автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Интенсификация процесса виброударной обработки на основе повышения эффективности вибрационного воздействия и учета ударно-волновых процессов

На правая рукописи

Р Г Б ОД 1 8 СЕН 1395

ПРОКШЕЦ ГАЛИНА. АНАТОЛЬЕВНА ЩЕЕНШШШЩ ПРОЦЕССА ШБРОУДАРНОа ОБРАБОТКИ

на основа повшши эатастшосга вибрационного

боздействот я учета ударно - волновых процессов

05.02.08 - Технология цашностроения

АВТОРВ0КРАТ

дассвртацЕп на сонсканив учвкоа степени кандидата тежнпческш: наук

Ростов-на-Дону - 1985

I Работа выцоянана в Дояююи государственной техютескш > уншззрсптоте

Научный руководитель - васл. деятель науга в тоигакп

Российской еадврацаа, чкан-корр. РАТИ , доктор технических нар:, профэссор Б1ВИЧЕВ ¿.П.

0§ациалыше оапонзнты - доктор технически! наук,

профессор БУТЕНКО В.И.

кшдаздат технически наук, доцоот СПШРШШ В.В.

Чадуцое продррзятио - АО "РОСНЕРТОЛ"

Ёащта состоится 24 октября 1995г. в 10.00 часов на заседания спецаштЕгарованиого ссзата Д. 063 . 27.03 пра Дозгетши государствешюы техкзчесноы университете : 344708, г.Ростов-на-Дону, ГСП - 8, пл.Гагарина, I, ДГ£У ,иуд.252.

С доссертоцаей ыоано ознакомиться в библиотеке Донского государственного технического университета.

Отзыв в двух экземпляра*, заверенный печатью, просим выслать в специализированный совет по указанному адресу.

Автореферат разослан "_____"__________________199^.

Учений секретарь специализированного / /

совета, мкдвдат технических наук, / '

арофессор , ,Л7Дмитриев В.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

|51295Ь5951ь_те1й1. В современном ызшностроетга все большее значение приобретают проблемы увеличения срока службы ыашин, в какой бы области они не функционировала.и улучшения их товарного вида.Решение этих проблей в значительной степени зависит от совершенствования из годов финишной обработки при иэготоалешга деталей,в том тас-часлв а ШУО, которая в последнее время получает все более широкое распространение.Это обуславливает особую актуальность исследования влияния ВаУО на формирование поверхностного слоя детали и изменение состояния материала ее внутренних объемов.

Расширение обмета применения ВаУО тагам вызывает необходимость интенсификации процесса, снижения энергозатрат,расширения технологических возможностей,что и привело к создании новой разновидности ВпУО-иногоконтактноЙ виброударной обработки (МКВиУО).Эта разновидность малоизучена и исследование основных закономерностей и технологических возможностей процесса является актуальной проблемой. Ц§ль_|>аботы. Исследование путей повышения эфиктивности и расширения технологических возможностей ВиУО, изучение ее влияния на состояние внутренних объемов материала обрабатываемых деталей и создание предпосылок для автоматизации расчета режимов ВиУО а интенсификации процесса. Научная_новизнал

I.Разработана теоретико-вероятностная схема формирования микрорельефа поверхности детали при виброударной обработке, позволяющая выбрать рациональные режимы обработка для получения заданных характеристик поверхностного слоя.

2.Обоснована возможность и разработан способ нанесения ЧШР на поверхности деталей машин многоконтактной виброударной обработкой.

3.Изучен процесс фор^фованил микрорельефа поверхности при МКВиУО.

4. Разработана энергетическая модель иногоконтактного виброударного инструмента(МКВиУИ), позволившая оптимизировать конструкцию инструмента и схемы обработки криволинейных поверхностей.

5.Предложена гипотеза поведения внутренних объемов материала деталей из железо-углеродистых сплавов в процессе естественного старания после ВиУО.

Практичесмя_значиыдсть_работы;1

1.Разработан способ нанесения частично регулярного микрорельефа МКВаУО на поверхности деталей. Даны технологические рекомендации для причинения этого способа.

2.Разработай! алгоритмы для решения технологических задач:

- расчета параметров ЧРЫР в зависимости от ренинов обработки в конструктивных параметров инструмента;

- расчета режимов обработай для получения заданных параметров ЧШР.

