автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение качества деталей из антифрикционных порошковых материалов поверхностным пластическим деформированием

Кб 'ОД

^ Ц 1'|г011 ^Белорусская государственная

ПОЛИТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

МУАОИА МОХАММАД ООН ТУЛЕМАТ

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ДЕТАЛЕЙ ИЗ АНТИФРИКЦИОННЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ

05.02.08 — Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Минск 1993

Работа выполнена на кафедре "Технология машиностроения" -Белорусской государственной политехнической академии .

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент Баршай И.Л.

Официальные оппоненты!

доктор технических наук, профессор,академик АН РБ Ящерицын П. И.

кандидат технических наук, доцент, лауреат Государственной премии Республики Беларусь Сидоренко В. А.

Ведущее предприятие

- БРНПО порошковой металлургии . Минск.

Защита состоится " lf)" UWh'Jl 1993 года в на заседании специализированного совета ДС56.02.03 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук в Белорусской государственной политехнической академии по адресу!220027, г.Минск, пр^т Ф.Скорины, 65, кор. 1, ауд. 202. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке БГПА.

Отзывы на автореферат а двух экземплярах, заверенные пе-4aTbDiпросим направлять по вышеуказанному адресу.

Автореферат разослан

•• 41 ■• мал is93 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, доцент

И.В. Коновалов

Белорусская государственная п:литехническая академия. 19ЭЗ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последнее время все большее распространение в промышленности находят антифрикционные порошковые материалы. Использование этих материалов позволяет экономить дефицитные подшипниковые литые сплавы из цветных металлов . антифрикционных сталей и чугунов, снизить стоимость изготовления и потерь металла в стружку, повысить производительность труда.

Антифрикционные материалы должны обладать высокими трибо-техническими свойствами! хо[ юй прирабатываемэстью, выдерживать нагрузку, скорость и температуру без разрушения, изменения формы, качества поверхности и др.

Одним из прогрессивных методов обработки деталей является поверхностное пластическое деформирование (ППДЗ, которое обеспечивает повышение эксплуатационных характеристик деталей за счет снижения шероховатости поверхности, упрочнения поверхностного слоя и создания сжимавших остаточных напряжений.

Сочетание преимуществ порошковой металлургии и обработки ППД позволяет перейти к практически безотходным технологиям изготовления долговечных по износостойкости деталей из антифрикционных порошковых материалов.

Цель работы. Повышение качества деталей из анти-фр"кционных порошковых материалов поверхностным пластическим деформированием на основе изучения формирования комплекса параметров качества поверхности и технологического управления ими.

Методика исследования. В работе используются теоретические и экспер. .(енталькые методы исследования технологического обеспечения параметров качества поверхностного слоя. •

Изучение взаимодействия деформирующего элемента с поверхностью порошкового материала осуществилось на основе теоретических расчетов и экспериментальных ..^следований упруго-пластической контактной деформации. Качество обработанных поверхг-стей оценивалось комплексом параметров макро- и «икрогеометрии, пористости, микротвердости и остаточных напряжений с использованием

специальной измерительной аппаратуры. Математические модели изменения параметров качества при ППД получены с применением положений теории вероятностей и математической статистики, теории планирования эксперимента и реализованы на ПЭВМ. Износостойкость оценивалась по времени приработки и интенсивности изнашивания в период .нормального износа с использованием машины трения и специального устройства. Оптимизация процесса ППД осуществлялась на основе решения компромиссной задачи с применением математических методов Лагранжа. Ньютона, Гаусса к реализована на ПЭВМ.

Научная новизна. Установлены закономерности формирования поверхностного слоя при ППД антифрикционных порошковых материалов марок ЖГр2 и ХГрЗ. Теоретически определена зависимость для расчета площади контакта, при вдавливании деформи-рук^с-го шара в поверхность порошкового материала. На основе этой зависимости с помощью экспериментально полученных поправочных коэффициентов определены плоцади контакта и усилия деформирования при ППД указанных материалов.

Показано влияние ППД на формирование комплекса параметров макро- и микрогеометрии, пористости, а также физико-механического состояния поверхности. Получены математические зависимости влияния параметров режима обработки ППД на параметры качества поверхности деталей.

Исследованы износостойкость деталей после ППД и влияние усилия деформирования на время приработки и интенсивность изнашивания в период нормального износа. На основе решения компромиссной задачи выполнена оптимизация процесса ППД. позволяющая определять наибольшую микротвердость поверхности при заданной величине высоты микронеровностей.

