Разработка и исследование рациональных режимов поверхностного пластического деформирования в комбинированных методах упрочнения деталей

Мозгунова, Анна Ивановна

Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Разработка и исследование рациональных режимов поверхностного пластического деформирования в комбинированных методах упрочнения деталей

кандидата технических наук: Мозгунова, Анна Ивановна
город: Волгоград
год: 2006
специальность ВАК РФ: 05.03.01
цена: 450 рублей

Диссертация по обработке конструкционных материалов в машиностроении на тему «Разработка и исследование рациональных режимов поверхностного пластического деформирования в комбинированных методах упрочнения деталей»

Автореферат диссертации по теме "Разработка и исследование рациональных режимов поверхностного пластического деформирования в комбинированных методах упрочнения деталей"

На правах рукописи

МОЗГУНОВА Анна Ивановна

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ В КОМБИНИРОВАННЫХ МЕТОДАХ УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

Специальность 05.03.01 Технологии и оборудование механической и физико-

технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград 2006

Работа выполнена в Волгоградском государственном техническом университете

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Матлин Михаил Маркович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Шапочкин Василий Иванович

кандидат технических наук, доцент Паршев Сергей Николаевич

Ведущая организация: ООО «Волгоградский завод буровой техники»

Защита диссертации состоится «ЗЛ» & прел А- 2006 г. в (2 на заседании диссертационного совета К 212.028.02 в Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400131 г. Волгоград, проспект им. Ленина, д. 28.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

Автореферат разослан « » А/71*2^ 2006 г.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, в 2-х экземплярах просим направлять по адресу университета.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук,

доцент ^ ^' Быков Ю.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Среди различных методов упрочнения деталей машин особое место занимают методы поверхностного пластического деформирования (ППД) (обкатка шариками или роликами, виброобкатывание, обработка дробью, алмазное выглаживание, чеканка и др.), как относительно простые и эффективные. Широкое применение нашли методы ППД в сочетании с другими упрочняющими обработками. Комбинированные методы, использующие поверхностное упрочнение деталей, наиболее эффективны для повышения контактной и изшбной усталостной прочности деталей машин. К таким способам относятся, например, закалка токами высокой частоты, старение или химико-термическая обработка (цементирование, цианирование, азотирование) с последующей обработкой ППД.

В этих условиях твердость материала инструмента (дроби, шариков, роликов), используемого для ППД, может оказаться соизмеримой с твердостью поверхности детали. При этом известные закономерности, определяющие параметры контакта и режимы упрочнения, нарушаются, поскольку они базируются, как правило, на зависимостях, в которых полагают, что твердость инструмента не менее чем в два раза выше твердости материала детали.

В ряде случаев весьма эффективным оказывается применение статической чеканки изделий из цветных сплавов (после соответствующей термической обработки) с использованием инструмента в виде цилиндрического индентора, однако к настоящему времени методы прогнозирования параметров контакта и режимов упрочнения для такого инструмента разработаны не в полном объеме.

В связи с этим, возникает необходимость создания новых расчётных методов определения режимов упрочняющей обработки ППД при комбинированном упрочнении, так как известные методы базируются, зачастую на эмпирических соотношениях, то есть, справедливы лишь для частных случаев.

Тематика научно-технических конференций и публикаций последних лет также подтверждает актуальность темы исследования.

Диссертация выполнена на кафедре «Детали машин и ПТУ» ВолгГТУ в соответствии с НТП Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (подпрограмма 210 «Качество») и тематическим планом НИР Федерального агентства по образованию: тема № 1.115.04.

Цель и основные задачи исследования. Целью данного исследования является разработка методов расчёта рациональных режимов поверхностного пластического деформирования при комбинированном упрочнении деталей, а именно режимов дробеобработки стальных деталей (предварительно подвергнутых химико-термической обработке), а также режимов статической чеканки деталей из алюминиевых сплавов (предварительно подвергнутых термической обработке: закалка + искусственное старение) с помощью инструмента в виде цилиндрического индентора.

Для достижения этой цели были поставлены следующие основные задачи исследования:

1. Разработка и исследование методов расчётного определения параметров остаточного отпечатка в контакте инструмента (дроби или цилиндрического индентора) и детали в условиях комбинированной упрочняющей обработки;

2. Экспериментальное и теоретическое исследование глубины пластически деформированного поверхностного слоя (после дробеобработки или статической чеканки цилиндрическим индентором) при комбинированной упрочняющей обработке;

3. Разработка инженерного метода определения рациональных режимов поверхностного пластического деформирования (дробеобработки или статической чеканки) при комбинированном упрочнении.

Методы исследования. В теоретических исследованиях использовали теорию упругости, деформационную теорию пластичности, теорию размерности, характеристику материала - контактный модуль упрочнения (пластическая твердость по ГОСТ 18835), методы планирования эксперимента. Для обработки экспериментальных данных применяли методы математической статистики и персональную ЭВМ IBM PC 5-го поколения. (

Геометрические размеры остаточных отпечатков измеряли с помощью инструментального микроскопа ММИ-2 и индикаторов часового типа. Контактные деформации измеряли с помощью специального приспособления к прессу Бри-нелля. Определение механических свойств при растяжении выполняли с помощью программно-технического комплекса для испытания металлов (оснащенного персональным IBM совместимым с компьютером) ИР 5143-200. Контроль твердости проводили на твердомерах ТШ-2, ТК-2, ТП-7Р-1.

Научная новизна:

1. Получена аналитическая зависимость, определяющая расчётный радиус кривизны инструмента (дроби), с использованием которого «упругие» формулы Г. Герца становятся пригодными для расчёта упругой части пол- < ного сближения и диаметра остаточного отпечатка при наличии в процессе дробеобработки контактной пластической деформации материалов, как дроби, так и детали.

2. Установлены зависимости для определения глубины остаточного отпечатка на поверхности детали и величины остаточного сплющивания дроби при соизмеримых твердостях их материалов.

3. Обоснованы многофакторные безразмерные комплексы, характеризующие закономерности пластической деформации при статической чеканке детали цилиндрическим индентором, позволяющие вычислить глубину остаточного отпечатка на поверхности детали.

4. Предложены расчётные методы определения глубины пластически деформированного поверхностного слоя детали при её дробеобработке (при соизмеримых твердостях материалов детали и дроби), а также при статической чеканке цилиндрическим индентором деталей из алюминиевых сплавов.

5. Разработаны методы расчетного определения рациональных режимов поверхностного пластического деформирования (дробеобработки или статической чеканки) после предшествующей химико-термической или термической обработки.

Новизна метода определения глубины пластически деформированного поверхностного слоя при дробеобработке в условиях комбинированного упрочнения подтверждена патентом РФ 2194263. Положения, выносимые на защиту.

1. Аналитические зависимости, определяющие диаметр остаточного отпечатка и упругую часть полного сближения в силовом контакте инструмента (дроби) и детали при соизмеримых твердостях их материалов.

2. Формулы для расчёта глубины остаточного отпечатка на поверхности детали и величины остаточного сплющивания дроби (при соизмеримых твердостях их материалов) при дробеобработке.

3. Зависимость, полученная на основе теории размерности и позволяющая определять глубину остаточного отпечатка на поверхности детали при статической чеканке с помощью цилиндрического индентора.

4. Расчётные зависимости, определяющие глубину пластически деформированного поверхностного слоя детали при ударном поверхностном пластическом деформировании (дробеобработке в условиях соизмеримых твердостей материалов дроби и детали) и при статической чеканке цилиндрическим инденто-ром деталей из алюминиевых сплавов.

5. Методы расчётного определения рациональных режимов дробеобработки (диаметр дроби и её скорость) после химико-термической обработки детали, и статической чеканки (диаметр цилиндрического индентора, контактная нагрузка) деталей из алюминиевых сплавов после термической обработки, позволяющие одновременно обеспечить оптимальные значения как интенсивности пластической деформации на поверхности детали, так и глубину пластически деформированного слоя.

Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов. Достоверность и обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов диссертации подтверждаются экспериментальными исследованиями автора, согласуются с известными результатами работ других авторов, а также результатами использования в производственных условиях ряда разработанных методов. Практическая ценность и реализация результатов работы. Разработанные расчетные методы определения рациональных режимов поверхностного пластического деформирования (дробеобработки или статической чеканки) после предшествующей химико-термической или термической обработки, а также необходимые для их реализации методы расчёта размеров остаточных отпечатков, и глубины пластически деформированного поверхностного слоя позволяют уже на этапе проектирования параметров ППД обеспечить наибольшую эффективность упрочняющей обработки. Все методы представлены в виде, удобном для практического использования инженерно-техническими работниками в производственных условиях.

Предложенные расчетные методы внедрены в практику проектирования буровых установок в ООО «Волгоградский завод буровой техники», а также ис-

пользуются в ВолгГТУ при чтении лекций по отдельным разделам курса «Детали машин и основ конструирования», выполнении курсовых проектов, выпускных работ бакалавров и магистерских диссертаций.

Апробация работы. Результаты работы были представлены и получили одобрение на IV, V, VI, VIII областных межвузовских научных конференциях студентов и молодых ученых (1999, 2000, 2001, 2004 гг.); международной научно-практической конференции «Прогресс транспортаых средств и систем» (Волгоград, 1999, 2002, 2005 гг.), международной традиционной научно-технической конференции «Прогрессивные методы и технологии получения и обработки конструкционных материалов и иокрытий» (Волгоград, 1999г.), IV - VI международных семинарах «Современные проблемы прочности» (Старая Русса, 2000, 2001, 2003 гг.), XXXVI международном семинаре «Актуальные проблемы прочности» (Витебск, 2000 г.), международных конференциях «Механика» (Литва, Каунас; 2002, 2004, 2005, 2006 гг.), международной научно-технической конференции «Надежность машин и технических систем» (Минск, 2001 г.), международной научно-технической конференции «Современные проблемы металлургического производства» (Волгоград, 2002г.), в научно-технической конференции с международным участием «Теория и практика зубчатых передач» (Ижевск, 2004г.), научно-технической конференции с международным участием «Совре- ( менные тенденции развития автомобилестроения в России» (Тольятти, 2004 гг.), «Научно-технические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения» (С.-Петербург, 2005г.), международной конференции «Современные упрочняющие технологии деталей поверхностным пластическим деформированием» (МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 2005 г.), «Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении» (Тольятти, 2005г.), международной научно-технической конференции «Повышение качества продукции и эффективности производства» (Курган, 2006 г.), внутривузовских конференциях (Волгоград, 2000 - 2006 гг.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 20 работах, в том числе получен один патент РФ. |

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и приложения, содержит 176 страниц машинописного текста, включая 24 рисунка и 16 таблиц. Список литературы включает 187 наименований. В приложении приведены документы, подтверждающие внедрение и практическое значение результатов работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, а также содержится краткое изложение основных научных результатов, выносимых на защиту.

В первой главе проведен анализ комбинированных методов упрочнения деталей машин с использованием поверхностного пластического деформирования (ППД), определения технологических режимов ППД и расчета параметров силового контакта инструмента и упрочняемой детали.