3.Разработана конструкция ыногоконтактного ваброударного инструиая-та, позволившая улучшить качество отделочно-упрочняющай обработки нриволгиейных поверхностей и нанесения ШР.

4.Разработан комплекс зависимостей,методика и алгоритм расчета параметров микрорельефа пра обработке МКВиУИ в ручной варианте.

5.Разработаны новые формы рабочих камер для ВаУО с целью повышения эффективности обработки. По результатам разработок получены 3 авторских свидетельства и 2 патента РФ на изобретения.

I.Обобщенную тсор^тако-вероятностную схему формирования микрорельефа поверхности при ВаУО.

2.Способ формирования ЧРМР на поверхности деталей ыногоконтактньш Еиброударным инструментом.

3.Энергетическую модель цногоконтактного виброударного инструмента

4.Результаты теоретических и экспериментальных исследований формирования микрорельефа поверхности при РЛСВнУО.

5.Гипотезу п результаты зкепериментальных исследований влияния ударно-импульсного нагрунения, иыевдего место при БиУО, на. состсш-ше внутренних объемов деталей из ыелезо-углеродастых сплавов. М8ТО£ы_исслеаоБак!1й.. Теоретические исследования выполнены с использованием аппарата теории вероятностей и математической статистики, механики,теории упругости, теории дислокаций. Проверка результатов теоретических исследований осуществлялась экспериментально с использованием корреляционного анализа, оптической металлографии,рентгеновского анализа, измерения вороховатости,микротвердости и отражательной способности поверхности.

Обработка результатов исследований осуществлялась на персональной Ж® 1вм рс и использованием разработанных для этой цели специальных программ.

Основные результаты работы докладывались на .-— дународных научно - технических конференциях "Надежность машин и технологического оборудования" (Ростов-на-Дону,1994г.),"Отделочно-упрочняюцая технология в машиностроении"(Минсж, 1994г.),"Совершенствование "и развитие отделопно-за'чистной, финишной. и поверхностной пластической обработки деталей" (Винница,1992г.), научно-техничес-лоу. колг£ерэш{ии "Качество и надежность технологических систем" .'ЕСсчу^чсрск, 1991,I992), рагяоналыл« научно-технических самзнарад

"Применение низкочастотных колебыыЛ в технологических целях" (Ростов-на-Дону ,1991 г .,г.Воронек,1993г.), ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава ДГТУ в 1989-1995 гг.. Йбликацигь По результата!! исследований опубликовано 13 печатная работ (из >их 2 в странах дальнего зарубежья: Польша, Гериашя), получено 3 Авторских свидетельства н 2 Патента ГФ. Стрхктдаа_и_объеи_работаЛ Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, обидах выводов, списка литературы и приложений. Она содержит 134 страницы машинописного текста, 85 рисунков, 7 таблиц, список литературы из 92 наииенований и приложения на 20 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В_первой_главе рассмотрено состояние вопроса в области виброударной обработки (ВиУО) а влияния ударно-иипульсного нагружения на состояние материала детали (образца), предложена классификация методов ВиУО по состоянию рабочей среди в процессе обработки.проанализированы пути интенсификации процесса. Проблемам ВиУО посвящены работы Бабичева А.П..Копылова С.Р..Устинова В.П.,Алкуд:шовя Ю.П., Врневача В.В.,Лебедева В.А..Ромашова А.А..Бабичева И.А. и др. специалистов, в которых основное внимание уделяется вопросам создания упрочненного слоя, наведения благоприятных остаточзшх напряжений. Форийрованию макрорельефа поверхности посвящено значительно меньше работ,большая часть которых представляет собой результата экспериментальных исследований. Теоретические исследования формирования микрорельефа поверхности, представленные в работах Бабичева А.П., Анкудимова В.П., Мишнякова Н.Т. основаны на серьезных допущениях, ограничивающих их применение только частными случаями. Дальнейшая теоретическая проработка является необходимой предпосылкой для повышения эффективности обработки, расширения ее технологических возможностей и перехода от опытного определения режимов обработки к расчетному.