Практическая ценность работы. Разработаны рекомендации по назначение параметров режима ППД, исходя из особенностей фрикционного взаимодействия триботехни-ческой пары. Полученные в настоящей работе результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы в машиностроении при разработке технологических процессов получения долговечных по износостойкости деталей из антифрикционных порошковых материалов.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях и семинарах! "Совершенствование технологических процессов изготовления деталей машин". Курган. 1591 г.; "Прогрессивная технология упрочнения деталей методами поверхностного пластического деформирования", Ленинград, 1531 г. ; "Прогрессивные методы и средства обеспечения качества изготовления деталей машин". Нижний Новгород, 1932 г. ; 5-ой Международной конференции "Технология обработки давлением", Быдгаш (Польша), 1332 г.; "Повышение эффективности машиностроительных предприятий". Нижний Новгород, 1S93 г. ; "Современные материалы оборудования, технология упрочнения и восстановления деталей маиин", Ковополоцк, 1233 г.; "Прогрессивные машиностроительные технологии САМТЕСН 53), Русс-(Болгария), 1993 г. ; научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава БГГИ в 1531 - 1S33 г. г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Изложена на 213 страницах, в том числе 90 страниц машинописного текста, 13 таблиц, 43 рисунков, списка литературы из 101 наименования и приложений на 60 страницах.

СОДЕР/КАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, описаны преимущества использования ' антифрикционных порошковых материалов и ППД, определены основные направления исследований.

Первая глава содержит анализ литературных данных о современном состоянии производства деталей из антифрикционных порошковых материалов, применении ППД для повышения эксплуатационных характеристик деталей из порошковых материалов.

Отмочено широкое применение .промышленности антифрикционных порошковых деталей типа втуло' из материалов и композиций железо-графит и хелезо-графит-кедь.

Приведен анализ влияния параметпов качества поверхнс-ти

Сшероховатости, микротвердости, остаточных напряжений) на износостойкость.

Установлено, что 70... 80й вариаций показателей износостойкости связаны с параметрами шероховатости. При этом баланс вариаций показателей износостойкости связан с параметрами шероховатости следующим образом! на доле относительной опорной длины профиля приходится 65... ЫУ. вариаций ; на наибольшую высоту неровностей профиля й - 16... 20'4 ; на средний радиус неровностей р - 3... 15%. Параметры начального участка относительной опорной длины профиля Ь и г определяются средним арифметическим отклонением профиля 1?а, высотой сглахивания наибольшей высотой неровностей профиля и относительной опорной длиной профиля I на уровне 50И.

Таким образом установлено, что наибольшее влияние на вариации износостойкости, определяемые шероховатостью, оказывают высотные параметры последней и значение относительной опорной длины профиля на уровне средней линии профиля. Шаговые ..араметры шероховатости, оказывают определенное влияние на износостойкость лишь в условиях жидкостного и граничного трения.

При трении с непрерывной подачей смазки в зону трения нагрузка, соответствующая максимальному значению трения, на 49* коррелировала с величиной Ка и на ЗОЯ со скоростью скольжения. При этом изменение величины 1?а в 30 раз приводит к изменение коэффициента трения в 2 раза. В то же время изменение условий трения в * 00 раз изменяет коэффициент трения в 1,6 раза.

Рассмотрено формирование параметров качества поверхности при ППД с учетом явления технологической наследственноста

Выполнен анализ опубликованных данных по обработке ППД деталей из порошковых заготовок.

В результате анализа, проведенного в главе 1, сформулированы следующие задачи исследования'

1. Определить закономерности формирования единичного следа деформирующего элемента на поверхности порошкового материала.

2. Исследовать закономерности формирования и наследования макро- и микрогеометрии поверхностей порошковых материалов.

3. Исследовать влияние ППД на формирование физико-механи-

ческого состояния поверхности порошкового материала.

4. Разработать математические модели изменения параметров качества поверхности при ППД с целью технологического управления ими.

5. Исследовать износостойкость деталей из порошковых материалов после обработки ППД.

6. Осуществить оптимизацию процесса ППД порошковых материалов.

7. Разработать рекомендации пб применении ППД для отделоч-но-упрочнящей обработки деталей из порошковых материалов.