Обзор литературных источников показывает, что в последние годы интерес к комбинированным методам обработки существенно возрос, о чем свидетельствует целый ряд защищенных диссертаций, а также большое количе-

количество публикаций отечественных и зарубежных исследователей. Очевидно, что обоснованное комбинирование различных методов обработки поверхностного слоя может значительно повысить результативность упрочняющей обработки. При этом поверхностное пластическое деформирование является одним из базовых способов упрочнения и наиболее часто используется в сочетании с другими методами упрочнения. Опубликованы многочисленные данные о влиянии основных параметров ППД на эффективность упрочнения. Большое внимание уделяется определению рациональных режимов ППД деталей машин, которые обеспечивают наибольшее приращение предела выносливости, а, следовательно, и долговечности деталей. Показано, что параметры режимов обработки выбирают сегодня не только на основании экспериментальных данных и эмпирических соотношений (получаемых из испытаний образцов или, реже, натурных деталей, подвергнутых ППД при разных режимах), но и опираются на закономерности упругопластической контактной деформации, реализуемой в процессах ППД. К настоящему времени сформулированы четкие рекомендации по назначению оптимальных параметров ППД: интенсивность пластической деформации е,,о на поверхности детали должна быть близка к предельной равномерной деформации ер материала детали; глубина hs пластически деформированного слоя должна быть равна оптимальной глубине которую вычисляют по известным формулам; установлено, что при е,,о » ер и hs = hs,om эпюра распределения остаточных напряжений по сечению детали также будет наиболее благоприятной.

Наиболее существенные результаты исследования упрочняющей обработки, широко используемые на практике, сосредоточены в работах М.А. Балтер, В.Ф. Безъязычного, А.Г. Бойцова, В.М. Браславского, М.С. Дрозда, C.JI. Лебско-го, A.B. Киричек, И.В. Кудрявцева, П.Г. Одинцова, Б.П. Рыковского, М.М. Саверина, Ю.И. Сидякина, В.А. Смирнова, В.М. Смелянского, A.A. Хворо-стухина, С.Г. Хейфеца, П.А. Чепы, О.В. Чудина, Л.М. Школьника, и многих других.

Однако при комбинированном упрочнении, в котором ППД следует за термической или химико-термической обработкой, твёрдость материалов упрочняющего инструмента (дроби) и поверхности детали оказываются близкими по величине, а все известные зависимости, определяющие как размеры остаточного отпечатка, так и режимы упрочняющей обработки, теряют свою справедливость.

Кроме того, в настоящее время отсутствуют расчётные зависимости, позволяющие определять глубину остаточного отпечатка, а также глубину упрочнённого слоя при взаимодействии упрочняющего инструмента в виде цилиндрического индентора и поверхности деталей изготовленных из цветных металлов и сплавов, что существенно сужает возможности практического использования этого инструмента для ППД (обкаткой, чеканкой, в том числе статической и др.).

На основании выполненного анализа сформулированы цель и задачи исследования.

Вторая глава посвящена экспериментальному исследованию глубины пластически деформированного поверхностного слоя после дробеобработки или статической чеканки деталей, в условиях комбинированного упрочнения.

Экспериментальное исследование глубины /г50 пластически деформированного слоя после дробеобработки, деталей, предварительно подвергнутых химико-термической обработке, провели на плоских образцах, поверхность которых была предварительно подвергнута цементации (нитроцементации) на глубину 1,5 ... 1,8 мм; затем выполнили дробеструйную обработку по различным режимам упрочнения. Для обработки поверхности образцов использовали различные виды дроби: стальную литую (ДСЛ-1, ДСЛ-2) и рубленную (ДСР 1) дробь с различными диаметрами (от 0,8 до 2,0 мм), изготовленными в соответствии с ГОСТ 11964, а так же шарики из стали ШХ-15 (диаметр 3,0...5,0 мм). Скорости полёта дроби соответствовали обычно используемым при дробеструйной обработке - 40...70 м/с. Глубину пластически деформированного слоя после дробеобработки измеряли методом твёрдости на косом шлифе.

Результаты исследования показали, что непосредственное использование традиционных зависимостей, которые не учитывают соотношение твердостей материала дроби и поверхности детали, может привести к существенному (в исследованных случаях до 65%) за-

К,

мм

1 - НД 3240, Лрад-5 мм А-1- ЯД 3240, ^=1,5 мм

О-2-ВД1%0,.Крот-5мм

д-2-ЯД 1960,^=1,5 мм С-3-^1250,^-5 мм Л- 3 - НД 1250, ^^=3 мм О-4 -НД 1200,^=1,5 мм д- 4 - ЯД 1200, Я =5 мм

вышению расчетных глубин пластически деформированного слоя относительно экспериментальных значений.

Экспериментальное определение глубины пластически деформированного слоя при статической чеканке цилиндрическим ин-дентором деталей из алюминиевых сплавов, предварительно подвергнутых термической обработке, выполнено на брусках прямоугольного сечения, изготовленных из алюминиевых сплавов: АЛ 9-1 и АК 8. Предварительно бруски из указанных сплавов подвергали термическому упрочнению путём закалки и искусственного старения, традиционно используемым в производственных условиях. В качестве упрочняющего инструмента для статической чеканки использовали ци-

1000 2000 4, Н/мм

Рис.1. Графики изменения глубины й? пластине- линдричесте инденторы (изготов-ски деформированного слоя в зависимости от лешше вд сталиЩХ15 С твёрдо-удельной нагрузки <?: сплошные линии - рас- .. ... г чет ПО формуле (14); линии 1 и 2 соответст- стью ЯЛСЭ 62...64) с радиусами вуют материалам стальных брусков 1>5; 3 и 5мм. Механические 30ХГСА(ВД 3240 МПа) и 35 (ЯД 1960 МПа); свойства исследуемых материалов линии 3 и 4 -материалам брусков из сплавов определяли с помощью программ-АК 8 (ЯД 1300 МПа) и АЛ9-1 (ЯД 1200 МПа) Но-технического комплекса для несоответственно; значки - экспериментальные пьшшия металлов (оснащенного результаты

персональным IBM совместимым компьютером) ИР 5143-200. Внедрение цилиндрических инденторов в боковую поверхность брусков проводили на прессе Бри-нелля ТШ-2 различными рабочими нагрузками 4981 ...29430 Н. Глубину пластически деформированного слоя после статической чеканки измеряли методом твёрдости (HVW). Исследование выполнено с использованием планирования эксперимента.

Сопоставление экспериментальных значений с результатами расчета глубины hs пластически деформированного слоя на поверхности деталей по известной формуле, полученной ранее для определения глубины пластически деформированного слоя стальных деталей показало, что её использование для деталей из алюминиевых сплавов неправомерно и приводит к систематическому занижению (до 60%) глубины пластически деформированного слоя. Установлено, что разница между hs~, и hs не остаётся постоянной, а зависит от величины удельной рабочей нагрузки q (рис. 1).

Таким образом, экспериментально обосновано, что для проектирования описанных процессов комбинированного упрочнения необходима разработка новых методов расчетного определения одного из существенных параметров ППД -глубины пластически деформированного слоя с учетом реальных явлений в контакте упрочняющего инструмента и детали.

Третья глава посвящена определению глубины пласл ически деформированного слоя при комбинированном упрочнении в связи с параметрами силового контактного взаимодействия упрочняемой детали и инструмента.

Для нахождения глубины пластически деформированного слоя в условиях первоначально точечного контактного взаимодействия инструмента (дроби) и детали, при близких твердостях их материалов, необходимо располагать данными о геометрических размерах остаточных отпечатков на поверхностях инструмента и детали.

В результате анализа схемы силового контакта дроби (моделируемой сферой) и детали при соизмеримых твердостях их материалов получена аналитическая зависимость, определяющая расчётный радиус дроби

где Я - исходный радиус дроби, ауд - обратимая упругая часть полного сближения в контакте, Аф - фактическая глубина остаточного отпечатка на поверхности детали, /гс,ф - фактическая величина сплющивания дроби.

Доказано, что использование радиуса Яр вместо /? в «упругих» формулах Г. Герца, позволяет применить последнее для определения ау £ и диаметр остаточного отпечатка в условиях одновременного возникновения пластических деформации на поверхностях дроби и детали.

О)

Результаты сопоставления расчётов по формулам (2) и (3) с экспериментальными значениями показали, что наибольшее отклонение результатов эксперимента и расчета упругой части ауд полного сближения составляет 7%, а для диаметра остаточного отпечатка - 8% (в доверительном интервале 0,95).

Для получения расчетных зависимостей, позволяющих определять глубину остаточного отпечатка h^ на поверхности детали и величину остаточного сплющивания /гс ф дроби, предварительно было выполнено две серии экспериментов.

В первом случае, в качестве детали использовали плитки (из стали 25ХГТ), рабочая поверхность которых была подвергнута цементации на глубину 1,5 ... 1,8 мм (твердость её поверхности НЯСЭ 58 ... 62 (ВД 8300...9830 МПа), а твердость сердцевины НД 3160...3983 МПа). В качестве имитатора дроби использовали шарики с диаметром 5 и 10 мм, изготовленные из твердого сплава ВК 9 (НДШ 16972 МПа), а также из стали ШХ 15, термообработанной на различную твердость (НДШ 5770... 12629 МПа).

Во втором - в качестве детали использовали стальные плитки с различной твердостью НД 4720... 11814 МПа и шарики с диаметром 5 и 10 мм, изготовленные из стали ШХ 15 и термообработанные на твердость НДШ 5420 МПа.

В обоих случаях шарики вдавливали в поверхность плитки с помощью пресса Бринелля при различных степенях нагружения PID1. После снятия нагрузки измеряли величину фактического смятия Ас.ф поверхности шарика и фактическую глубину Аф отпечатка на поверхности детали с помощью индикатора часового типа с ценой деления 0,01 мм.

Из рис.2, видно, что при равенстве твердостей дроби (шарика) и рабочей поверхности детали (то есть при НДШ!НД = 1) фактическая глубина Аф остаточного отпечатка составляет около 60% от глубины h, отвечающей случаю, когда НДШ1НД > 2. С уменьшением отношения НДщ/НД, то есть с уменьшением относительной твердости дроби, фактическая глубина йф отпечатка непрерывно уменьшается и при соотношении твердостей материала дроби и детали НДщ/НД < 0,57 остаточный отпечаток на поверхности детали полностью отсутствует, а фактическая величина сплющивания АС,Ф дроби становится равной hc (где hc - величина сплющивания дроби в условиях «чистого»

А h

К 0,6

0,4 ОД

N V

/ X V

0,5

0,9

lß

1,7 ндунд

Рис.2. Графики зависимостей относительной глубины йф/Л остаточного отпечатка на поверхности детали и относительной величины остаточного сплющивания АСф/Ас дроби от соотношения твердостей НДШ!НД материала дроби и упрочняемой поверхности детали: линия 1 - расчет по формуле (4), линия 2 - расчет по формуле (5), точки - экспериментальные данные

сплющивания). С увеличением отношения НДШ1НД фактическая глубина йф отпечатка возрастает и при НДШ/НД> 1,86 выполняется равенство йф = й (где дополнительно И - глубина остаточного отпечатка в условиях «чистого» внедрения), а сплющивание дроби полностью отсутствует, то есть = 0. Таким образом, пластическая деформация одного из элементов контактирующей пары прекращается, когда твёрдость его материала вдвое (или более) превышает твёрдость материала второго элемента. Этот результат согласуется с установленным ранее положением, согласно которому для получения достоверных значений твёрдости при стандартной шариковой пробе необходимо, чтобы НДШ/НД> 2.