Одним из путей интенсификации ВиУО(базовая схема процесса представлена на рисЛ) является переход к схеме прямой передачи энергии от источника ударных импульсов (ИУИ) к обрабатываемой поверх ности,сопровождаемый снижением энергозатрат и повышением интенсивности в производительности процесса при сохранении его универсальности, простоты переналадки в гибкости. Принцип МКВиУО (рис.2) основан на прямой передаче ударного импульсе от ударника I чпряч среду стальных шаров ?, на упрочняющие стержни .(иилвнтсрн) 3 и да -

5 3 2 \ А

Рас.I. Принципиальная

с^еив ВаУО

1. Рабочая к:.;:зрг:.

2. Вибратор.

3. упругие элемента.

4. Основание.

5. Систеиа прощвка-

П;с 2 Пршидшавлыхгл схена иногоконтактиого виброудврного инструкэета 1-ударкик:

¿-среда сталышх сароо;

3-инденторц.

4-КОрпуС;

5-деталь

лио в поверхностный слой детали 5. Ударшк. среда шаров. шщвьто;л1 разиещкни в корпусе 4. Гибкость форш рабочего тела обеспечивайтел аа счет приискания среда сталмшх варов, которая играет роль с:.;»;.;-ного тела, копируыцаго при данаиачоскац ударной воздействии обраба-тывапиув поверхность.и равномерно перодавдего нагрузку т все стер-ЕШ1. Вместе с теи,динамически уплотненная среда является достаточно састкии телои. способным передать ударную нагрузку с неболыашл потерями

Так как процесс БиУО сопровождается последовательны!! канесеииец на поверхность обрабатываема деталей большого числа иакроудароа множеством частиц рабочей среда, он оказывает влияние на физическое состояшю материала не только поверхностного слоя, но и внутренних объемов деталей. Тец не шзиее, несмотря па достаточно большой объем исследоваша в области ВиУО, изучено влияние нараизуроа обработка только на поьертоспшП слой,а физическое состояние внутренних объемов материала обрабатываемой детали на исследовалось, на изучалось такте поведение обработанного материала в процессе естественного старения.

Исследования« в области ударно-волновых процессов посвящены работы Нигиатулина Р.И., Богуславского В.А., Альтшулера Л.В., Басзса-

кова В.А.,Дрешша А.И.,Канель Г.М..Макарова Л.В..Меркиевского Л.А. и др. В этих работах рассматриваются вопросы кинетики прохождения ударных волн по образцу,а изменения, вызванные вш в структуре при этой либо не учитываются совсем, либо изучаются только на теоретическом уровне при наличии больших допущений.Причем рассматривается только нагрунение единичный ударный шшульсои, в то время как прч ВаУО тдеют место иногествегаше соударения частиц рабочей среды с поверхностью обрабатываешь детали.

Такгш образом, нз анализа работ молно сделать следующие выводы:

1. В рассмотренных работах реиены вопросы определения ренинов ВиУО только для частных случаев: обработка плоских и сферичегасих поверхностей стальники шараш-, не рассматриваются возможности обработки деталей произвольной фориы частицаин рабочей среды различных форм; отсутствует общая методика аналитического расчета технологических режимов ВиУС.

2. Недостаточно изучена многоконтактная виброударная обработка, ее технологические возможности и область применения.

3. Практически отсутствуют сведения о влиянии ВиУО на (физическое состояние внутренних объемов материала обрабатываемой детали и механизме изменения прочностных свойств металла при ударно-импульсном нагруженш стохастического характера, а такие о влиянии естественного старения на фазико - механические свойства внутренних объемов материала детали.

На основе анализа рассмотренной литературы была сформулирована цель п определены задачи исследований:

1.Разработка обобщенной теоретико-вероятностной схемы формирования микрорельефа поверхностного слоя при ВаУО и на ее основе - методики выбора оптимального сочетания технологических условий обработки для получения заданных параметров качества поверхности детали.

2.Создание энергетической модели многоконтатного виброударного инструмента, позволяющей оптимизировать схемы обработки и конструкцию инструмента, а на ее основе разработка комплекса зависимостей для определения параметров микрорельефа при МКВиУО.

3.Обоснование возможности формирования регулярного микрорельефа МКВнУО, разработка зависимостей для расчета режимов обработки и параметров получаемого микрорельефа.

4.Исследование влияния ударно-импульсного нагружения при ВиУО на состояние внутренних обьй мов материала деталей и структурные изменения, сопровождайте последующее старение.

