автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение договечности деталей из высокопрочных сталей программным поверхностным пластическим деформированием

, 4'\ о. и/4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

На правах рукогшсн

НИКИФОРОВА Татьяна Владимировна

ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ ПРОГРАММНЫМ ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ

Специальность 05. 02. 08 -Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ "

дт!ссертзшп1 'па соискание ученой степени кандидата тегошчесинх наук

Моспжа - 1993

Ь

Работа выполнена в Московском институте приборострое нии на кафедре 'Технология машиностроения"

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ ¡кандидат технических наук,

доцент ПЛЕШАКОВ В. В.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор технических наук, застуженный изобретатель РФ, с. "н. с, ОДИНЦОВ Л.Г. кандидат технических, паук, доцент КОМАРОВ В.В.

ВЕДУЩЕЕ ПРЕДПРИЯТИЕ: ЛЭМЗ

заседании специализированного Совета К065.У3.01 '"Технология машиностроения* в Московском институт!.1 приборостроения по адресу: Ю7864, Москва, ул. Стр 'ммт

Защита диссертации состоится

Л. 20.

С лнсс«т »¿ж но»1 ? юкно озмако Отзывы в ¡ту:', »кзомгшярах

кзомгшярах просим и гть

¡1-

;> казанно?.*; ,

А) 1>: ¡. • рп\ >слан

9

' (

Ученый секретарь Специалнз.лроппшгохх) Совета к, т*.н. доцелт

/

А. П.Длль'ка;;

ОБЩАЯ-ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуалыюсть. Современное машиностроение предусматривает развитие работ, направленных на, повышение качества выпускаемых мацшн и механизмов, повышение их безотказности и долговечности. Особенно актуальной является задача повышения надежности деталей из высокопрочных сталей и сплавов, работающих в условиях жесткого статистического и динамического нагружения.

Повышение надежности такого типа деталей достигается использованием в процессе изготовления и ремонта методов поверхностного пластического деформирования. При обработке деталей сложного профиля и тел вращения оборонной техники широкое распространение получили ударные методы поверхностного пластического деформирования: динамическими методами обработки деталей дробью, шариками, бойками, галькой и другими рабочими телами.

Однако, ранее проведенные исследования и предложенные рекомендации не дают возможности однозначного управления свойствами поверхностного слоя н, следовательно, эксплуа-цпонными свойствами деталей.

Таким образом, разработка методов оптимального управления свойствами деталей из высокопрочных сталей является одной из наиболее актуальных задач технологии машинострое-ниа.

Црль^работьт, Повышение безотказности и долговечности деталей из высокопрочных сталей программньгм поверхностным пластическим' деформированием (ПППД).

"Методы исследования. Экспериментальные исследовапм I проводились на современном оборудовании с использованием приборов, основанных на современных методах неразрушаюше-го контроля кэтетугоп поверхности го слоя. В качестве факторных маков использованы близкие'к Д-оптимальным планы эксперимента. Разработаны оригинальные процедуры для выбора оптимальной структуры регрессионных моделей технологического процесса. Решение оптимизационных моделей осуществлялось методами случайного поиска с параметрической оптимизацией.

Научная новизна. Разработан новый технологический процесс упрочнения деталей программным поверхностным пластическим деформированием дробью. Предложена алгоритмическая модель формирования остаточных напряжений в поверхностном слое деталей при ПППД. Разработан не— разрушающий метод контроля эпюры распределения остаточных напряжений в поверхностном слое в процессе ПППД. Выявлены новые закономерности изменения механических характеристик поверхностного слоя деталей из высокопрочных сталей в процессе ПППД, позволившие определить систему оптимального управления распределением механических свойств поверхностного слоя и эксплуатационными характеристиками деталей.