Зависимость относительной глубины остаточного отпечатка на поверхности детали от НДт/НД (кривая 1 на рис. 2) может быть описана уравнением (в диапазоне НДШ/НД= 0,57 ... 1,86) _

У А = у1(НДш/ЦД)0'9-0,6 - 0,074, (4)

а относительной величины остаточного сплющивания дроби (шарика) от

НДщ/НД (кривая 2 на рис. 2) может быть описана уравнением

= 0,926(Щш /ИДУ'9 - 0,528. (5)

Сравнение формул (4) и (5) с экспериментальными данными показало, что наибольшее расхождение результатов эксперимента и расчета в большинстве случаев не превышает (10... 12)%.

При дробеобработке для определения глубины пластически деформированного слоя используется, как правило, зависимость

1,5 -Ы. (6)

При взаимодействии дроби и поверхности детали, материалы которых имеют соизмеримые твердости, глубину И.ч пластически деформированного слоя можно также найти по формуле (6), однако при этом, используемое в ней значение диаметра с1 = ¿ф остаточного отпечатка следует определять с учетом наличия контактной пластической деформации материалов, как дроби, так и детали.

Диаметр с1{)) при статическом нагружении определяют по формуле (3); при ударном нагружении для определения в формулу (3) следует подставлять значение динамической нагрузки Рл, вычисляемой по известной формуле, учитывающей плотность р материала, а также диаметр й и скорость дроби у0, динамическую пластическую твердость НДЛ, коэффициент к восстановления при ударе

при определении и соответственно по формулам (4) и (5), входящие в них величины И и Ис вычисляют по известным формулам также с учетом Рп и ЯДЛ. Таким образом, в условиях ударного нагружения формула (6) для определения глубины пластически деформированного поверхностного слоя примет вид

Н, «1,5 • ¿ф,д =3.з ^ 2(А*- + К

| \ _ф,С,Д \

аух

(8)

Сопоставление расчета по формуле (8) с экспериментальными значениями показало, что наибольшее расхождение результатов расчёта по предложенной формуле и опытными данными составляет 10% (доверительный интервал 0,95).

Описанное решение позволяет расчетным путем определять глубину пластически деформированного слоя. В то же время при использовании формулы (8) необходимо вычислять по приведенным выше формулам значительное количество различных параметров (силу контактного удара, упругую часть полного сближения, глубину остаточного отпечатка па поверхности детали, величину остаточного сплющивания поверхности дроби), что усложняет практическое использование описанного метода в производственных условиях.

В связи с этим предложен более удобный в инженерных расчетах метод определения пластически деформированного поверхностного слоя.

Известно, что величина /?.? пропорциональна квадра гному корню о г глубины И остаточного отпечатка

(9)

При ударной упрочняющей обработке соотношение твердостей дроби и детали может отличаться от условий статического нагружения, поскольку, как известно при ударном приложении нагрузки необходимо оперировать с понятием динамической твердости материала, которая оказывается больше статической НДд -НД-г\ид (где х\нд - динамический коэффициент твердости). В связи с

этим в условиях ударного нагружения вместо отношения НДШ/НД следует использовать соотношение

нд„ш _ ндш ■ Л/и,ш ,,

НДЛ ' НД-цнд

На основе зависимостей (4), (6), (9) и (10) можно предложить метод определения фактической глубины пластически деформированного слоя (патент РФ 2194263) в условиях силового контактного взаимодействия дроби и детали, имеющих близкие по значению твердости материалов

/ \0,9

нДш' Лвд.ц НД-Чнд

-0,6

-0,074. (11)

Погрешность определения по формуле (11) составляет 12% (с вероятностью 95%), а учёт реального соотношения твердостей материалов упрочняемой поверхности детали и дроби позволяет существенно повысить (до 65%) точность определения глубины наклёпанного слоя по сравнению с известными методиками расчёта.

Для определения глубины пластически деформированного слоя в условиях первоначально линейного контактного взаимодействия инструмента (цилиндрического индентора с радиусом Лрол) и детали необходимо иметь возможность расчётным путём определять глубину И остаточного отпечатка. На базе теории размерности и результатов обширного экспериментального исследования установлены существенные факторы (определяющие глубину И) из которых составили два безразмерных комплекса ЫЯроЛ и (<7 - ц^1(НД • ЯроЛ), первый из которых

ад*,

Рис.3. График зависимости относительной глубины А/Лрот остаточного отпечатка от безразмерного ком-

является относительной глубиной остаточного отпечатка, а второй представляет собой отношение степени нагруже-ния (д - <7,ф)//?рол, к твёрдости НД материала детали (где дополнительно <7 и - соответственно удельная рабочая и критическая нагрузка, отвечающая появлению пластической деформации на продольной оси симметрии площадки

д.д^ контакта). Результаты экспе-

плекса (<? - ^крУСНД • Лрол); значки -расчет по формуле (12)

опыт; линия -

^ = 0,2^

Я~Я кр

НД -я

риментального исследования показаны на рис. 3; на основе их статистической обработки получена формула для определения глубины И остаточного отпечатка

Л1.52

(12)

ролу

Ь, 1,8

1,6

1,4

1,2

1,0

которая, по крайней мере, в исследованных случаях не зависит от радиуса /?роЛ цилиндрического индентора, материала детали и ей твердости НД.

Сопоставление результатов расчета значений И по формуле (12) с опытными данными показало, что их разница с вероятностью 95% не превышает 6%.

Анализ экспериментальных данных приведённых в главе 2 (см. рис.1) позволит получить зависимость определяющую соотношение И^И^ глубин пластически деформированного слоя при упрочнении деталей из исследованных алюминиевых сплавов (А$,э) и стальных деталей (йх) в одинаковых условиях нагружения и при равенстве твердостей материалов деталей (рис.4)

, . 1

-о- л -л- л рол = 5 — 1 рол л> им им 5 мм

■ \ д\! А Д

хЛ 1

0 1000 2000 3000 Я, Н/мм

Рис.4. График зависимости поправочного коэффициента К от удельной нагрузки д на цилиндрический индентор: тёмные значки экспериментальные данные, соответствующие сплаву АЛ 9-1; светлые значки - экспериментальные данные, соответствующие сплаву АК8; линия -расчет по формуле (13)

= 1 + -

0,5ехр(0,0012<7)

Следует подчеркнуть, что этот результат не является неожиданным. Разницу в глубинах деталей из алюминиевых сплавов наблюдали и

раньше, например, при упрочнении дробью (то есть при первоначально точечном контакте), однако при этом численные значения К существенно отличались от вычисленных по формуле (13).

Таким образом, с учетом формулы (13) зависимость для определения глубины пластически деформированного слоя деталей из исследованных алюминиевых сплавов примет вид

( \

(14)

0,664——0,385 -Ь

К ,

где (То,2 - условный предел текучести материала детали, Ь - полуширина остаточного отпечатка, вычисленная по формуле

26 = 4 и*,+*2)Л

рол

. аУ)

(15)

в которой глубину остаточного отпечатка определяют по формуле (12); ау =4д(к1 + к2) - упругая часть сближения в контакте; к12 - коэффициенты, зависящие от упругих свойств материалов цилиндрического индентора и детали.

Экспериментальная проверка формулы (14), выполненная методом твердости показала, что погрешность вычисленных значений по сравнению с опытными не превышает 6% с вероятностью 95%.

В четвертой главе описаны два разработанных метода расчетного определения рациональных значений технологических параметров упрочнения поверхностным пластическим деформированием при комбинированной обработке, обеспечивающих наибольшее приращение предела выносливости детали, благодаря одновременному выполнению условий: е,0 ~ ер и = (отметим, что определяется по известной зависимости, например по а.с. 1400862).

Первый метод. Дробеобработка деталей, предварительно прошедших химико-термическую обработку (например, цементацию), в условиях, когда твердость детали близка или даже выше твердости материала дроби. Определение основных параметров ГОТД (диаметра дроби О и её скорости у0) выполняют в следующем порядке:

1. Путем испытания на растяжение по ГОСТ 1497 стандартных десятикратных цилиндрических образцов, изготовленных из материала упрочняемой детали определяют: условный предел текучести ст0,2> истинный предел прочности истинное сопротивление разрыву и предельную равномерную деформацию бр. Согласно ГОСТ 18835 определяют пластическую твердость НД материала упрочняемой детали.

2. Вычисляют (для заданной толщины детали) оптимальную глубину к3у0т пластически деформированного слоя.

3. Выбирают марку и диаметр дроби, а так же определяют пластическую твердость НДш её материала.

4. Из формулы (11), с учетом условия » И3,от вычисляют необходимый диаметр остаточного отпечатка

^опт - ^5,опг

НД ,„ 'Лад,,

\ 0,9

ВД'Лад

-0,6

0,5

-0,074. (16)

Динамические коэффициенты твёрдости материалов детали г|Нд и дроби Лад.ш принимают равными 1,5, так как рабочие скорости полета дроби Уо чаще всего оказываются в диапазоне 40... 130 м/с.

5. Определяют необходимую скорость полёта дроби, для достижения требуемой глубины пластически деформированного слоя

у0 =

3-1,5 НД

(17)

О ; 'У 8-р где р — плотность материала дроби.

6. Проверяют выполнение условия оптимизации / ер « 1, где интенсивность деформаций е,>0 в центре отпечатка, можно вычислить по приближенной формуле

г АЛ

5Э

5Б

(18)

в которой дополнительно отношение //г определяют по формуле (4).

7. В том случае, если необходимая скорость полёта дроби у0 имеет трудно достижимые величины (то есть слишком малые или высокие скорости) расчет повторяют с п. 3, задавая другой диаметр или марку дроби.

Второй метод. Статическая чеканка цилиндрическим индентором деталей из алюминиевых сплавов после термической обработки (на примере ППД сопряжения дна и боковой стенки (рис. 5) корпуса шестеренной гидромашины НИИ 0-Е).

Определение основных параметров ППД (удельной рабочей нагрузки д и радиуса цилиндрического инден-тора Я,™) выполняют в следующем порядке:

1. Путем испытания на растяжение по ГОСТ 1497 стандартных десятикрашых цилиндрических образцов, изготовленных из материала корпуса определяют о0,г, £„, Бк и 8р. По ГОСТ 18835 измеряют пластическую твердость НД материала корпуса.