Во второй главе рассмотрено формирование поверхностного слоя порошковым материалов при взаимодействии с деформирующим элементом.

Рассматривая контакт деформирующего элемента с поверхность» порошкового материала (допуская, что сферические порошковые частицы имеют одинаковый диаметр), получены зависимости плосчда контакта и усилия деформирования

к/2 лр2П - пг 3

=2% Ш - 3 • С 1 3

р = шГкп ; -с г )

где К = 2 + У ^пр" ; Вп_ - приведенный диаметр деформи-

у ^ пр

рующего элемента, мм; К - радиус сферической порошковой частицы, мм; К - коэффициент, зависящий от соотношения площадей контакта при ППД и при статическом вдавливании деформирующего элемента; К2 - коэффициент, учитывающий изменение площади контакта в результате пластической деформации исходных неровностей; ш - коэффициент, определяющий критическую нагрузку и численно равен отрезку, отсекаемому прямой Р = ГС1) на оси Р; п - коэффициент, характеризуемый тангенсом угла-наклона прямой р. = ГСО к оси ао'сцисс.

Приведи ■•■ ый диаметр деформирующего элемента численно

равен радиусу такого шара, при внедренгч которого-в плоскую п-

верхность глубина отпечатка будет такой же, как и при контакте деформирующего элемента и детали произвольной формы и кривизны, если контактные нагрузки и материалы контактируемых тел в обоих случаях одинаковы.

Экспериментально определены значения коэффициентов в зависимостях С13 -г С23! для материала ЖГр2 - К = 0.74. К .1.31, = 0,32, п = 1,6; для материала ЖГр1ДЗ . - К,= 0,79, К =1.35, и = 0,20, л = 1.48.

Результаты .-'катьгаания деталей с усилиями, рассчитанными по зависимости (23, показали, что глубина деформирования отг-чается от принятой в расчете на 4,5« (ЗГр2) и 6,5« (ЖГрШ)..

Анализ взаимодействия деформ/.ружего элемента с поверхность!: позволил выявить особенности формирования-геометрии микропрофиля единичного следа при обкатывании роликом порошковых материалов. В отличие от аналогичного следа на поверхности компактных материалов при его формировании у порошковых материалов не наблюдается образование краевых наплывов.

Установлен характер влияния изменения профильного радиуса ролика Р.Пр и угла его разворота, а также усилия деформирования ка формирование геометрических параметров микропрофиля единичного следа.

Увеличение профильного радиуса деформирующего элемента с 1?Пр = 4- мм до КПр = 8 мм способствует росту геометрических параметров. Так, глубина следа Н возрастает на 4-5«, ширина В - на 20-22« при обработке материала 5КГр2, а при обработке материала, ЖГр1ДЗ Н возрастает на 18-20«, В - на 35-50«.

Это связано с тем, что несмотря на уменьшение удельного давления в зоне контакта, с ростом профильного радиуса деформирующего элемента увеличивается количество пор в указанной зоне. В результате преобладающее влияние приобретает пластическая деформация, ведущая к частичному заполнению пор в этой зоне. Это, в свою очередь, способствует внедрениэ деформирующего элемента в обрабатываемую поверхность.

Дальнейшее увеличение профильного радиуса ролика до 1?Пр= 12 мм способствует существенному снижению значений геометрических параметров микропрофиля единичного следа на поверхности де-

талей из обоих исследуемых материалов. Такой характер изменения величины геометрических параметров микропрофиля единичного следа связан со снижением удельного давления в зоне контакта, которое в данном случае не может быть компенсировано ростом количества пор в этой зоне.

Изменение усилия деформирования в пределах 0,4-2,0 кК приводит к росту параметров единичного следа Срис.1.а). Зависимость изменения геометрических параметров от угла разворота ролика <? носит экстремальный характер с минимумом в области значений, близких к V = 0° Срг,с. 1,6).

Изменение кривизны впадины микропрофиля единичного следа в зависимости от величины профильного радиуса ролика и угла его разворота , а также усилия деформирования аналогичен характеру изменения параметров Н и В в зависимости от указанных факторов.

Полученные результаты позволяют предположить, что обкатывание роликом Rßp = 8 мм является оптимальным с точки зрения обеспечения высокого качества поверхности деталей из антифрикикок::^:х порошковых материалов.