5.Разработка на основе теоретико-экспериментальных исследований ме-

тодак и алгоритмов расчета: рекшоз обработки для нанесения ЧРиР с заданными характеристиками, параметров макрорельефа при ручной ЫГШаУО и ЧИФ пра наличии кеханнзяровакного привода для заданных реишов обрабопш и конструктивных характеристик инструмента.

представлены результаты теоретических исследований. Известно,что при влброударной обработке форгшруется стохастический макрорельеф поверхности,характеризующийся случайном раопределенней формы, разиеров и расположения шкролэровлостей. Предложена обещанная теоретако-вэроятностазя модель фораарованая макрорельефа поверхности при ВиУО, погорая учитывает влияние формы обрабатываемой да тали, условий обработка,Сазнко-иеханических характеристик матера-ала детали, фориы и энергетических характеристик частиц рабочей среда. Модель позволит определить вреьщ обработки детали,обеспача-ващое покрытзо обрабатываемой поверхности одним шш 1 слоями пластических пятен контакта (ППК). В общей вида эта зависимость может быть записана следу ¿^¿а образом;

1 т,И -Р У 3_

и а» р ♦ р.

где

рз - заданная вероятность покрытии поверхности ППК; V - частота колебаний рабочих тел;

- вероятность того,что рсЗочее тело обладает достаточной энергией для форшровакзя ППК; р - геометрическая вероятность покрытия любой точка обрабатываемой поверхности ППК:

1 =1

«5х дЧ

Ч-1 / •(-)"*( = )

м ах ' ^ ер '

. где

ах сП

1 *

р

с - безразмерный коэффициент, выбирается в зависимости от устойчивости процесса и степени уплотнения среда и колеблется от 30 для ИКВиУО до 50..60 для обработки в свободнозагрукенной среде. ь - функция, описывающая форму обрабатываемой поверхности.

Разработаны частные зависимости для определения величины р.

плоской,цилиндрической конической а сферической поверхностей. Получены уравнения для определения вреыенн обработка с целью покрытия хаадой точка поверхности 1 слота ППК, определения необходимого количества слоев ППК I мл получения требуешх параметров качества поверхностного слоя детали, рассмотрены особенности обработка длинномерных деталей и !ДШиУ0.

Для анализа особенностей формирования поверхностного слоя при (ЯСВаУО а изучения возиовностей опткцазацдп процесса разработана энергетическая модель ШШяУЛ. Энергетическая модель КНЕйУИ представлена в виде силовой импульсной системы, состоящей кз источника анергии. механизма.преобразующего непрерывный поток энергии в дискретную послэдовательность шшульсов, устройства для праобразовагая одного вида энергии в другой (например, энергия потока скатого воздуха в ие-хакическув энергии).волновода (в качестве которого применяется среда стальных шаров).передающего ударные импульсы в виде волн уплотнения и деформации рабо-пш твлш (ивдентораи) .воздействующий на поверхностный слой детали. На основе модели получена зависимость для определения энергии деформации поверхности,приходящаяся на I инден-тор:

Ед-(Е. " V " Атр*> ' V ми - % * 5к • * '<г * Е> <*>

где Ео - энергия источнике ударных импульсов;

ад - предел текучести обрабатываемого материала;

1,ни~площадь поперечного сечения,длина и число инденторов; Е - модуль упругости материала индентора; Кс - коэффициент сохранения энергии при проховдении удьрного импульса через волновод.

Анализ модели позволил оптимизировать конструкцию инструмента и схему обработки.позволяющую повысить ее качество.

Микрорельеф, формирующийся в процессе МКВиУО,представляет собой чередование пересекающихся случайным образом сферических лунок различных размеров. Средневероятностныйшаг микронеровностей определяется на основе функции распределения плотности вероятности распределения расстояний между центрами ППК (лунок)на поверхности детали. В таблицу I сведены зависимости для определения параметров микрорельефа при ЫКВиУО инструментом с диаметром несущей часта индентора о,,радиусом сферической рабочей части я и энергией.приходшяейся на

I индентор, Е_.