Рис.5. Разрез корпуса шестеренной гидромашины 2. Вычисляют оптимальную НШ-10Е. 1 и 2 расточки под шестерни в ли- глубину И$,опт-

том корпусе; 3 и 4 - соответственно каналы 3. Из формулы (14), находят в низкого и высокого давления; 5 - упрочняе- первом приближении рациональное мый прямолинейный участок и соогветствую- значение удельной нагрузки (при щая ему плоская площадка 6, цилиндрический ^ = | и ¿, = 0) индентор 7

<7рац_1»5Л,опта02-

(19)

4. Исходя из условия с, о = определяют (также в первом приближении) необходимое значение радиуса цилиндрического индентора с использованием формулы

Л'рол=0,669(1-2ц2)-

(20)

в которой значение Ь определяют по формуле (15) с учетом глубины А остаточного отпечатка, вычисляемой по формуле (12); здесь - коэффициент Пуассона материала детали.

Из совместного решения формул (12), (15) и (20) получим уравнение

R'= 0,669(1-2ц2)

1 рол

из которого при q R рол*

1,523

2 Л рол Я рац Чкр ^'рол НД + 2<7'рац(*1 +h)

(21)

ц'рац методом последовательных приближений и находят

5. Используя найденное значение /?'Рол> из формулы (14) определяют значение 'рац во втором приближении

рац

= 1,5

f И л

5,опт +0,385Ь

'0,2'

(22)

при этом значения К и Ь вычисляют (при q = q'pm и Rpon = R'роЛ) соответственно по формулам (13) и (15) с использованием значения глубины h остаточного отпечатка, определяемого формулой (12).

6. Определяют уточненное значение радиуса R"^ цилиндрического индентора из уравнения (21) при q = q"pm. Если разница R'po„ и Л"рол больше заданного допуска то расчет повторяют, начиная с пункта 4.

Практическое использование этого метода для корпуса шестеренной гидромашины НШ-10Е из алюминиевого сплава АЛ9-1 с пластической твёрдость после термической обработки (закалка + искусственное старение) НД 1200 МПа и условным пределом текучести а0 2 = 260 МПа показало, что необходимый радиус цилиндрического индентора (инструмента) Rpол =1,17 мм, а рациональная удельная нагрузка qpm =118 Н/мм. Эти результаты оказались весьма близки к значениям Яр™ и qvm найденными ранее путем опытного подбора. Испытания корпусов шестеренных гидромашин НШ-10Е при рабочем давлении, которое пульсировало до 16 МПа, показали, что долговечность корпуса после упрочнения статической чеканкой увеличилась в 3 раза и составила 6 тысяч моточасов.

Следует подчеркнуть, что упрочнение статической чеканкой с помощью цилиндрического индентора в рассмотренном случае оказалось и весьма удобной технологической операцией: поскольку длина упрочняемой галтели сравнительно невелика, то её обработка выполняется путем однократного нагружения цилиндрического индентора.

Основные выводы и результаты работы

В результате выполненных исследований решена актуальная научно-техническая задача по разработке рациональных технологических режимов уп-

рочнения деталей в условиях комбинированного упрочнения, базирующаяся на закономерностях первоначально точечного или линейного упругопластического контакта инструмента и детали. Все результаты представлены в виде, удобном для практического использования инженерами-конструкторами и технологами.

1. Получены аналитические зависимости, определяющие диаметр остаточного отпечатка и упругую часть полного сближения при наличии контактной пластической деформации материалов, как сферического инструмента (дроби), так и детали. Определены расчётные зависимости (в условиях статического или ударного нагружения) для определения глубины Иф остаточного отпечатка на поверхности детали и величины /гс,ф остаточного сплющивания дроби в зависимости от уровня соотношения твердостей их материалов.

2. На основе теории размерностей получена и экспериментально подтверждена зависимость, позволяющая определять глубину остаточного отпечатка на поверхности детали при статической чеканке с помощью цилиндрического инден-тора, с использованием которой предложен метод расчета глубины пластически деформированного слоя при упрочнении деталей из алюминиевых сплавов.

3. Разработан расчетный метод определения глубины Их пластически деформированного слоя при дробеобработке (при наличии пластической деформации на поверхности как детали, так и дроби), учитывающий упругие свойства материалов детали и дроби, силу контактного удара, упругую часть полного сближения, глубину остаточного отпечатка на поверхности детали, величину остаточного сплющивания поверхности дроби. Предложен также инженерный метод (патент РФ 2194263) расчета глубины пластически деформированного слоя при дробеобработке в указанных условиях, учитывающий уровень соотношения твердостей детали и дроби.

4. Разработан расчетный метод определения рациональных режимов дробе-обработки поверхности деталей предварительно подвергнутых ХТО (например, цементации), для реализации которого кроме обычно используемых исходных данных (диаметр О дроби и её скорость у0, время обработки I и расход дроби) необходимо дополнительно определить соотношение твердостей детали и дроби.

5. Разработан расчетный метод определения основных параметров статической чеканки: удельной рабочей нагрузки q на цилиндрический индентор и его радиуса /?рол, при одновременном выполнении двух критериев оптимизации (е,,0» ер, кц «/7ч,(ип), обеспечивающих наибольшую долговечность детали, применительно к определению режимов упрочнения сопряжения дна и боковой стенки (на прямолинейном участке) корпуса шестеренной гидромашины НШ 10-Е, изготовленного из алюминиевого сплава АЛ 9-1 после термической обработки (закалка + искусственное старение).

6. Методы расчета параметров силового контакта использованы на практике для оценки работоспособности тяжело нагруженных сопряжений деталей буровой установки БУ 3900/225 ЭПКБМ, выпускаемой ООО «Волгоградский завод буровой техники». Результаты работы используются в учебном процессе ВолгГТУ при чтении лекций по отдельным разделам курса «Детали машин и основы конструирования», выполнении курсовых проектов, выпускных работ бакалавров и магистерских диссертаций (акты внедрения приведены в приложении).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Матлин, М.М. Расчет толщины наклепанного поверхностного слоя при использовании различных упрочняющих технологий / М.М. Матлин, С.Л. Лебский, A.B. Бабаков, А.И. Фролова (Мозгунова) // научные труды

V Международного семинара «Современные проблемы прочности» им.

B.А. Лихачева, 17-21 сентября 2001 г., Старая Русса, Том 1. — Великий Новгород. - 2001.-С. 236-239.

2. Матлин, М.М. Новые упрочняющие технологии повышающие долговечность деталей. / М.М. Матлин, С.Л. Лебский, A.B. Бабаков, А.И. Фролова (Мозгунова) // Надежность машин и технических систем (Материалы Международной научно-технической конференции 16-17 октября 2001 года). - MÏihck. -2001.-С. 40—41.

3. Мозгунова, А.И. Закономерности контактного упругопластического взаимодействия деталей из материалов с близкими твердостями / А.И. Мозгунова //

VI Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, 13-16 ноября 2001, тезисы докладов. - Волгоград: Политехник. - 2002. -

C. 53-54.

4. Matlin, M. Mathematical modeling of thickness of a strengthened case with hardening details of various hardness / M. Matlin, S. Lebskiy, A. Mozgunova // MECHANIKA - 2002: Proceedings of the International Conference, Kaunas, April 4-5, 2002/ Kaunas University of Technology и др. - Kaunas. - 2002. -С. 186- 188.

5. Матлин, М.М. Новые технологии упрочнения деталей транспортных средств / М.М. Maiлин, С.Л. Лебский, А.И. Мозгунова // Прогресс транспортных средств и систем (материалы международной научно-практической конференции, 8-11 октября 2002 г.). - Волгоград. - 2002. - С. 329-330.

6. Патент 2194263 Российская Федерация, МПК 7G01N3/00. Способ определения толщины упрочненного наклепом поверхностного слоя / M. М. Матлин, С. Л. Лебский, А. И. Фролова (Мозгунова) - Опубл. 10.12.2002.-Бюл. №34.

7. Matlin, M. Calculation hardened layer depth at combined reinforcemen» / M. Matlin, S. Lebskiy, A. Mozgunova // MECHANIKA - 2004: Proceedings of the International Conference, Kaunas, April, 2004 / Kaunas University of Technology и др. -Kaunas. - 2004. - С. 50-53.

8. Матлин, М.М. Особенности расчетного определения параметров упрочняющей обработки поверхности зубьев зубчатых передач / М.М. Матлин, С.Л Лебский, А.И. Мозгунова // Теория и практика зубчатых передач (Материалы научно-технической конференции с международным участием, 19-21 мая 2004г., Ижевск, Россия). - Ижевск. - 2004. - С. 155-158.

9. Матлин, М.М. Современные методы упрочнения деталей автотракторной техники / М.М. Матлин, С.Л. Лебский, А.И. Мозгунова // Современные тенденции развития автомобилестроения в России (Материалы научно-технической конференции с международным участием, 26-28 мая 2004г., Тольятти, Россия). -Тольятти, 2004. - С. 21 - 26.

10. Матлин, М.М. Автоматизация расчетов контакта деталей машин при соизмеримых твердостях их материалов. / М.М. Матлин, С.Л. Лебский, А.И. Мозгунова // Известия ВолгГТУ. Серия Автоматизация технологических процессов в машиностроении: межвузовский сборник научных статей. - Волгоград. - Выпуск 1.- № 1. - 2004. - С. 50-52.

11. Matlin, M. Machine elements' surface reinforcing treatment design parameters calculation / M. Matlin, S. Lebsky, A. Mozgunova, D. Lebsky // MECHANIKA. - № 2(46) - 2004.-C. 33 -35.

12. Матлин, M.M. Разработка метода расчета параметров поверхностного пластического деформирования путем статической чеканки / М.М. Матлин, А.И. Мозгунова, В.В. Грязев // Вестник машиностроения. - № 8. - 2004. -С. 63 - 66.

13. Матлин, М.М. Контактный модуль упрочнения металла в задачах поверхностного пластического деформирования деталей машин / М.М. Матлин, C.JI. Лебский, А.И. Мозгунова // Упрочняющие технологии и покрытия. -2005,-№4.-С. 13-19.

14. Матлин, М.М. Современные упрочняющие технологии деталей поверхностным пластическим деформированием / М.М. Матлин, С.Л. Лебский, А.И. Мозгунова // Образование через науку (тезисы докладов Международной конференции, 17-18 мая 2005 г., Москва, Россия). - М.: Ml ТУ им. Н.Э. Баумана, 2005.-С. 274.

15. Матлин, М.М. Повышение долговечности деталей методами комбинированного упрочнения / М.М. Матлин, А.И. Мозгунова, С.Л. Лебский // «Научно-технические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкции и методы их решения» (Материалы международной конференции, 1417 июня 2005г., С.-Петербург, Россия). - С.-Петербург, 2005 - С. 304-305.

16. Матлин, М.М. Упрочнение корпусных деталей / М.М. Матлин, А.И. Мозгунова // «Прогресс транспортных средств и систем» (материалы международной научно-практической конференции, 20-23 сентября 2005г.).-Волгоград 2005. С. 663 - 664.

17. Матлин, М.М. Прогнозирование параметров упрочнения деталей машин путем поверхностного пластического деформирования / М.М. Матлин, А.И. Мозгунова, С.Л. Лебский // Известия ВолгГТУ. Серия Материаловедение и прочность элементов конструкций: межвузовский сборник научных статей-Волгоград. - Выпуск 1. -№ 3 (12).- 2005. - С. 52 - 55.