В третьей главе разработана об^ая методика исследования технологического обеспечения параметров качества деталей. На основе анализа применяемости антифрикционных порошковых материалов в качестве объекта исследований были выбраны втулки из материалов ЖГр2 и 7КГр1ДЗ, В качестве инструмента применялся обкатник упругого действия, используемый ранее для исследований формирования единичного следа деформирующего элемента.

Деформирующий ролик имел профильный радиус Р-Пр= 8 мм. Обкатывание осуществлялось на токарно-винторезном станке мод. 16К20.

Измерение диаметральных размеров осуществлялось с применением микрометра "Mitutogo Microl", отклонений от круглости - на кругломере мод. 290, параметров шероховатости - на профилогра'фе-профилометре мод. 252, пористости - на анализаторе изображения "Mini Magiscan", микротвердости - на пг'боре "Mioromet - 2". Остаточные напряжения определялись по методу Н. Н. Давиденкова с использованием универсального измерительного микроскопа мод. 692 фирмы "Carl Zeiss jena".

в,

ММ

г.а г, а

н,

мм

о.гь . о.гг

^0 - 0.13

0.8

Рис

0,14 - 0.» 0,06

И

/1 1

к, /1 1 / гу!

'[Х-

/А ¿Л 'ч

V

В

им

г.г г. 05 1.9

Н.

им

- 0.195

0,14 к Ц165 0,15 0.1« 0.12

.«4

\ М /

т~ 7* г ч / м у 1 *

м г /

\ у г^}

-12

-6 О

Ф —

6 12 грод1&

а

1. Зависимость глубины Н и ширины В единичного следа от усилия деформирования Р С а) и угла разворота ч> деформирующего элемента (б)! V = 23.5 м/мин; 15п = 4 мм; ф = 0° (а); Р = 1,4 кН (б); 1 - Н; 2 -В; -ЖГр2;- • - • - ЖГр1ДЗ С положительный угол разворота- в направлении продольной подачи инструмента)

Для определения влияния параметров режима ППД на изменение показателей качества поверхности использован метод центрального композиционного ортогонального планирования СЦКОП), реализованный на ПЭВМ.

В четвертой главе призедень: результаты экспериментальных исследований качества поверхностей деталей после обработки ППД.

Рассмотрены жесткая и упругая схемы установки деформирующего ролика. Определено влияние жесткости пружины, применяемой при упругой схеме установки, на высоту микронеровностей и отклонение от круглости деталей. Выявлен экстремальный характер зависимости указанных параметров качества от жесткости пружины с выраженным минимумом. Определено, что пружина жесткостью 60 Н/мм обеспе-

чивает минимальные значения шероховатости поверхности и отклоке • ния от круглости деталей после обработки обкатыванием.

Экспериментально подтверждено, что ППД роликом с профильным радиусом !?Пр = 8 мм обеспечивает минимальную шероховатость поверхности.

Обработка поверхностным пластическим деформированием с упругой схемой установки деформирующего элемента, не снижая стабильности рассеяния диаметральных размеров и отклонений от круглости, способствует росту стабильности рассеяния параметров шероховатости поверхности деталей из порошковых материалов.

Установлено наличие технологической наследственности размерной точности, отклонения от круглости и шероховатости поверхности деталей из порошковых материалов при обработке ППД. Зависимость между входными и выходными значениями указанных параметров описывается уравнениями второй степени.

В результате корреляционного анализа установлено, что бол-- -шая часть выходного значения С после ППД) размерной точности на.,-ледуется с предшествующих операций С83,4'/. - ЖГр2; 85,5% -ЖГр1ДЗ). Формирование отклонения от круглости и параметров шероховатости поверхности в значительной степени связано с обработкой ППД (для отклонения от круглости 28,8% - ЖГр2 и 26% -ЖГр1ДЗ; для параметров шероховатости - 10-45%).

Выполнен анализ комплекса параметров шероховатости, и пористости, микротвердости и остаточных напряжений после обработки ППД. Отмечен широкий диапазон изменения указанных характеристик качества поверхности деталей от параметров режима обкатывания Стабл. 1).

Исходные параметры! ЖГр2 - = 2,3 - 2,8 мкм, 1?р = 6,2 -7,7 мкм. й =17-19 мкм, 1 . 5 -35'/., 5 = 300 - 400 мкм,

«ах 50 «

Нм = 2100 - 2300 МПа, о, = 150 - 200 МПа, г = 10 - 30'/. ; Жр1ДЗ

- 1?а = 2,5 - 3,3 мкм, I? = 7,5 - 7,9 мкм, = 18- 21 мкм, 150 • 6 - 40%, = 280 - 370 мкм, Н^ = 1300 - 1400 МПа, о, = 70

- 160 МПа,: 1 = 5- 23%.