д

При наличии механизированного привода инструмента МКВеУО позволяет наносить на поверхности деталей ошшостыо (ПРМР) а час^пч-

Параметр иикропрофаля Зависимость для определения величины параметра

Средневероятностный шаг иикронеровностей профиля 3 _ ^2-9а,И"3ср 3*нв

Максимальная высота никропрофиля

/ нв й =К-УК2-( (1 .54-—Л)*(20Е Й УН )°'23)2 тах и 100' д и д

Среднеарифметическое отклонение высота шкропрофиля тах К =-- О Г 2 У П 1п [I2/- 2ЭЗ

Опорная длина шкро-профаля на уровне р

/ г ь ♦ К * ь 11гг 1 - Б-г* / 1? - в - -С1-РЭ / и и г )

но (ЧРМР) регулярные ¡.нкрорвльефы - Наиболее целесообразным с точки зрэния производительности является нанесение ячеистых регулярны! кшкрорельефоа.Получены зависимости для определения параметров ПШР и ЧЮТ при заданных режимах обработки п известных конструктивных характеристиках инструмента.Для ПГМР это: высота элемента МР (к); число элементов РШ5 иа единицу площади (н)5 относительная опорная площадь поверхности (т); угол направления расположения элемента(^).

Для частично регулярных микрорельефов, представляхщих собой систему непрерывно или дискретно расположенных углублений, между которыми остается исходный микрорельеф: глубина регулярной неровности (ь); относительная площадь, занимаемая регулярными неровностями Сгн); угол направления неровностей (в); осевой паг неровностей (50); круговой шаг неровностей (для система отпечатков) (зк).

Также получены зависимости для определения рекимов обработки с цзлью получения заданных параметров Ш?! энергии источника ударных импульсов. (Ео);продольной подачи (зо);поперечной подачи (для плоских поверхностей) (5п) или число оборотов детали (для цилиндрической поверхности); время обработки (Т).

Необходимо отметить, что частица рабочей среды (ЧРС) при БиУО ;;-.;;шдлот энергией, достаточной для изменения состояния материала не

только поверхностного слоя детали, но а ев в ну грешен объемов. В связи с этим предложена гипотеза поведения внутренних объемов материала детали в результате БлУО и естественного старения,суть которой состоит в следующем: При огранении волны, возникающей в результате соударения ЧРС с поверхностью обрабатываемой детали, от ее границ формируется целый пакет отразешшх волн,которые интерферируют. При этой в местах сложения волн в одинаковой фазе энергия суммарной волны резко возрастает.приводя к упругой или пластической деформации материала на этих участках, вызывая его упрочнение шш разупрочнение, 8 при превышении предела текучести - разрушение. Наиболее благоприятные условия для интерференции прямых и отраженных волн,а следовательно, для изменения прочностных о структурах характеристик материала,создаются у пограничных поверхностей,в том числе п не имеющих контакта с ЧРС.Сформировавшаяся непосредствегаш после обработки структура - напряденная и неустойчивая. Стабилизация структуры в процессе естественного старения протекает с резкими колебаниями микротвердости во времени по всему объему материала, вызванными диффузионными процессами, активизировавшимися в результате обработки, перемещением, аннигиляцией и закреплением дислокаций, формированием фрагментнрованной структуры, что, как известно, вызывает увеличение прочности материала.

В_третьей_главе излояена методика экспериментальных исследований; основные сведения о применяемом технологическом оборудовании, приборах, приспособлениях, образцах с изложением методик получения и обработки результатов исследований.

Обработка производилась ШШяУИ с различными насадками и на вибрационном станке УВГ 4x10 в ерэде стальных закаленных полированных паров с амплитудой А = 2,5 мм и различной частотой при непрерывной промывке раствором кальцинированной соды при свободной загрузке образцов в оправках в рабочую камеру.Обработка ?.®ВиУИ осуществлялась при жесткой закреплении образцов в приспособлении, позволяющем исключить выпадение инденторов, либо вручную, либо при закреплении МКЬпУИ в суппорте токзрно-вянтореэного станка. Исследовали грушу образцов различных размеров и формы из разных материалов,охватнва-вдих широкий диапазон физико-механических свойств: сталей 3, 40Х, 45, У12, алюминиевых сшивов Д16Т, АЛ9, латуни ЛС59, титанового сплава ВТ22. Контроль изучаемых параметров проводался с использованием профилографа-профилометра ыод.201, профилометра мод.296,фо-тоблескоыера фотоэлектрического ФБ-2, приборов для измерения твердости ТКС-1.ТКС-2 и ТВ,прибора для измерения микротвердости ПМТ-З,

ткроскоао металлографического 1ДМ-в,ышфоскспа бино^ллрного ста-рзоскоаичзского 13С-2, дафрактоаетра ДРОН-0,5. Расчет параметров ез коррвллциошшж зависимостей цикропрофаля по орофиллограьши осуществлялся по специальной програшш из 1вм рс.