18. Матлин, М.М. Исследование закономерностей упругопластического контакта тел с соизмеримой твердостью материала и их использование в задачах повышения контактной выносливости деталей машин./ М.М. Матлин, А.И. Мозгунова, С.Л. Лебский // Механика и физика процессов на поверхности и в контакте твердых тел и деталей машин: межвузовский сборник научных трудов.-Тверь,- Вып. 2 .- 2006 . - С. 20 - 26.

19. Матлин, М.М. Использование статической чеканки для упрочнения концентраторов напряжений корпусов из алюминиевых сплавов/ М.М. Матлин, А.И. Мозгунова, М.А. Куликова // «Повышение качества продукции и эффективности производства» / Материалы международной научно-технической конференции (22 - 24 марта 2006 г., Курган, Россия). - Курган, 2006 - С. 45 - 48.

20. Matlin, М. Hardened layer height study at strengthening of components made of aluminum alloys = Исследование глубины наклепанного слоя при упрочнении деталей из алюминиевых сплавов / М. Matlin, A. Mozgunova, S. Lebskiy, D. Lebskiy // «MECHANIKA - 2006»: Proceedings of the International Conference (6-7 апреля 2006 г., Kaunas)/ Kaunas University of Technology. - Kaunas. - 2006. -C. 86-91.

»-5695

Подписано в печать «06» 03 2006 г. Заказ 18? . Формат 60x84 1/16 Бумага писчая. Печать офсетная. Усл. печ. л. 0,98. Уч. изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Бесплатно.

Типография РПК «Политехник». 400131, Волгоград, ул. Советская, 35. Волгоградский государственный технический университет. 400131, Волгоград, пр. Ленина, 28.

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Мозгунова, Анна Ивановна

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Общие положения

1.2. Анализ комбинированных методов упрочнения с использованием поверхностного пластического деформирования

1.3. Анализ методов определения режимов поверхностного пластического деформирования

1.4. Методы определения параметров контакта упрочняющего инструмента и детали

1.5. Выводы и постановка задачи

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГЛУБИНЫ

ПЛАСТИЧЕСКИ ДЕФОРМИРОВАННОГО СЛОЯ ПРИ

КОМБИНИРОВАННОЙ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКЕ

2.1. Общие положения

2.2. Экспериментальное определение глубины пластически деформированного слоя после дробеобработки деталей, предварительно подвергнутых химико-термической обработке

2.3. Экспериментальное определение глубины пластически деформированного слоя при статической чеканке деталей из алюминиевых сплавов предварительно подвергнутых термической обработке

2.4. Выводы

3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЁТНОГО

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОНТАКТА УПРОЧНЯЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА С ДЕТАЛЬЮ И ГЛУБИНЫ ПЛАСТИЧЕСКИ ДЕФОРМИРОВАННОГО СЛОЯ В УСЛОВИЯХ

КОМБИНИРОВАННОГО УПРОЧНЕНИЯ

3.1. Общие положения

3.2. Разработка и исследование методов расчетного определения параметров контакта дроби с поверхностью детали предварительно упрочнённой ХТО

3.3. Расчётное определение глубины остаточного отпечатка в контакте упрочняющего инструмента (цилиндрического индентора) с поверхностью детали

3.4. Разработка методов расчётного определения глубины пластически деформированного поверхностного слоя

3.4.1. Определение глубины пластически деформированного поверхностного слоя при взаимодействии дроби и поверхности детали, материалы которых имеют соизмеримые твердости

3.4.2. Определение глубины пластически деформированного поверхностного слоя при статической чеканки поверхности детали с помощью цилиндрического индентора

3.5. Выводы

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН В УСЛОВИЯХ КОМБИНИРОВАННОГО УПРОЧНЕНИЯ

4.1. Общие положения

4.2. Практическая методика определения режимов дробеобработки в условиях комбинированного упрочнения, когда твердость материала упрочняемой детали близка к твердости материала инструмента(дроби)

4.3. Разработка методики упрочнения корпусных деталей статической чеканкой с использованием цилиндрического индентора

4.4. Выводы

Введение 2006 год, диссертация по обработке конструкционных материалов в машиностроении, Мозгунова, Анна Ивановна

Актуальность работы. Среди различных методов упрочнения деталей машин особое место занимают методы поверхностного пластического деформирования (ППД) (обкатка шариками или роликами, виброобкатывание, обработка дробью, алмазное выглаживание, чеканка и др.), как относительно простые и эффективные. Широкое применение нашли методы ППД в сочетании с другими упрочняющими обработками. Комбинированные методы, использующие поверхностное упрочнение деталей, наиболее эффективны для повышения контактной и изгибной усталостной прочности деталей машин. К таким способам относятся, например, закалка токами высокой частоты, термическая или химико-термическая обработка (цементирование, цианирование, азотирование) с последующей обработкой ППД.

Для достижения этой цели были поставлены следующие основные задачи исследования:

- разработка и исследование методов расчётного определения параметров остаточного отпечатка в контакте инструмента (дроби или цилиндрического индентора) и детали в условиях комбинированной упрочняющей обработки;

- экспериментальное и теоретическое исследование глубины пластически деформированного поверхностного слоя (после дробеобработки или статической чеканки цилиндрическим индентором) при комбинированной упрочняющей обработке;

-разработка инженерного метода определения рациональных режимов поверхностного пластического деформирования (дробеобработки или статической чеканки) при комбинированном упрочнении.

Геометрические размеры остаточных отпечатков измеряли с помощью инструментального микроскопа ММИ-2 и индикаторов часового типа. Контактные деформации измеряли с помощью специального приспособления к прессу Бринелля. Определение механических свойств при растяжении выполняли с помощью программно-технического комплекса для испытания металлов (оснащенного персональным IBM совместимым с компьютером) ИР 5143-200. Контроль твердости проводили на твердомерах ТШ-2, ТК-2, ТП-7Р-1.

Научная новизна:

1. Получена аналитическая зависимость, определяющая расчётный радиус кривизны инструмента (дроби), с использованием которого «упругие» формулы Г. Герца становятся пригодными для расчёта упругой части полного сближения и диаметра остаточного отпечатка при наличии в процессе дробеобработки контактной пластической деформации материалов, как дроби, так и детали.

На защиту выносятся:

4. Расчётные зависимости, определяющие глубину пластически деформированного поверхностного слоя детали при ударном поверхностном пластическом деформировании (дробеобработке в условиях соизмеримых твердостей материалов дроби и детали) и при статической чеканке цилиндрическим индентором деталей из алюминиевых сплавов.

5. Методы расчётного определения рациональных режимов дробеобработки диаметр дроби и её скорость) после химико-термической обработки детали, и статической чеканки (диаметр цилиндрического индентора, контактная нагрузка на него) деталей из алюминиевых сплавов после термической об

12 работки, позволяющие одновременно обеспечить оптимальные значения как интенсивности пластической деформации на поверхности детали, так и глубину пластически деформированного слоя.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Разработанные расчетные методы определения рациональных режимов поверхностного пластического деформирования (дробеобработки или статической чеканки) после предшествующей химико-термической или термической обработки, а также необходимые для их реализации методы расчёта размеров остаточных отпечатков, и глубины пластически деформированного поверхностного слоя позволяют уже на этапе проектирования параметров ППД обеспечить наибольшую эффективность упрочняющей обработки. Все методы представлены в виде, удобном для практического использования инженерно-техническими работниками в производственных условиях.

Предложенные расчетные методы внедрены в практику проектирования буровых установок в ООО «Волгоградский завод буровой техники», а также используются в ВолгГТУ при чтении лекций по отдельным разделам курса «Де

13 тали машин и основы конструирования», выполнении курсовых проектов, выпускных работ бакалавров и магистерских диссертаций.

Апробация работы. Результаты работы были представлены и получили одобрение на IV, V, VI, VIII областных межвузовских научных конференциях студентов и молодых ученых (1999, 2000, 2001, 2004 гг.); международной научно-практической конференции «Прогресс транспортных средств и систем» (Волгоград, 1999, 2002, 2005 гг.), международной традиционной научно-технической конференции «Прогрессивные методы и технологии получения и обработки конструкционных материалов и покрытий» (Волгоград, 1999г.), IV -VI международных семинарах «Современные проблемы прочности» (Старая Русса, 2000, 2001, 2003 гг.), XXXVI международном семинаре «Актуальные проблемы прочности» (Витебск, 2000 г.), международных конференциях «Механика» (Литва, Каунас; 2002, 2004, 2005, 2006 гг.), международной научно-технической конференции «Надежность машин и технических систем» (Минск, 2001 г.), международной научно-технической конференции «Современные проблемы металлургического производства» (Волгоград, 2002г.), научно-технической конференции с международным участием «Теория и практика зубчатых передач» (Ижевск, 2004г.), научно-технической конференции с международным участием «Современные тенденции развития автомобилестроения в России» (Тольятти, 2004 гг.), «Научно-технические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения» (С.Петербург, 2005г.), международной конференции «Современные упрочняющие

14 технологии деталей поверхностным пластическим деформированием» (МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 2005 г.), «Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении» (Тольятти, 2005г.), международной научно-технической конференции «Повышение качества продукции и эффективности производства» (Курган, 2006г.), внутривузовских конференциях (Волгоград, 2000 - 2006 гг.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 20 работах, в том числе получен патент РФ.

Заключение диссертация на тему "Разработка и исследование рациональных режимов поверхностного пластического деформирования в комбинированных методах упрочнения деталей"

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

В результате выполненных исследований решена актуальная научно-техническая задача по разработке рациональных технологических режимов упрочнения деталей в условиях комбинированного упрочнения, базирующаяся на закономерностях первоначально точечного или линейного упругопластическо-го контакта инструмента и детали. Все результаты представлены в виде, удобном для практического использования инженерами-конструкторами и технологами.

1. Получены аналитические зависимости, определяющие диаметр остаточного отпечатка и упругую часть полного сближения при наличии контактной пластической деформации материалов, как сферического инструмента (дроби), так и детали. Определены расчётные зависимости (в условиях статического или ударного нагружения) для определения глубины остаточного отпечатка на поверхности детали и величины /гс,ф остаточного сплющивания дроби в зависимости от уровня соотношения твердостей их материалов.

2. На основе теории размерностей получена и экспериментально подтверждена зависимость, позволяющая определять глубину остаточного отпечатка на поверхности детали при статической чеканке с помощью цилиндрического ин-дентора, с использованием которой предложен метод расчета глубины /г,? пластически деформированного слоя при упрочнении деталей из алюминиевых сплавов.

3. Разработан расчетный метод определения глубины пластически деформированного слоя при дробеобработке (при наличии пластической дефор

152 мации на поверхности как детали, так и дроби), учитывающий упругие свойства материалов детали и дроби, силу контактного удара, упругую часть полного сближения, глубину остаточного отпечатка на поверхности детали, величину остаточного сплющивания поверхности дроби. Предложен также инженерный метод (патент РФ 2194263) расчета глубины пластически деформированного слоя при дробеобработке в указанных условиях, учитывающий уровень соотношения твердостей детали и дроби.