Обработка ППД способствуе. уменьшению значений параметров шероховатости в 2 - 9 раз (ЖГр2), 2-7 раз (ЖГр1ДЗ), пористости в 3 - 8 раз СЖГр), 6 - 7 раз (""гр1Д?\

Таблица 1

Основные параметры качества поверхностей после ГШ

.Материал мкм Р! . р мкм Р . тех шм Чс 2 , т мкм МПа Ь , мм ИТа г. •л

ЖГр2 0,37-2.7 0.8-5,9 1.25-7.6 8--ес 58С--670 ЗЗС0--3400 0,07-0,08 250-320 1.2-7.7

КГр1ДЗ 0,17-4,11 0,64-4,7 1.5-7,5 7- 570-65 2000-2200 0,08-0,09 180-270 0,7,--3,65

Обработка ПЛЛ способствует уменьшению геометрических параметров пор и сохранению поля их рассеяния Срис. 2).

Рис.2. Кривые распределения значений площади пор Б (1) и

длины пор Ь С2). материал ЖГр1ДЗ, Б = 0,075 мм/об; V = 40 м/мин; Р = 0.8 кН; к» = -6°

Это в свою очередь обеспечивает более стабильные характеристики поверхностной пористости, что играет важную роль при эксплуатации деталей. Степень упрочнения составляет 48 - 57'/. (ЖГр2), 55 - 57'/. (ЖГр1ДЗ).

Реализация ЦКСП позволила получить математические модели изменения параметров качества типа

«I к

У = в0 + I В, К, + I В X, X + I в х,г !•) |«| ¡"1 1*1

где У - значение параметра качества; Х( - значение параметра режима обработки.

Для приведенных ниже параметров качества поверхности математические модели имеют вид!

- материал ЖГр2

1?а = -1,7 - 6,0993 + 0.281У - 0.1Р + 7.8683Р - 0,053Р«> -

- 0,0057г. 0,004|р2;

Н() = (2,85 + 0,021У + 0.415Р + О.ЮЭЗУ + 0,1362? - 0,041УР +

+ 0,С01У» - 0,С2Р(р + 12,8723" + 0.366Р2) х 103; т = -4,163 - 13,9655 + 0,657У - 0.19Р + 18.3723Р - 0.127Р» -

- 0,013Уг - 0.009«.2;

- материал ЖГр1ДЗ

= -0,086 = 1,0273 + 0,033У - 0.083Р + 0,119». + 3,2313Р -

- 0.Э19Р,. - 14.09332 - 0,000772 - 0,0018<рг;

Нм = СО,507 + 0,062У + 0.084Р - 0,04«. - 0,095^ + 0,2553» -

- 0,025УР - О.ООШ + 0.034Р« - О.ОООЗУ2 - О.ООЗ^х 103; » = 0,929 - 58,2413 ♦ 0.248У - 0.588Р + 23,9963? - 0,148Р«> -

- 0,005У2 - 0,014*>г;

Некоторые графические зависимости, полученныев результате анализа математических моделей изменения, параметров качества, прньедены на рис. 3-4.

5.8

%

Д5

* Ь,

3.3

e.s о.

ч,2

•

0.08 a.' g'z D.w Q.I& S.^H/Os ip i5 га г s до as у?и/мш<

0.7 QS5 1.0 l.js 1.ДД fin H

-6 -к -2 О ilI ф.граЗ

Рис.3. Влияние параметров рекима ГШ на пористость поверхности детали! 1 - S; 2 - V; 3 - Р; 4 - г, материал ЖГр1ДЗ; 1 - V = 25 м/мин; Р = 1,2 кН; 9 = 0°; 2 - S = 0.125 мм/od; Р = 1,2 кН; ч> - 0°; 3 - S = 0,125 мм/об;

V = 25 м/мин; е = 0°; Р = 1.2 кН; 4 - S = 0,125 мм/об;

V = 25 м/мин; Р = 1,2 кН

1КП

I 'Л

Ц9

Rc

0.У

3

i-S, 2-р,з-у;а-ф а

2001 МПо

1900

iaoo

»700 1600

V1 Ъ

Vj

Ч2

1

i-S.2-V.3-P, А-Ф <5

Рис.4. Влияние параметров режима ППД на высоту микронеровностей йа Са) и микротвердость поверхности Н^ С б) Сусловия обработки аналогичны рис.3)

В пятой главе приведены результаты исследований износостойкости деталей из порошковых антифрикционных материалов после ППД.