излокекы результаты экспериментальных пссяадова-проведенных с цельа проверка предложенных теоретических мода-лей и гаютез.

Экспериментальная проверка теоретико-вероятностной схемы форш-ровакия микрорельефа поверхности при ВаУО показала, что сходимость теоретических и экспериментальных данных составила 16«,следовательно, доено сдрлать вывод о тоц, что разработанная схема достаточно точно отракаст процессы, происходящие как при обработке в среда стальных Баров, так в пра ЫКВаУО, позволяет расчатать рациональные частоту колебание рабочей камера (системы ннденторов) а время обработки и может Сыть использована при технологических расчетах.

Проверка адекватности энергетической модели ИКВаУИ показала пригодность разработанной модели для использования при практических расчетах. По результатам экспериментальных исследований в уравнение для определения е индентора (I) был введен поправочный коэффициент .Получены экспериментальные зависимости для определения коэффициента сохранения энергии ударного импульса при прохождении ого через волновод (увлотнеигую среду стальных шаров).

Проведена экспериментальные исследования формирования микрорельефа поверхности при МКВиУО на стали 45, алшдашевом сплаве Д16Т, латуни ЛС59,титановом сплаве ВТ22,Проводилась также проверка полученных при теоретических исследованиях зависимостей для определения параметров макрорельефа при ИКВиУО. На основании результатов исследований было подтверждено,что обработка МКВиУИ обладает высокой равномерностью а сплошностью покрытия обрабатываемой поверхности ППК. Корреляционные зависимости и опорные кривые микропрофиля, построенные для различных материалов, указывают на стабильность процесса формирования микрорельефа поверхности при ЫКВиУО, которая позволяет формировать как полностью новый стохастический микрсрэль-еф, так и микрорельеф частично сохраняпций исходный микропрофиль. Сравнение расчетных и опытных значений параметров микрорельефа (к , показывает пригодность аналитических зависимостей для оп-г ределения параметров микропрофиля,формирующегося в процессе МКВиУО для использования при практических расчетах.

Проверка зависимостей для определения парамгтров РМР яри обработке МКВиУИ, проведенная для случая формирования ЧРМР на плоской

поверхности путем нанэсегал регулярно располсяеюгоз сферические углублений на предварительно проплнфованну» потертость сбрззцоэ па алиютшевого сплава АЛ9,показала,что несовпадение расчетных м зкс-перятантально полученных параметров ЧИ1Р нэ превыаает 1-3,5л, предлсяегашо зависимости пригодны для шсэнерннх рзсчетов.

Исследование влияния удорно-иипульсного нэгрузонпл, кмас.аго место при ШУО, на состолзше внутренних объемов материала проподи-лось на ряде сталей (40Х,30ХГСА,У12) в различном структурной состоянии с понощьп оптической металлография,измерений ¡.ыкротвердоста н рентгеновского анализа. Исследования показала,что пра виброудар-ной обработка энергия частица рабочей среди достаточна для генерации ударной волны с градиентом давлений, посволяидам вызвать пзнэ-незшя в структуре практически по всему объему гйтернала детали.Эффект импульсного нагрукенпя в значительной стопим зависит от пред-истории обработки и мозет проявляться как в ввдо упрочнения , так а в виде разупрочнения. В процессе естественного старения после обработки в структуре материала идут интенсивные процессы, носящие колебательный во времени характер и вызнващие то упрочнение, то разупрочнение материала. Причем, чем интенсивней упрочнение, тем интенсивней разупрочнение. По прошествии некоторого времени величина ьпзсротвердости стабилизируется в пределах исходной, а усталостная долговечность состаренных образцов по сравнению с исходной возрастает в 1,3..1,4 раза за счет формирования фраггшнтпрованной структуры. Время, необходимое для стабилизации никротвердости тем больие, чем выпе интенсивность обработки. Это указывает на возможность обеспечения направленного воздействия при ВаУО на структуру а свойства не только обрабатываемой поверхности, ко п всего объема материала, упрочняя в разной степени рабочие поверхности изделий и сердце-влну. Рентгеновскими исследованиями до а после ВаУО установлено изменение на неконтактных поверхностях образцов степени дефектности структуры, напряженного состояния в сторону увеличения уровня саи-кащих остаточных напряжений,что подтверздает полозения предлогген-ной- гипотезы.