4. Разработан расчетный метод определения рациональных режимов дробе-обработки поверхности деталей, предварительно подвергнутых ХТО (например, цементации), для реализации которого кроме обычно используемых исходных данных (диаметр I) дроби и её скорость у0, время обработки t и расход дроби) необходимо дополнительно определить соотношение твердостей детали и дроби.

5. Разработан расчетный метод определения основных параметров статической чеканки: удельной рабочей нагрузки # на цилиндрический индентор и его радиуса Яроп, при одновременном выполнении двух критериев оптимизации (£/,о ~ ер, ~ /г5)0ПТ), обеспечивающих наибольшую долговечность детали, применительно к определению режимов упрочнения сопряжения дна и боковой стенки (на прямолинейном участке) корпуса шестеренной гидромашины НШ 10-Е, изготовленного из алюминиевого сплава АЛ 9-1 после термической обработки (закалка + искусственное старение).

6. Методы расчета параметров силового контакта использованы на практике для оценки работоспособности тяжело нагруженных сопряжений деталей буровой установки БУ 3900/225 ЭПКБМ, выпускаемой ООО «Волгоградский завод буровой техники». Результаты работы используются в учебном процессе ВолгГ-ТУ при чтении лекций по отдельным разделам курса «Детали машин и основы конструирования», выполнении курсовых проектов, выпускных работ бакалавров и магистерских диссертаций (акты внедрения приведены в приложении).

Библиография Мозгунова, Анна Ивановна, диссертация по теме Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

1. A.c. 471187 СССР, МКИ В24С 3/02. Устройство для отделочно-упрочняющей обработки / А.П. Бабичев, И.Н. Левин. Опубл. 25.05.75. -Бюл. № 19.

2. A.c. 964238 СССР МКИ F04C2/04. Шестеренная гидромашина / A.A. Чайковский, Э.М. Белянский, В.В. Грязев, Б.З. Слобин и др. Опубл. 07.10.82. Бюл. №37.

3. A.c. 1293553 СССР, МКИ G01N3/40. Способ определения пластической твердости образца сферической формы / М.С. Дрозд, М.М. Матлин. Опубл. 28.02.87.-Бюл. №8.

4. A.c. 1400862 СССР МКИ В24В 39/00. Способ упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием / М.С. Дрозд, С.Л. Лебский, М.М. Матлин, Ю.И. Сидякин. Опубл. 07.06.88. Бюл. №21.

5. Александров В.М., Ромалис Б.Л. Контактные задачи в машиностроении. -М.: Машиностроение, 1986. 176 с.

6. Алюминиевые сплавы: Применение алюминиевых сплавов: Справочник / Отв. ред. P.E. Шалин, Н.Д. Бобовников М.: Металлургия, 1972. - 408 с.

7. Аскинази, Б.М. Упрочнение и восстановление деталей машин электромеханической обработкой / Б.М. Аскинази. -М.: Машиностроение, 1989 198 с.

8. Бабичев, А.П. Повышение долговечности деталей методом ударного упрочнения /А.П. Бабичев, И.Н. Левин, A.M. Ещенко, В.А. Самадуров, Ю.П. Анкудимов // Вестник машиностроения-1977. №4. - С. 66-67.

9. Багмутов, В.П. Электромеханическая обработка: технологические и физические основы, свойства, реализация. / В.П. Багмутов, С.Н. Паршев, Н.Г. Дудкина, И.Н. Захаров. Новосибирск: Наука, 2003. - 318 с.

10. Балтер, М.А. Упрочнение деталей машин / М.А. Балтер М.: Машиностроение, 1978.- 184 с.

11. Баранов, М.В. Физическая модель структурных изменений металлических материалов при воздействии импульсного электрического тока / М.В. Баранов // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2000. — № 4. -С.57-65.

12. Боуден, Ф.П. Трение и смазка твердых тел / Ф.П. Боуден, Д. Тейбор; перевод с англ.; под ред. И. В. Крагельского М.: Машиностроение, 1968. - 543 с.

13. Берсудский, А.Л. Повышение работоспособности эвольвентных поверхностей зубчатых колес / А.Л. Берсудский // Вестник машиностроения. 2005. -№1. - С. 10-13.

14. Биргер, И.А. Расчет на прочность деталей машин: Справочник / И.А. Биргер, Б.Ф. Шорр, Г.Б. Иосилевич М.: Машиностроение, 1993. - 640 с.

15. Блюменштейн В.Ю. Механика технологического наследования как научная основа проектирования процессов упрочнения деталей машин поверхностным пластическим деформированием: автореф. дис. . докт. техн. наук: 05.02.08 / В.Ю. Блюменштейн. М., 2002. - 36 с.

16. Бойко, Н.И. Исследование износостойкости при упрочнении наплавленного металла / Н.И. Бойко // Вестник Самарского гос. техн. ун-та. 2004. - № 21. -С. 9-11.

17. Бойцов, А.Г. Упрочнение поверхностей деталей комбинированными способами / А.Г. Бойцов, В.Н. Машков, В.А. Смоленцев и др. М.: Машиностроение, 1991 -143 с.

18. Браславский, В.М. Технология обкатки крупных деталей роликами. / В.М. Браславский. -М.: Машиностроение, 1975. 160с.

19. Бровер, Г.И. Интенсификация процессов лазерного упрочнения и легирования путем проведения предварительного пластического деформирования и ультразвуковой обработки сталей и сплавов / Г.И. Бровер и др. // Технология металлов. -2001. № 4. -С. 7-11.

20. Бутаков, Б.И. Повышение эффективности реновации металлических деталей путем совмещения чистового и упрочняющего обкатывания роликами / Б.И. Бутакови и др. // Вестник машиностроения. -2004. № 7 - С. 59-67.

21. Власов, В.М. К вопросу о механизмах структурообразования при низкотемпературной химико-термической обработке / В.М. Власов и др. // Машиностроитель. 2002. -№ 4. - С. 11-14.

22. Генкин, М.Д. Повышение надежности тяжело нагруженных зубчатых передач / М.Д. Генкин, М.А. Рыжов, Н.М. Рыжов. М.: Машиностроение, 1981. -232 с.

23. Гладков, В.И. Технология двигателестроения / В.И. Гладков, П.Е. Елхов, А.И. Дащенко М., 2001.

24. Горшков, А.Г. Теория упругости и пластичности / А.Г. Горшков, Э.И. Старовойтов, Д.В. Тарлаковский М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 416 с.

25. Горохов, В.А. Высокоэффективные, ресурсосберегающие и экологически чистые технологии и оснащение обработки поверхностным пластическим деформированием / В.А. Горохов // Тяжелое машиностроение. 2004. -№ 7-С. 27-30.

26. ГОСТ 1497-84. Металлы. Метод испытания на растяжение. Введ. 01.01.85.

27. ГОСТ 9012-59. Металлы. Методы испытаний. Измерение твердости по Бринеллю-Введ. 01.01.60.

28. ГОСТ 18296-72. Обработка поверхностным пластическим деформированием. Термины и определения. Введ. 01.01.74.

29. ГОСТ 18835-73. Металлы. Метод измерения пластической твердости. -Введ. 01.01.74.

30. ГОСТ 11964-81Е. Дробь чугунная и стальная техническая-Введ. 01.01.85.

31. Гудков, А.А. Методы измерения твердости металлов и сплавов / А.А. Гудков, Ю.И. Славский М.: Металлургия, 1982. - 168 с.

32. Демкин, Н.Б. Качество поверхности и контакт деталей машин / Н.Б. Демкин, Э.В. Рыжов М.: Машиностроение, 1981. - 224 с.

33. Динник, А.Н. Избранные труды / А.Н. Динник Киев: АН УССР, т. 1, 1952. -152 с.

34. Дрозд М.С. Аналитическое исследование остаточных напряжений, вызванных поверхностным наклёпом. / М.С. Дрозд. Известия вузов МВО СССР, «Машиностроение». - 1958. - С. 42 - 49.

35. Дрозд, М.С. Определение механических свойств металла без разрушения / М.С. Дрозд М.: Металлург, 1965. - 171 с.

36. Дрозд, М.С. Определение твёрдости тел двоякой кривизны путём сплющивания плоским штампом / М.С. Дрозд, М.М. Матлин // Заводская лаборатория. 1990. - 56, № 1. - С. 72-73.

37. Дрозд, М.С. Закономерности упругопластического сплющивания сегмента двоякой кривизны / М.С. Дрозд, М.М. Матлин // Трение и износ. 1990. -11, №5.-С. 782-791.

38. Дрозд, М.С. Инженерные расчеты упругопластической контактной деформации / М.С. Дрозд, М.М. Матлин, Ю.И. Сидякин М.: Машиностроение, 1986.-224 с.

39. Дрозд, М.С. Исследование геометрических параметров вмятин, образованных инденторами двоякой кривизны / М.С. Дрозд, В.Л. Шевченко // Металловедение и прочность материалов: Сб. науч. тр. / ВПИ. Волгоград, 1975. -С. 67-80.

40. Дудкина, Н.Г. Оценка усталостной прочности термообработанной средне-углеродистой конструкционной стали после комбинированного упрочнения (ЭМО+ППД) / Н.Г. Дудкина // Механика. 1998. -№ 4(15). - С. 28-32.

41. Елизаветин, М.А. Технологические способы повышения долговечности машин / М.А. Елизаветин, Э.А. Сатель.-М.: Машиностроение, 1969. -400 с.

42. Завалищин, А.Н. Получение покрытий из переходных металлов в процессе поверхностной пластической деформации / А.Н. Завалищин // Металловедение и термическая обработка металлов. -2004. -№ 2. -С. 34-38.

43. Заволокин, O.A. Оптимальная степень наклепа при механо-химико-термической обработке деталей машин из стали 40Х / O.A. Заволокин и др. // Наука-производству. 2003. -№ 12. - С. 15-17.

44. Зайцев, Г.З. Упрочнение зубчатых колёс комбинированными поверхностными обработками / Г.З. Зайцев, Н.М. Шведова // Труды ЦНИИТМАШ. Кн. 96. М: Машиностроение, 1970. - С. 67 - 71.

45. Зайцев, Г.З. Усталостная прочность зубьев крупномодульных зубчатых колес / Г.З. Зайцев // Повышение прочности элементов конструкций и деталей машин. Труды ЦНИИТМАШ. М.: Машиностроение, 1959. - Кн. 91. -С. 142-157.

46. Зайцева, И.В. Повышение усталостной прочности стальных деталей с покрытиями методом поверхностной пластической деформации. Структурный аспект / И.В. Зайцева // Металлофизика и новые технологии. 2000. -22,№9.-С. 77-79.

47. Захаров, В.А. Комбинированная обработка профильных деталей / В.А. Захаров, В.Н. Москвитин // Перспективные материалы, технологические конструкции, экономика. -2001. -№ 7. С. 167-168.

48. Золоторевский, B.C. Механические свойства металлов / B.C. Золоторев-ский. М.: Металлургия, 1983. - 352 с.

49. Иванова, B.C. Усталость и хрупкость металлических материалов / B.C. Иванова, С.Е. Гуревич, И.М. Копьев. -М.: Наука, 1968. -215 с.