Обработка ППД позволяет уменьшить в 1,5 - 2 раза износ рабочих поверхностей деталей в процессе приработки и более, чем в 3 раза сократить время перехода работы узла трения в режим нормального изнашивания.

Установлено, что зависимость интенсивности изнашивания материалов в период нормального износа от усилия деформирования имеет четко выраженный минимум. Перенаклеп поверхности приводит к большему износу, чем V лые значения степени пластической деформации.

Нагрузочная способность исследованных материалов, обработанных ППД, на 20. ..30'/. выше, чем у необработанных, а интенсивность изнашивания в области удельных нагрузок до 2 МПа и скоростей скольжения до 2 м/с в 1,5. ..1,8 раза меньше.

Износостойкость материала ЖГрЗ, обработанного ППД при оптимальных параметрах режима, приближается к износостойкости серых антифрикционных чугунов.

При назначении параметров режима ППД в каждом конкретном случае необходимо определить, исходя из эксплуатационных особенностей соотношение уровней шероховатости и микротвердости поверхности. Это обусловлено преобладающим влиянием на износ шероховатости е период приработки и микротвердости поверхностного слоя в период установившегося трения.

В результате этого, с одной стороны для уменьшения времени приработки необходимо обкатывание осуществлять с небольшими усилиями СО,8 - 0,9 кЮ, а другой стороны, для снижения износа деталей после окончания периода приработки следует смещать усилие деформирования в область средних и больших значений С 1,2 -1,5 кК). Ка выбор усилия деформирования оказывает также влияние и то, что формирование микрорельефа и упрочнение поверхности происходит под действием других параметров режимаППД и их взаимодействий

В связи с этим при назначении пар четров режима обработки ППД необходимо учитывать особенности фрикционного взаимодействия

триботехнической пары. В результате возможно компромиссное решение, при котором сочетание параметров режима ППД обеспечит максимальную микротвердость С повышение износостойкости в период нормального износа) при заданном уровне шероховатости (снижение износа в период приработки). Значение максимальной микротвердости поверхности после обработки ППД должно быть сопоставлено с критическим для данных условий эксплуатации. Это позволит избежать образования перенаклепа, а, следовательно, фрикционной усталости материала поверхностного слоя.

С применением методов неопределенных множителей Лагранжа, Гаусса и Ньютона для обработки материалов ЖГр2 и ЖГр1ДЗ решены компромиссные задачи оптимизации по определению параметров режима обработки, обеспечивающих наибольшую микротвердость поверхности лр" заданной величине высоты микронеровностей поверхности Стабл.2).

Таблица с

ГЬраметры режима обработки (материал ЖГр2)

Высота микронеровностей , Ка, мкм Максимальная микротвердость поверхности, Н„. мпа " Параметры режима обработки

Подача, 2,мм/об Скорость деформирования, V, м/мин Усилие деформирования, Р. кН Угол разворота ролика, (р. град.

0,5 2570 0,138 35,3 1.6 10

0,6 2750 0,198 35.3 . 1,28 10

0,7 3170 0,25 35,3 0.8 10

ВЫВОДЫ

1. Теоретически рассмотрено взаимодействие деформирующего элемента о поверхностью детали из порошковых материалов, определена площадь контакта и усилие деформирования.

2. Выявлены основные закономерности формирования михропро-фуля единичного следа деформирующего элемента в зависимости от параметров режима ППД.

3. Рассмотрены точностные возможности ППД деталей из

Т4

порошковых материалов. Обработка ППД с упругой установкой ролика не изменяет стабильности рассеяния диаметральных размеров и отклонений от круглости.

4. Установлено наличие технологической наследственности размерной точности, отклонения от круглости и шероховатости поверхности деталей из порошковых материалов при обработке ППД. В ' результате корреляционного анализа установлено, что большая часть выходного значения Спосле ППД) размерной точности наследуется с предшествующих операций (83,4*4 - ЖГр2; 85,9'/. - ЖГр1ДЗ). Формирование отклонений от круглости и шероховатости поверхности

в значительной степени с 'эано с обработкой ППД Сдля отклонения от круглости 28.8Я - ЖГр2 и 25'/, - ЖГр1ДЗ; для параметров шероховатости - 10-45'/!).