Пятая_глава посвящена обобщению результатов исследований и описании их прикладного использования. На основании теоретических и экспериментальных исследований формирования микрорельефа поверхности пра ВлУО разработаны технологические рекомендация дая обработки ияогоконтэктным виброударным инструментом и алгоратгш расчетов ясенцов нанесения ЧРМР ?ЖВиУН, параметров ЧРМР при МКЗиУО,параметров стохастического ».«икрорельефа, формирующегося на поверхности детали

в результате ШШаУО в времени ШВаУО. Приведены некоторые примеры промышленного применения ВиУО дета лей, представлены схемы обработка ШКВиУй. Например, при обработке пальцев шаровых опор, суперфинаш и электрохимическое полирование (по заводскому тех. процессу) были заменены на ВиУО (режимы обработки расчитывались по предлоганным зависимостям). Шероховатость при этой снизилась с ^=1.0 шш в исходном состояшш до к ^=0,15 мкы после обработки .поверхность приобрела блоск.Замена суперфшшшой и электрохимической полировальной операции на ВиУО позволила получить значительный экономический эффект.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Получена обоценная теоретико-вероятностная модель формирования микрорельефа поверхности при внброударной обработке, отрававдая процессы, происходите как при обработке в среде стальных шаров, так и при ШШиУО.

2. Разработана энергетическая модель МКВиУО,которая описывает влияние энергетических и конструктивных параметров инструмента на величину энергии деформации,идущей на формирование пластического пятна контакта, и может использоваться при расчете конструктивных и технологических параметров МКВаУО. На основе этой модели проанализированы возможности оптимизации конструкции инструмента и схем обработки , а также получены зависимости,позволяющие прогнозировать параметры микрорельефа, получаемого при МКВиУО.

3. Разработана гипотеза влияния ВиУО и естественного старения на физическое состояние внутренних объемов материала деталей иг* железо-углеродистых сплавов.Получено экспериментальное подтверждена основных положений гипотезы.

4. Экспериментально подтверждена адекватность полученных моделей реальным условиям,доказана возможность использования полученных зависимостей в технологических расчетах.

5. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность нанесения РЫР МКВиУО как на плоские,так и на цилиндрические поверхности деталей, изготовленных из пластичных материалов.

6. На основании результатов исследований формирования микропрофиля при МКВиУО можно утверждать:

а) МКВиУО позволяет формировать как полностью новый стохастический микрорельеф, благоприятный для работы детали в усло-

волг знакопеременных нагрузок (отсутствуют концентраторы НЕпряЕанзй) п d условиям тренпя прл калгппч смвкгц (наличие нзсягамх кариаксз), так а шкрсрельеф частично согрошнхчпй неходкий ипкропро^аль;

б) Прл (£{ЕяУ0 внсотзп-'з парспзтрц сшнхаптся до определенной ие-jrriüipj (период удаления походного микрорельефа), затеи - несколько увеличиваются (форьировашю полностьэ нового, характерного для Bi'JO, кпкрорэльсфа) п стабзлкзпругггсл. 1. На основании результатов исследований шпкишл ПаУО (в той числе

п ЕЯСВнУО) на состояние внутренних обьемоп материала обрзбктква-деталя uozho утверждать:

а) При вяброударноЗ обработке анергия частицу рабочей среди достаточна для генерация ударней еолнм с грпдаентои давлений, позволявд!^ вызвать пластическое точение материала практически по всему объему детали (а на только у обрабатываемой поверхности). Следосательно, при ГпУО изгко направленно влиять на структуру п свойства не только обрабатываемой поверхности, но и всего объоца материала детали, особенно его пограничных объемов, упрочняя такны образом в разной степеш рабочие поверхности изделий и сердцевину (оставляя ее более вязкой).