Практическая ценность. Диссертация выполнена в соответствии с основными направлениями научных исследований, проводимых кафедрой 'Технология машиностроения* МИП по координационным планам программ КНП-2СЮО и ЭКНП-2000 Разработаны технологические рекомендации для практического использования ПППД при упрочнении деталей из высоко -прочных сталей. Разработаны технологические рекомендации по неразрушающему контролю остаточных напряжений в поверхностном слое деталей, основанного на магнитошумо-вом методе. Разработаны методы оптимального управления свойствами поверхностного слоя деталей в процессе ПППД и их эксплуатационными характеристиками. Разработана методика математического моделировашя технологических процессов на ЭВМ, основанная на методах организации технологических экспериментов, регрессионного моделирования н решения оптимизационных моделей.

Реализация результатов г>аботы. Технологические рекомендации по упрочнению деталей ПППД дробью внедрены на ПО "Муромтепловоз* при изготовлении торсионных волов "гусеничных машин, на предприятии "Телематика* при изготовлении валов и осей. Рекомендации по не разрушающему контролю остаточных напряжений и разработанные п pi боры для их реализации внедрены на а/я П-6521. Рекомендации по контролю качества поверхностного слоя и моделированию . технологических процессов на ЭВМ внедрены в учебный

процесс МИП при подготовке инженеров по специальности 1201 'Технология машиностроения*. Они реализованы при выполнении лабораторных работ и практических занятий по курсам: 'Основы проведения технологических экспериментов* и 'Математическое моделирование технологических задач', при выполнении курсовых и дипломных проектов студентами дневной и вечерней формы обучения.

Апробация работы. Основные положения работы обсуждены и одобрены на Межрегиональной научно-практической конференции "Разработка и внедрение новых ресурсосберегающих технологий в области машиностроения" (Орел, 1991г. ), научно-техническом семинаре "Интегральные системы в машиностроительном производстве" (Москва, МДНТП, 1991г. ), на "научно-техническом семинаре "Повышение надежности и долговечности выпускаемой продукции технологическими методами в машиностроении" (Орел, ОФ МИП, 1991г. ), на научно-техническом семинаре "Поверхностный слой, точность н эксплуатационные свойства деталей машин" (Москва, МДНТП, 1991г. ), на научно-методических семинарах кафедры "Технология машиностроения* МИП (1991-1993гг. ).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, подготовлены 3 учебно-методических материалов кафедры' "Технология машиностроения* МИП.

Структура' и объем работы. Диссертационная работа состоит "из введения,' шести разделов, общих выводов, списка использованных источников, приложений. Содержит 120 страниц машинописного текста, 7 таблиц, 67 рисунков, 122 наименований литературных источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ: РАБОТЫ

В первом разделе проведен анализ статистики отказов деталей из высокопрочных сталей, применяемых в авиационной' технике. Показано, что усталостная прочность таких деталей ограничивает надежность изделий в целом, В изделиях авиационной, оборонной техники такие детали изготавливают из высокопрочных сталей типа ЗОХГСН2А, ВНС, ВКС, титановых сплавов. , .

Наиболее эффективным и распространенным в авиационной промышленности методом повышения усталостной проч-

поста деталей является применение методов поверхностного пластического деформирования (ППД). Для обработки поверхностей деталей как сложной, так и простой формы применяются ударные методы ППП: обработка деталей дробью, шариками и другими рабочими телами. Такие методы достаточно полно исследованы .в работах А. П. Соколовского, В.М.Кована, В. С.Корсакова, И.В.Кудрявцева, М.М.Саверина, В.И.Серебрякова, А. А.Маталино, М.СДроздп, П. ЕДьпченко, - А. М.Дальского, Б.А.Кравченко, А.П.Бабнчева, В. М.Смелян-скосо, Д. Д.Папшева, А.М.Сулимы, А.Н.Овсеенко, A.A. Михайлова, В.В.Петросова, НЛ. Кузнецова, А.М.Кузнецова, Э.Н. Рыжова, А.Г.Суслова, Л. А.Хворостухина, П. А.Чепа, Д. Л. Юдина, Ю.Г.Шнейдера и ряда других ученых. Выявлены закономерности формирования характеристик качества поверхностного слоя и эксплуатационных характеристик деталей в зависимости от технологических факторов ППД. Разработаны технологические рекомендации по применению методов ППД широкого класса деталей.