5. Осуществлен анализ комплекса параметров шероховатости, пористости, микротвердости, остаточных напряжений. Установлено снижение параметров шероховатости в 2-9 раз (ЖГр2), 2-7 раз (ЖГр1ДЗ) и пористости в 3-8 раз (ЖГр2), 6-7 раз (ЖГр1ДЗ).

6. Определено влияние обработки ППД порошковых материалов на изменение микротвердости поверхности детглей. Микротверцость поверхности побле обкатывания достигла = 3300 - 3400 МПа, степень упрочнения составила UH 48-57'/. при глубине упрочненного слоя hH = 0,07 - 0,09 мм СЖГр2); для матер, .та ИТр1ДЗ - Нм = 2000 - 2200 МПа, степент упрочнения UH = 55-57'/., глубина упрочненного слоя hH = 0,08-0,09 мм. Экспериментально выявлено образование остаточных сжимавших напряжений в поверхностном слое после обкатывания. Величина этих напряжений для материала ЖГр2 -

я, = -250.. .-320 МПа, а для материала ЖГр1 ДЗ - <7} = -180... ... -270 МПа. Исходные остат ше напряжения для материала TKTpi: -- 150 - 200 МПа. для материала ЖГр1ДЗ - 70 - 160 МПа.

7. Установлены основные закономерности формирования характеристик качества поверхности деталей в зависимости от параметров режима-ППД.

8. Обработка ППД позволяет уменьшить в 1,5 -2 раза износ рабочих поверхностей деталей в процессе приработки и бо-°е чем в 3 раза сократить время перехода работы -зла трения в режим нормального изнашивания.

9. Нагрузочная способность железо-графитовых • материалов после обработки ППД на 20-30% выше, чем у необработанных. Интенсивность изнашивания в области удельных нагрузок до 2 МПа и скоростей скольжения до 2 м/с в 1,5...1,8 раза меньше.

10. Решение компромиссной задачи позволило определить параметры режима ППД. обеспечивающие достижение максимальной микротвйрдости при заданной высоте микронеровностей.

Основные положения и результаты диссертации опубликованы в елодувших работах!

1. Барыай И. Л. , Тулемат М. Влияние ППД на качество поверхности деталей из пор^ковых заготовок // Прогрессивная технология улрочнейия деталей методами поверхностного пластического деформирования! Тезисы докладов. -Ленинград, 1991. -С. 57-58.

2. Т"лемат М. , Баршай И. Л. Наследование шероховатости поверхности деталей из порошковых заготовок после обработки ППД // Совершенствование технологических процессов изготовления де^леЛ машин! 7еэ;;сы докладов. - Курган, 1991. - С. 9-11.

3. Баршай II. Л., Тулемат М. Моделирование влияния обкатывания на шероховатость поверхности деталей из порошковых заготовок //Прогрессивные методы и средства обеспечения качества изготовления деталей машин! Тезисы докладов. -Нижний Новгород, 1992.

- С. 40-41.

4. Баршай И.Л., Тулемат М. Процесс обкатывания ,еталей ио порошковых заготовок // Технология обработки давлением! Тезись докладов, - Б..дгаш (Польша), 1992. - С. 7-16.

5. Баршай И. Л. Тулемат М.. Г эышение эффективности производства деталей из порошковых заготовок // Повышение эффективности машиностроит' "ьных предприятий! Материалы семинара. - Нижний Новгород, 1993. - С. 14-15.

6. Баршай И. Л. , Белоцерковский М. А., Тулемат М. Влияние обработки поверхностным плас;:.ческим деформированием на износостойкость деталей из антифрикнионнщ порошковых материалов//Сов-ременные материалы, оборудование,, технология упрочнения и восстановления "дта^'Я машин! Тезисы докладов. - Новополоцк, 1993. С. 98.

7. Баршай I Гулемат М. и др. Обработка поверхностным

пластическим деформированием (ППД) деталей из пороп.ког.ых материалов // Прогрессивные машиностроительные технологии (АМТ^'Н 93)! Тезисы докладов. -Русе (Болгария), 1333. -С.37--15.

^Ъг.