9780081013939. – ISBN 0081013930.
  2. Matanovic D., Cikeš M., Moslavac B. Sand control in well construction and operation. – Berlin; Heidelberg: Springer, 2012. – 200 p. – ISBN 978-3-642-25613-4. – doi: 10.1007/978-3-642-25614-1.
  3. Experimental evaluation of metal foam for sand control / F. Deng, X. Li, L. He, Y. Feng // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2019. – Vol. 176. – P. 1152–1160. – doi: 10.1016/j.petrol.2019.01.087.
  4. Purchas D., Sutherland K. Handbook of filter media. – 2nd ed. – Oxford: Elsevier Advanced Technology, 2002. – 572 p. – ISBN 9781856173759.
  5. Kumar J., Galyadav M., Srivastava S. Performance and backwashing efficiency of screen, disc and sand filters in micro-irrigation systems // Trends in Biosciences. – 2017. – Vol. 10 (12). – P. 2172–2178. – URL: http://trendsinbiosciencesjournal.com/upload/13-7477_(Jagdish_Kumar).pdf (accessed: 20.10.2021).
  6. Sparks T., Chase G. Filters and filtration handbook. – 6th ed. – Boston, MA: Elsevier, 2015. – 444 p. – ISBN 9780080993966. – doi: 10.1016/C2012-0-03230-9.
  7. Tarleton S., ‎Wakeman R. Solid/liquid separation: scale-up of industrial equipment. – Elsevier Science, 2011. – 743 p. – ISBN 9780080551289.
  8. Perlmutter B. Solid-liquid filtration: practical guides in chemical engineering. – Elsevier Science, 2015. – 211 p. – ISBN 9780128030547.
  9. Solid-liquid separation / ed. by L. Svarovsky. – 4th ed. – Oxford; Boston: Butterworth-Heinemann, 2000. – 554 p. – (Chemical Engineering Series). – ISBN 9780750645683.
  10. Smith D., Graciano C., Martínez G. Expanded metal: A review of manufacturing, applications and structural performance // Thin-Walled Structures. – 2021. – Vol. 160. – P. 107371. – doi: 10.1016/j.tws.2020.107371.
  11. Вакс Е.Д., Миленький М.Н., Сапрыкин Л.Г. Практика прецизионной лазерной обработки. – М.: Техносфера, 2013. – 695 с. – ISBN 9785948363394.
  12. Серебреницкий П.П. Современные электроэрозионные технологии и оборудование. – СПб.: Лань, 2013. – 351 с. – ISBN 9785811414239.
  13. European Patent EP1516150, МКИ F 28 F1/42; B21C37/20. Heat transfer tube and method of and tool for manufacturing the same / P. Thors, N. Zoubkov. – Заявл. 10.06.02; опубл. 23.03.05. – 40 р.
  14. Зубков Н.Н. Растяжные титановые сетки на основе деформирующего резания // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2020. –Т. 22, № 1. – С. 41–53. – doi: 10.17212/1994-6309-2020-22.1-41-53.
  15. Zubkov N.N., Sleptsov A.D. Production of slotted polymer tubes by deformational cutting // Russian Engineering Research. – 2010. – Vol. 30, N 12. – P. 1231–1233. – doi: 10.3103/S1068798X10120117.
  16. Zubkov N.N., Sleptsov A.D. Influence of deformational cutting data on parameters of polymer slotted screen pipes // Journal of Manufacturing Science and Engineering. – 2016. – Vol. 138, iss. 1. – Art. 011007. – doi: 10.1115/1.4030827.
  17. Zubkov N.N., Vasil’;ev V.A. Filtering elements of a new design and equipment for their manufacture // Metallurgist. – 2016. – Vol. 60, N 5–6. – P. 547–554. – doi: 10.1007/s11015-016-0329-0.
  18. Бузаев Д.А. Получение щелевых фильтроэлементов на основе металлических труб круглого сечения // Будущее машиностроения России: одиннадцатая всероссийская конференция молодых ученых и специалистов (с международным участием), 24–27 сентября 2018 г.: сборник докладов / Союз машиностроителей России, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018. – С. 15–18.
  19. Паршин С.В. Процессы и машины для изготовления профильных труб. – Екатеринбург: Изд-во УГТУ-УПИ, 2006. – 356 с. – ISBN 5230064986.
  20. Zubkov N.N., Ovchinnikov A.I., Vasil’;ev S.G. Tool–workpiece interaction in deformational cutting // Russian Engineering Research. – 2016. – Vol. 36, N 3. – P. 209–212. – doi: 10.3103/S1068798X16030217.
  21. Зубков Н.Н. Многофункциональная технология увеличения площади поверхности для повышения теплообменных и технологических свойств деталей // Полет. – 2003. – № 3. – C. 41–46.

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».