Возмохсности традиционных способов ППЛ практически полностью реализованы. Дальнейшее повышение ;:х &'[фектив— ности затрудняется однозначным изменением свойств поьор-хностного слоя при варьировании режима обработки. "Ужесточение" режимов (большая скорость.дроби, продолжительность обработки) не приводит к большой степени упрочнеки!: поверхностного слон по-за явлений те р мо плnспг i с-о к о ft деформации. Поэтому, -создание оптимально." тп:>ср< i г.'.спроделе.'п'п мсхшшпсскс: ri»o.V;n» о noi-ap; ности:.:: "•.••• ••"¡w- г»--, г«"-*- < -ьом попышг.'.т.ш ycrc.'ii-Titoii прочности т-тиж ¡-, С># :поч .•¡г.»»-детслх.сти;, i сГ'-^/л; <!,r,\ ¡¡(-слепо»'v> к.;>. "'¡>'.л ' i: f" обработке ,ю> j> .• -.стгИ! ПП/»: ¿и.* • ••> -¡г.« •• • . •

ледуглией oi' {-..\Г:о у v-■ :, ............■ ■

ill. П. Пшш-<г~>, . м -.,п о-к'рмнч.-скач «чГрабо;;-.» •.< (В. П. Серсбрпксг') ¡1 /•/( 1. Используя гот х:о \ц о^аш r.'.jj *гч;г('ы;к>-

го Ii H3!.)0i!5:;0.;i€icc)'! сипог-ого ьэзД'Ойп isнк рг.оа K P.) ?<т.г. ¡ul поверхность предложи способ программного пзверг.'юешого шшстнчсского двформироивгаш (ПППП). Сувшосп- метода ааключаегся в программном изменении рогкимл) ь процессе ППД поверхности. Изменением программы нагружения поверхности Mohoio добиться любого распределения сиэйсти мате-

риала в поверхностном слое и значительно повысить эксплуатационные свойства деталей из высокопрочных сталей.

Изменение свойств поверхностного слоя после очередного этапа обработки определяется технологическими факторами ППД па данном этапе и состоянием поверхностного слоя детали, достигнутом на предыдущем этапе. Поэтому, создание адаптивной системы управления ПППД предполагает разработку эффективных неразрушающих методов контроля распределения свойств материала в поверхностном слое детапи* 1

Таким образом, для достижения поставленной цс-.чг-'. п работе решались следующие задачи:

1. Разработка основных принципов программного поверхностного пластического деформирования деталей дроиестру;-. -ной обработкой. .

2. Теоретическая оценка формировании остаточки.-;. на:г -ряжений в поверхностном слое деталей-в процессе ПШ"Ш„

3. Разработка оперативного неразрушающего метода контроля распределения остаточных напряжений в поверхностном слое деталей,

4. Оценка закономерностей изменения параметров качества поверхностного слоя в зависимости от режимов п условий оптимального управления процессом ПППД,

5¡ Разработка технологических рекомендаций по ПППД деталей дробью и оценка технико-экономической эффективности ия внедрений.

Во" втором разделе разработана методика проведешт многофакторных экспериментальных исследований процесса ПППД обработкой деталей дробью. Схематизация сложного процесса позволила определить оптимальную программу и содержание исследований. Программа предполагает оценку' распределения механических. свойств в поверхностном слоо деталей на каждом этапе ПППД, на основе которой производится оценка свойств поверхностного слоя после последую-шего этапа обработки. Поскольку усталостные свойства деталей из высокопрочных сталей определяются распределением о поверхностном слое остаточных напряжений, произведена теоретическая в экспериментальная оценка йх в процессе ПППД."