50. Ильин, B.K. Электромеханическая обработка метод повышения эксплуатационных свойств диффузионных покрытий / В.К. Ильин // Ремонт, восстановление, модернизация. - 2004.- № 4. -С. 42—44.

51. Ишлинский, А.Ю. Осесимметричная задача пластичности и проба Бринел-ля/ А.Ю. Ишлинский // Прикладная математика и механика. 1994.- Т. 8, Вып.З.-С. 201-223.

52. Казанов, В.Ф. Комбинированное упрочнение направляющих скольжения металлорежущих станков / В.Ф. Казанов // СТНИ. 2001. - № 11. - С. 14-16.

53. Киричек, A.B. Влияние режимов статико-импульсной обработки на равномерность упрочнения поверхностного слоя / A.B. Киричек и др. // Кузнечно-штамповое производство. Обработка металлов давлением 2004. - № 2. -С. 13-17.

54. Киричек, A.B. Повышение эффективности упрочняющих технологий / A.B. Киричек // Справочник. Инженерный журнал. 2004. - № 3. - С. 15-20.

55. Киричек, A.B. Управление параметрами поверхностного слоя упрочнение статико-импульсной обработкой / A.B. Киричек, Д.Л. Соловьёв // Справочник. Инженерный журнал 2004. - № 10. - С. 16-19.

56. Киричек, A.B. Комбинированное упрочнение тяжелонагруженных резьбовых соединений / A.B. Киричек, А.Н. Афонин // Упрочняющие технологии и покрытия. 2005. - № 6. - С. 31-35.

57. Кожуро, Л.М. Управление процессами совмещенной обработки при восстановлении и упрочнении изделий / Л.М. Кожуро, Е.В. Афанасенко // Вестник Могилевского гос. техн. ун-та. 2002. - № 1. - С. 49-53.

58. Крючков, Н.К. Упрочнение дуралюмина путем многократной механо-термической обработки / Н.К. Крючков // Обработка и применение новых конструкционных материалов: сб. научн. Трудов. Куйбышев: КптИ, 1987. -С. 35-39.

59. Кудрявцев, И.В. Влияние поверхностной закалки токами высокой частоты и последующей обкатки на усталостную прочность стали / И.В. Кудрявцев, Л.И. Савко // Труды НИИТМАШ Исследование прочности стали. Кн. 40. -М.: Машгиз, 1951.-С. 94-101.

60. Кудрявцев, И.В. Влияние кривизны поверхностей на глубину пластической деформации при упрочнении деталей поверхностным наклёпом. / И.В. Кудрявцев, Г.Е. Петушков // Вестник машиностроения. -1966. № 7. -С. 41 -43.

61. Кузьменко, А.Г. Расчетно-экспериментальный метод решения упругопла-стических контактных задач / А.Г. Кузьменко, Г.А. Кузьменко, В.В. Сорокатый // Современные проблемы механики контактных взаимодействий. Днепропетровск: ДГУ, 1990. - С. 36 - 39.

62. Куриц, Е.А. Исследование влияния комбинированного упрочнения на напряженное состояние цилиндрического образца, являющегося моделью детали типа вал / Е.А. Куриц и др. //Металлофизика и новые технологии. 2000. -22, № 9. - С. 72-76.

63. Лазерное и электроэрозионное упрочнение материалов / B.C. Коваленко, А.Д. Верхотуров, Л.Ф. Головко, И.Н. Подчерняева; Отв. ред. П.Н. Родин; АН СССР. Ин-т химии. М.: Наука, 1986. - 276 с.

64. Лахтин, Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов / Ю.М. Лахтин М.: Металлургия, 1983. - 360 с.

65. Лебский, С.Л. Исследование и разработка рациональных технологических режимов дробенаклепа стальных деталей: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.03.01/ С.Л. Лебский-Волгоград, гос. техн. ун-т. Волгоград, 2000. - 21 с.

66. Макаров, A.B. Повышение твердости и износостойкости закаленных лазером стальных поверхностей с помощью фрикционной обработки / A.B. Макаров, Л.Г. Коршунов // Трение и износ. -2003. -Т. 24, № 3. С. 301-306.

67. Малинин, H.H. Прикладная теория пластичности и ползучести / H.H. Малинин. М.: Машиностроение, 1975. - 400 с.

68. Матлин М.М. Применение закономерностей упругопластического контакта твёрдых тел к решению прикладных задач / М.М. Матлин // Проблемы машиностроения и автоматизации. М.: Международный центр научной и технической информации. -1991. -№ 4. - С. 68-80.162

69. Матлин, М.М. Автоматизация расчета параметров сопряжения цилиндрический ролик плоскость / М.М. Матлин, A.B. Бабаков // Автоматизация технологических процессов в машиностроении: межвузовский сборник научных трудов. - Волгоград, 2001. - С. 37 - 41.

70. Матлин, М.М. Механика контактного взаимодействия твердых тел при начальном контакте по линии / М.М. Матлин, A.B. Бабаков // Механика (Литва). 2000. - № 3 (23). - С. 5 -10.

71. Матлин, М.М. Расчет допускаемых напряжений для оценки контактной прочности зубчатых передач / М.М. Матлин, A.B. Бабаков // Машиностроитель. 2000. - № 9. - С. 20-23.

72. Матлин, М.М. Нагрузочная способность деталей с начальным контактом по линии / М.М. Матлин, A.B. Бабаков // Вестник машиностроения. 2001. -№ 7. - С. 3 - 7.

73. Матлин, М.М. Проектирование процесса упрочняющего обкатывания деталей цилиндрическим роликом / М.М. Матлин, A.B. Бабаков // Вестник машиностроения. 2002. - № 5. - С. 60 - 63.

74. Матлин, М.М. Комбинированное поверхностное пластическое деформирование дробью / М.М. Матлин, С.Л. Лебский // Вестник машиностроения. -2000. -№ l.-c. 54-56.

75. B.А. Лихачева, 17-21 сентября 2001 г., Старая Русса, Том 1. Великий Новгород. - 2001. - С. 236-239.

76. Матлин, М.М. Определение глубины пластически деформированного слоя при упрочняющей обкатке деталей цилиндрическими роликами / М.М. Матлин, С.Л. Лебский, A.B. Бабаков // Вестник машиностроения. -2002. -№ 10.-С. 53 -55.

77. Матлин, М.М. Особенности расчетного определения параметров упрочняющей обработки поверхности зубьев зубчатых передач / М.М. Матлин,

78. C.Л. Лебский, А.И. Мозгунова // Теория и практика зубчатых передач (Материалы научно-технической конференции с международным участием, 19-21 мая 2004г., Ижевск, Россия). Ижевск. - 2004. - С. 155-158.

79. Матлин, М.М. Контактный модуль упрочнения металла в задачах поверхностного пластического деформирования деталей машин / М.М. Матлин, С.Л. Лебский, А.И. Мозгунова // Упрочняющие технологии и покрытия. -2005.-№4.-С. 13-19.

80. Матлин, М.М. Аналитическое определение параметров внедрения сферического индентора по диаграмме растяжения материала контртела / М.М. Матлин, А.И. Мозгунова // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. -№ 11. 2001. - т. 67. - С. 47-51.

81. Матлин, М.М. Разработка метода расчета параметров поверхностного пластического деформирования путем статической чеканки / М.М. Матлин, А.И. Мозгунова, В.В. Грязев // Вестник машиностроения. № 8. - 2004. -С. 63 - 66.

82. Матлин, М.М. Упрочнение корпусных деталей / М.М. Матлин, А.И. Мозгунова // «Прогресс транспортных средств и систем» (материалы международной научно-практической конференции, 20-23 сентября 2005г.).-Волгоград .- 2005. С. 663 664.

83. Матлин, М.М. Методика определения сил контактного взаимодействия / М.М. Матлин, А.И. Фролова (Мозгунова) // Информ. Листок ЦНТИ Волгоград, 1998.-№ 284-98 - 3 с.

84. Матлин, М.М. Использование статической чеканки для упрочнения концентраторов напряжений корпусов из алюминиевых сплавов/ М.М. Матлин,

85. A.И. Мозгунова, М.А. Куликова // «Повышение качества продукции и эффективности производства» / Материалы международной научно-технической конференции (22-24 марта 2006 г., Курган, Россия). Курган, 2006 - С. 45 - 48.

86. Махненко, В.И. Влияние последующей деформационной обработки на перераспределение остаточных напряжений в наплавленных валах /

87. B.И. Махненко и др. // Автоматическая сварка. 2001. - № 7. - С. 3 - 6.

88. Мнацаканян, В.У. Разработка и исследование процесса сглаживания поверхности газотермических покрытий деталей текстильных машин с цельюповышения их работоспособности: автореф. дисканд. техн. наук: 05.02.13,0502.08 / В.У. Мнацаканян. М., 1999. - 16 с.

89. Наконечны, А. Изменение структуры и механических характеристик на-углероженого слоя в результате пластической деформации / А. Наконечны // Вестник машиностроения. 2003. -№ 3. - С. 17-19.

90. Налимов В.В. Теория эксперимента / В.В. Налимов. М.: Наука, 1971. -208 с.

91. Носов, C.B. Планирование эксперимента: учебное пособие / C.B. Носов. -Липецк: ЛГТУ, 2003. 83с.

92. Одинцов, Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник / Л.Г. Одинцов М.: Машиностроение, 1987.-328 с.

93. О'Нейль, Г. Твердость металлов и её измерение / Г О'Нейль; перевод с англ. М., Л.: Металлургиздат, 1940. - 376 с.

94. Пальмгрен, А. Шариковые и роликовые подшипники / А. Пальмгрен; перевод с англ. М.: Машгиз, 1949. - 123с.

95. Памфилов, Е.А. Технологическое обеспечение износостойкости поверхностей деталей машин и режущих инструментов на основе комплексной упрочняющей обработки. Ч. 1. / . Е.А. Памфилов, П.Г. Пыриков // Трение и износ. 2000. - Т. 21, № 1. - С. 76-81.

96. Панченко, Е. Упрочняющее накатывание / Е. Панченко // Стружка. 2004. -№ 1.-С. 6-9.

97. Патент 4228671 США, МКИ C21D7/06/12 Способ изготовления автомобильного колеса-Опубл. 21.10.80.

98. Патент 4426411 США, МКИ B05D3/04, B05D3/12 Способ изготовления стальных прокатных роликов копировальных машин.- Опубл. 17.01.84.

99. Патент 2063324 Российской Федерации, МКИ6 В24 В 39/04 Способ упрочнения коленчатого вала и устройство для его осуществления / С.К. Бурав-цев.-Опубл. 10.07.96.

100. Патент 2098259 Российская Федерация, МПК В24В39/00. Способ стати-ко-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием / А.Г. Лазуткин, A.B. Киричек, Д.Л. Соловьев. Опубл. 10.12.97.

101. Патент 2915163 Япония, МКИ6 C20D7/06, С23С8/22 Метод упрочнения поверхности высокоуглеродистой стали Опубл. 05.07.99.

102. Патент 2156683 Российская Федерация, МПК В24С1/00, C21D7/06. Способ упрочнения стальных пластин / М.М. Матлин, С.Л. Лебский. -Опубл. 27.09.00. -Бюл. № 27.

