М.Ю. ЖУРКОВ, Д.В. ЖГУН, В.Ф. ВАЖОВ Научный руководитель – В.Ф. ВАЖОВ, к.т.н., доцент Томский политехнический университет ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОЕ РЕЗАНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД Впервые проведены достоверные исследования электроимпульсного резания гранита, габбро и песчаника в воде двухэлектродным резаком при его непрерывном перемещении вдоль поверхности камня. Анализ результатов экспериментов позволяет произвести выбор параметров высоковольтного генератора, сформулировать требования к конструкции электродной системы, систем перемещения, электродов и промывки при резании горных пород в воде. В Томском политехническом университете в конце 50-х годов группой ученых под руководством профессора А.А. Воробьева был открыт эффект, на основании которого предложен принципиально новый способ разрушения естественных и искусственных материаловэлектроимпульсный (ЭИ) способ разрушения. Данный способ может быть применен и для резания горных пород, включая изготовление строительно-дорожных изделий. Резание камня и искусственных материалов может производиться как в изоляционных жидкостях и растворах на их основе, так и в воде. Режущий инструмент- резак может состоять из двух или нескольких электродов. Удельные энергозатраты при резании горных пород многоэлектродным резаком в трансформаторном масле составили для песчаника 2-6 кВт. ч/м2 (сж= 45 МПа), 3,5-4,5 кВт. ч/м2 для известняка (сж= 85 МПа) [1]. Однако такая конструкция резака имеет ограничение по длине прорезаемой щели, вследствие сильного влияния на параметры импульса напряжения при работе в воде и требует достаточно большой энергии в разряде. Нами предложено использовать для резания горных пород в воде двухэлектродный резак, непрерывно перемещаемый вдоль поверхности камня. Было изготовлено и испытано пять конструкций электродов резака. Расстояние между электродами составляло 20-25 мм. Источником высокого напряжения являлись малогабаритные генераторы импульсных напряжений закрытого исполнения с энергией в разряде не более 70 Дж. Проводилось резание среднезернистого гранита (сж=160 МПа), осланцованного габбро (сж=250 МПа) и окварцованного песчаника (сж= 85 МПа) в воде с удельным сопротивлением =4.104 Ом.см. Резание проводилось по всей длине камня, для удаления продуктов разрушения использовалась промывка. Усредненные результаты резания различных горных пород представлены в таблице 1, внешний вид щели на рис.1 Таблица 1 Горная Пробивное Энергия в Длина Ширина Удельные порода напряжение, импульсе, щели, щели, энергозатраты, кВ Дж мм мм кВт.ч/м2 Гранит 160 62 260 26,8 3,98 Гранит 160 52 250 27 2,95 Габбро 152 54 285 27 2,12 Песчаник 148 41 285 16 1,41 Песчаник 148 51 410 17 0,75 В процессе исследований установлено, что параметры резания зависят от конструкции электродной системы, скорости перемещения электродов, параметров импульса. Рис. 1. Щель в песчанике. 1 камень; 2. щель; 3- резак. Использование двухэлектродного резака в два-три раза уменьшает ширину щели по сравнению с многоэлектродным и снижает требования к сопротивлению рабочей жидкости, позволяя применять воду и решить проблему электрической изоляции. Применение двухэлектродного резака и предложенного способа расположения электродов снизило уровень достаточной для разрушения энергии импульсов до 40 Дж, что значительно уменьшает массу, габариты и стоимость высоковольтного генератора. Данная работа выполнена совместно с Дрезденским техническим университетом при финансовой поддержке Германского фонда "Окружающая среда". Список литературы 1. Семкин Б.В., Усов А.Ф., Курец В.И. Основы электроимпульсного разрушения материалов. - СПб.: Наука, 1995-276 с.