"Оптимизационные модели процесса ПППД предполагают оценку функциональных статистических связей "между входными фак факторами каждого блока и выходными его характеристиками. Такие связи представлены регрес сионнымн и имитационными моделями. Оптимальная структура регрессионных моделей оценивалась шаговыми методами с геометрическим упорядочением аргументов. Для оценки параметров моделей предложены оригинальные алгоритмы ,основанные на использовании метода наименьших взвешанных квадратов и его разновидностей в зависимости от статистических свойств выходных параметров процесса.

Для обеспечения наибольшей точности прогноза показателей качества изделий и наибольшей точности оценок параметров разработаны процедуры построения точных 3) —оптимальных планов. Исследование устойчивасти статистических характеристик экспериментальных планов при использовании методов поиска оптимальной структуры регрессионных полиномов, позволило классифицировать существующие планы с позиций A-, ¡D и F.-оптимальности и выбрать группу планов, которые были использованы при проведении экспериментальных исследований. Решение оптимизационных моделей производилось методом случайного поиска.

На основе проведенных исследований разработано математическое обеспечение системы организации технологических экспериментов для ЭВМ типа IBM и Apile . При экспериментальном исследовании качества поверхностного слоя деталей и образцов из высокопрочной стали ЗОХГСН2А использованы современные неразрушаюшие методы контроля, основанные на рентгеновских, магнитошумовых, токовихре— вых и других эффектах.

В третьем разделе произведена теоретическая оценка остаточных напряжений в поверхностном слое формируемых в процессе ПППД. Принято, что весь процесс ПППД делится на этапы. Каждый этап характеризуется определенным режимом обработки, силового воздействия рабочих тел на поверхность детали. Зависимость остаточных напряжений от продолжительности дробеструйной обработки носит модифицированный экспоненциальный характер. Поэтому введены следующие предпосылки моделирования процесса ПППД:

ъ

продолжительность обработки на каждом этапе (3 мин. ) обеспечивает стабильное и однозначное распределение остаточных напряжений в поверхностном слое и распределение остаточных напряжений определяется исключительно условиями обработки.

Эпюра распределения остаточных напряжений определя-етсяцелым рядом процессов, протекающих при ПГЩ (процессы упруго—пластической деформации, тепловые процессы в зоне контакта рабочих тел с поверхностью детали, волновые процессы). Анализ указанных процессов позволил " две основные составляющие формирующие остаточные напряжения на расстоянии к от поверхности детали:

6в(Ы = 6у(Ы+6д(Ы, Па ,

где - остаточные напряжения в поверхностном слое из—за термопластического эффекта, ПА; (5д - из-за упруго-пластической деформации поверхностного слоя, Па.

Решение частной задачи Буссинека позволяет оценить распределение напряжений в упругой среде при точечном приложении силы Р и оценить толщину пластически деформированного слоя Н: Н=(ЗР/2-ГГб0/Л0'э , м. Оценка степени деформации упруго-пластического тела под воздействием рассчитанных напряжений задача сложная и неразрешимая классическими методами теории пластичности и упругости. Поэтому, в первом приближении принята степенная аппроксимация эпюры распределения остаточных напряжений з поверхностном слое:

вд=-6-0>20-ь/И)п , Па ,

где п- постоянная, характеризующая нелинейность эпюры распределения остаточных напряжений |ОД>., , . 0,85).

На следующем этапе ПППД пластическая деформация поверхностного слоя оценивается'следующим образом. Если формируемые на предыдущем этапе остаточные напряжения и степень деформации материала меньше, чем создаваемые на последующем этапе, принимаем значения параметров деформации и напряжений, создаваемые на последнем этапе. В противном случае остаточные напряжения и степень деформации в рассматриваемой точке поверхностного г\поя не меняются. Оценка изменения твердости и продела гекучеети маГ)

териапа в зависимости от степени его деформации производилась на основании разработанных регрессионных моделей. Оценка термопластической составляющей остаточных напряжений в каждой точке деформируемой поверхности получена ни основе оценки интенсивности термического воздействия в этой точке. Для этого рассмотрено классическое дифференциальное уравнение теплопроводности, решение которого приведено п следующем виде:

е- ^пйь^) ехр^_,па,

т 4оэв'5С^тгН+ККй))''5 Р ' '

где Е - модуль упругости, о(т - коэффициент линейного расширения, - коэффициент распределения тепловых потоков; V - скорость рабочего тела перед ударом, м/с; Кв - коэффициент восстановления скорости^ К - коэффициент восстановления поверхности, СО — коэффициент температуропроводности.