103. Патент 2175123 Российская Федерация, МКИ G01N 3/42. Способ определения коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта детали и индентора / М.М. Матлин, A.B. Бабаков. Опубл. 20.10.2001. Бюл. №29.

104. Патент 2194263 Российская Федерация, МПК7 G01N3/00. Способ определения толщины упрочненного наклепом поверхностного слоя / М.М. Матлин, С.Л. Лебский, А.И. Фролова (Мозгунова) Опубл. 10.12.2002. - Бюл. №34.169

105. Патент 2197557 Российская Федерация, МПК7 С23С8/66. Способ обработки малоуглеродистой стали / В.О. Надолский, В.И.Жиганов, С.Б. Наум-чев, В.П. Родионов, C.B. Жиганов, Д.В. Воронин Опубл. 27.01.2003.

106. Патент 2198954 Российская Федерация, МПК7 С23С8/02. Способ упрочнения поверхностей деталей / Д.Г. Громаковский, А.Г. Ковшов, В.П. Малышев, И.Д. Ибатуллин, A.B. Дынников, C.B. Шигин, Ю.Е. Анучин, К.И. Маруженков Опубл. 20.02.2003.

107. Петрова, Л.Г. Принципы разработки упрочняющих технологий на основе структурной теории прочности / Л.Г. Петрова, О.В. Чудина // Упрочняющие технологии и покрытия.- 2005. № 1. - С. 7 - 13.

108. Плотников, A.A. Алмазное выглаживание галтельных переходов / A.A. Плотников // Вестник ПГТУ. Мех. Технол. Матер, и конструкций. -2000. -№3.~ С. 94-97.

109. Повышение прочности и долговечности деталей машин 1111Д (Доклады научно-технической конференции, февраль, 1970) / под ред. И.В. Кудрявцева. -М.: Машиностроение, 1970 262 с.

110. Повышение усталостной прочности высокоэффективных зубчатых шестерен // Anti-Corros. Meth. and Mater. 2002. -T. 49, № 3. c. 223.

111. Полевой, C.H. Упрочнение машиностроительных материалов. Справочник / C.H. Полевой, В.Д. Евдокимов. М.: Машиностроение, 1994 495 с.

112. Расчеты на прочность в машиностроении / под ред. Пономарева С.Д. в 3-х томах. М.: Машгиз, 1956-58.

113. Рахимянов, Х.М. Прогнозирование состояния материала в очаге деформации при ультразвуковом поверхностном пластическом деформировании / Х.М. Рахимянов, Ю.В. Никитин, A.B. Исупов // Упрочняющие технологии и покрытия.-2005.-№4.-С. 41-46.

114. Рыковский, Б.П. Местное упрочнение деталей поверхностным наклепом / Б.П. Рыковский, В.А. Смирнов, Г.М. Щетинин М.: Машиностроение, 1985.- 152 с.

115. Саверин, М.М. Дробеструйный наклёп. Теоретические основы и практика применения / М.М. Саверин. М.: Машгиз, 1955. - 312 с.

116. Саушкин, Б.П. Комбинированные методы обработки в машиностроительном производстве / Б.П. Саушкин // Металлообработка.-2003.-№ 1.-С. 8-17.

117. Седов, Л.И. Методы подобия и размерности в механике / Л.И. Седов-М.: Наука, 1965.-388с.

118. Серебряковская, Л.Н. Поверхностное упрочнение инструментальных и конструкционных материалов комбинированными методами обработки: ав-тореф. . дис. канд. техн. наук / Л.Н. Серебряковская. Курск, 1999 - 20 с.

119. Сидякин, Ю.И. Повышение эффективности упрочняющей механической обработки валов обкаткой их роликами или шариками / Ю.И. Сидякин // Вестник машиностроения. 2001. - № 2. - С.43 - 49.

120. Славский, Ю.И. Экспресс-контроль физико-механических свойств металлоизделий методами упругопластического контактного деформирования / Ю.И. Славский, М.М. Матлин Волгоград: ВолгГТУ, 1996. - 48с.

121. Смелянский, В.М. Механика упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием / В.М. Смелянский М.: Машиностроение, 2002. -300с.

122. Соколик, H.JI. Повышение долговечности деталей технологическими комбинированными методами магнитной обработки и поверхностного пластического деформирования: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.02.08 / H.J1. Соколик. М, 1993. - 15 с.

123. Смирнов-Аляев, Г.А. Сопротивление материалов пластическому деформированию / Г.А. Смирнов-Аляев. JL: Машиностроение, 1978. -368 с.

124. Тарасова, Е.А. Разработка и исследование способов комбинированной упрочняющей обработки для повышения эксплуатационных свойств винтовых передач: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.02.08 / Е.А. Тарасова. Н. Новгород, 2000. - 23 с.

125. Тимошенко, С.П. Теория упругости / Тимошенко С. П., Гудьер Дж.; перевод с англ. -М.: Наука, 1975. 576 с.

126. Томленов, А.Д. Теория пластического деформирования металлов / А.Д. Томленов М.: Металлургия, 1972. - 408 с.

127. Урбанский, Ю.С. Упрочнение болтовых соединений из алюминиевого сплава В95 / Ю.С. Урбанский, В.Н. Беспалько, В.К. Федирко // Прочность и долговечность деталей машин. Сб. статей / под ред. В.А. Карпунина. -Ижевск: Удмуртия, 1967.-С. 87-91.

128. Фридман, Я.Б. Механические свойства металлов: В 2 т. / Я.Б. Фридман-М.: Машиностроение, 1974.-Т. 1.-472с., Т.2.-368с.

129. Хворостухин, JI.A. Методы комбинированного поверхностного упрочнения / JI.A. Хворостухин и др. // Научные труды / Моск. Авиац. Технол. Ин-т -Рос. Технол. Ун-т. -1998. -Вып. 1. -С. 159-162.

130. Химико-термическая обработка металлов и сплавов: Справочник / Г.В. Бо-рисенок, J1.A. Васильев, Л.Г. Воронин и др.; под ред. JI.C. Ляховича. М.: Металлургия, 1981. - 424 с.

131. Хейфец, С.Г. Аналитическое определение глубины наклепанного слоя при обкатке роликами стальных деталей. / С.Г. Хейфец // в сб.: Новые исследования в области прочности машиностроительных материалов (ЦНИИТМАШ). М.: Машгиз, 1952. - Кн. 49. - С. 7-17.

132. Ходырев, В.И. Особенности обрабатываемости деталей из чугуна комбинированными способами / В.И. Ходырев и др. // Вестн. Могилевского гос. техн. ун-та. 2002. -№ 1. -С. 123-133.

133. Чепа, П.А. Эксплуатационные свойства упрочненных деталей / П.А. Чепа, В.А. Андрияшин; под ред. О.В. Берестнева. Минск: Наука и техника, 1988. -192 с.

134. Чудина, О.В. Комбинированные методы поверхностного упрочнения сталей с применением лазерного нагрева. Теория и технология / О.В. Чудина. -М.: Изд-во МАДИ, 2003. 248 с.

135. Чудина, О.В. Комбинированные методы поверхностного упрочнения конструкционных сталей: автореф. дис. . докт. техн. наук / О.В. Чудина. М., 2004.-46 с.

136. Шандров, Б.В. Упрочнение поверхностей деталей методом электроэрозионного синтеза. / Б.В. Шандров, В.А. Земсков, Е.П. Земскова // Автомобильная промышленность. 2005. - №3. - С. 34-36.

137. Шатинский, В.Ф. Исследование сплющивания единичного выступа микрорельефа металлического контакта / В.Ф. Шатинский, Р.Н. Гарлинский, Г.Н. Беленко // Проблемы прочности. 1976. - №4. - С. 79 - 83.

138. Щебров, О.М. Упрочнение ответственных поверхностей статико-импульсной обработкой / О.М. Щебров и др. // Наука-производству. -1998. -№ П.-с. 20-23.

139. Croccolo, D. Усталостная прочность азотированной стали с дробеструйной обработкой: оптимизация параметров обработки по экспериментальной программе / D. Croccolo и др. // Fatigue and Fract. Eng. Mater. And Struct. -2002. -T. 25, № 7. C. 695-707.

140. Guo, R. Дробеструйная обработка зубчатых колес / Rui Guo, Wang Rong-hua //. = Heat Treat. Metals. -2001. № 6. -S. 21-23.

141. Hertz, H. Gesammelte Werke / H. Hertz. Bd.I, - Leipzig, 1895. S. 155-196.

142. Improving fatigue life through advanced shot peening technigues «Manuf Eng.» (USA), 1984. 92. -№ 5. -C. 87-97.

143. Katsuyuki, M. Повышение усталостной прочности шестерен посредством контурного индукционного воздействия и использования дробеструйной обработки /Matsui Katsuyuki и др. //. = Trans. Jap. Soc. Mech. Eng. A. -1999. -65, №637.-С. 92-97.

144. Katsuyuki, M. Повышение усталостной прочности зубчатых колес при комбинированной обработке / Matsui Katsuyuki и др. // . = Trans. Jap. Soc. Mech. Eng. A. -2000. 66, № 650. - С. 1878-1885.

145. Kazuyoshi, О. Усталостные испытания цементованной стали / Ogawa Kazuyoshi и др. // . = Trans. Jap. Soc. Mech. Eng. A. -2000. 66, № 641. -С. 92-97.

146. Matlin, M. Machine elements' surface reinforcing treatment design parameters calculation / M. Matlin, S. Lebsky, A. Mozgunova, D. Lebsky // MECHANIKA. -№ 2(46)-2004.-C. 33-35.

147. Matlin, M. Hardened layer height study at strengthening of components made of aluminum alloys = Исследование глубины наклепанного слоя при упрочнении деталей из алюминиевых сплавов / М. Matlin, A. Mozgunova, S. Lebskiy,

148. D. Lebskiy // «MECHANIKA 2006»: Proceedings of the International Conference (6-7 апреля 2006 г., Kaunas)/ Kaunas University of Technology. - Kaunas. -2006.-C. 86-91.

149. Menig, R. Дробеструйная обработка с последующим старением факторы повышения стабильности внутренних напряжений и усталостной прочности на примере стали 42CrMo4 / R. Menig и др. // HTM: Härter. - techn. Mitt. -2003.-Т. 58, № 3. -S. 127-132.

150. Michihiko, M. Усталостная прочность мартенситостареющей стали при двойной дробеструйной обработке / Moriyama Michihiko и др. // . = Trans. Jap. Soc. Mech. Eng. A. -2001. 67, № 656. - С. 117-124.

151. Noboru, E. Влияние комбинированной обработки поверхностей на усталостную прочность / Egami Noboru и др. // . = Trans. Jap. Soc. Mech. Eng. A. -2000. 66, № 650. - С. 1936-1942.

152. Rössler, А. Усталостная прочность хромо-кремниевых пружинных сталей после механической обработки и искусственного старения / А. Rössler II Techn. Univ. München. München, 2001. - 145 s.

153. Tabor, D. The Hardness of Metals. Clarendon Press. - Oxford, 1951.-175 p.

Похожие работы

Обработка конструкционных материалов в машиностроении
05.03.00