б) Влнянаэ ударно-импульсного нагрунекал прп ВнУО на объем детали неодинаково. Большие изменения а микроструктуре п иик-ротвердосга происходят у пограничных поверхностей, ненькзо в сердцевине образца, что подтверждается методами оптической металлографии и ректгэновскиии исследования!si, п связано с условиями для интерференции прямой и отрагенных волн;

D) В процессе естественного старения после обработки в структуре материала идут интенсивные процессы, носян^е колебательный во времени характер а вызывающе то упрочнение, то разупрочнение материала. Причем, чей интенсивней упрочнение, тем интенсивней разупрочнение. По проаествин некоторого времени величина микротвердостн стабилизируется. Вребш, необходимое для стабилизации шкротвердостп той больше, veu выше интенсивность нагругения.

Основные содержание диссертации опубликовано в 13 работах,в той числе:

1. А.П. Бабичев,И.А.Бабичев,Г.А.Прокопец.Вибрационная отделочно-уп-рочняющая и стабилпзируххцая обработка .Тез.докл,нау ч. -техн. конф. 22-25 окт.,Краматорск,1991.

2. А. Р. Babl tchew, I.A. ВаЫ tcliow„G. А. Ргокорэг. Pi Bllc)urig von regel-

IH.1\SU"*< Hl k> OI el 1er bal PPD mit vi o Igr el ronden Werkzeug. European t'iiif er «ке on Wes.idl.al Stresses, Germany, 4-6 Nov."Europalshe Kon-htrunz b'lgenspatiniingeii, Deutshland, Hov. 4-е.-Frankfurt A.M. ,1092.

3. А.Л.Бабичев.Г.А.Прокшзц.Отдалочно-упрочшявдзя обработка шюго-kohtöktkmm шброударным инструментом.Тез.науч.-техн.конф. Качаство а надежность технологических сзстеи, 3-4 коня,Краматорск,1992.

4. д.П.Бабичев,Г.t.Прокопец.Физцко-техкологическна особенности вибрационной отдвдочно-упрочняжх^зй а стебалазирущей обработки. Тез. науч.-техн.конф. Качество а надежность технологических систем, 3-4 Коня,Краматорск,I992.

5. к.И.Байичев, В. К. 12атрофакоьа,Г. 1.Прокспец.Особенности последефор-мациониого состояния материала, подвергнутого виброударному упрочнении. В сб.Интенси4икацвя в автоматизированная разработка процессов отделочно-зачнстной и упрочняющей обработки.Ростов н^Д,РКС2Ь1,1989.

6. А.П.Бабичев,Г.А.Прокопвц.Ударно-волновые процессы ори ваброудар-ной обработке .Сборник тезисов докл.международной науч. -теш.конф. Отдвлочно-упрочнявдая технология в мешаное троении .Часть 2. Шнек, 1994,с.70-72.

7.И.¿..Бабичев, Г.А.ПрОКШвЦ. Formation of regular mikrorelief on nu 1 «си «hile processing by «aul ticoiitakt vi trohl ttl rig tool.Eth International Tec hno-S«.lei>t trie Conference. ПОЛЬШЗ ,GorzôV Wlkp.-

Lubuu.wi ce, i uci3,c.275-278.

8.И.А.Бабичев, Г.А.Прокопец.Ударно-волновые процессы в уплотненной среде стальных варов при вибрационной воздействии. Зезаси науч,-техн.конф.Ростов Н--Д.19Э1,с.35-36.

9.Г.А.Прокопец.Оптимизация схем обработки и конструкции ыногокон-тактного виброударного инструмента. S.¡Вибрации в технике в технологиях ,I994,NI,с.42-43.

Ю.Г.А.Прокопец.НЛ.иишняков.Теоретнко-ввроятностная модель процесса виброобработкн плоских и сферических поверхностей в случае эллиптических пятен контакта. Иежвуз.сб.науч.трудов"Вопросы вибрационной технологии",Ростов н/Дону,ДГТУ,1995, сЛ3-17. П.Г.А.Прокопец.А.П.Цул.Н.Т.Мишшков. Теоретико-вероятностный анализ формирования микрорельефа поверхности при ВиУО.Ыеквуз.сб.науч. трудов "Вопросы вибрационной технологии", Ростов н/Дону,ДГТУ,1995, с.27-35.