Разработан алгоритм расчета распределения остаточных напряжений в поверхностном слое деталей для любой программы пластического нагружения поверхности. Статистическим анализом доказана адекватность разработанной модели экспериментальным данным при 95% доверительной вероятности во всем диапазоне изменения факторов процесса ПППП. Ошибка оценки остаточных напряжений в поверхностном слое на расстоянии 80. . . 100 мкм от поверхности составляет не более 20%. Выявлены основные закономерности изменения остаточных напряжений в зависимости от режимов ПППД.

В четвертом разделе разработана методика оперативного неразрушаюшего контроля распределения остаточных напряжений в поверхностном слое высокопрочных' сталей, необходимая для создания системы оптимального управления процессом ПППД. Проведен экспериментальный анализ традиционных методов неразрушаюшего контроля остаточных напряжений (вихретоковой, магннтошумовой, акустической эмиссии, термоЭДС) на основании которого показано, что наиболее эффективным для поставленной цели является магннто шумовой метод.

На основе оригинальных конструкторских решений маг-нитошумовых приборов в ОКР и НИР МИП (В. Р. Шатернн-ков, В. В.Плешаков, А.И.Соколик и др. Т предложен прибор для хонтроля эпюры распределения остаточных напряжений в поверхностном слое высокопрочных сталей. Для восстановления эпюры распределения остаточных напряжений предложено использование скин-эффекта, определяющего формирование сложного высокочастотного магни то шумового сигнала. Схема прибора предполагает измерение и одновременную обработку двух или более амплитудных и спектральных характеристик 1 магни то игу мо во го сигнала. Для формирования наиболее информативных магнитошумовых параметров введены селективные фильтры. Основными технологическими параметрами процесса контроля являются: ток и частота перемагничивания, уровень селекции, положение строба, коэффициент усиления сигнал л. Целевой функцией оптимизационнной модели процесса контроля при его оптимизации явился коэффициент парной корреляции параметров эпюры распределешш остаточных напряжений и параметров магнитного шума. Проведенные эксперименты позволили выявить основные закономерности процесса и оптимизировать его. Показана возможность эффективного использования не только спектральных, ио п традиционных амплитудных параметров магнитного шума. Показано, что коэффициент парной корреляции мокет достигать 0,85.. .0,90.

Для оценки эффективной глубины сканирования поверхности разработана феноменологическая моделб формирования ЭПС магнитного шума. Приращение ЭДС за счет перемаг— ипчиваиия слоя толщиной с{Ь на расстоянии Ь от поверхности детали, описывается дифференциальным уравнением:

с!Е*00ехрС«С-^»/6вСНПс1Ь

где б0 - постоянная, определяемая коэффициентом усп-лешш прибору с( и ^ - параметры гиперболической аппроксимации взаимосвязи ЭДС шума и остаточных напряжений. Интегрирование предложенной модели с помощью ЭВМ свидетельствует о том, что вклад в ЭДС шума слоя, расположенного на расстоянии 0,04мм от поверхности состаллет 35. . . 38%, а слоя, расположенного на расстоянии 0,08мм от поверхности достигает 13.. .15% от обшего уровня иху-

ма. Средневыпрямленная ЭДС несет основную достоверную информацию о поверхностном слое толщиной до ОД мм. Применение фильтрующих элементов в схеме прибора снижающих верхнюю границу частотной характеристики регистрируемого шума от 400 до 50 Гц позволяет увеличить глубину сканирования до 0,5мм, однако, достоверность регистрации остаточных напряжений снижается.

Для восстановления эпюры распределения остаточных напряжений в поверхностном слое стали ЗОХГСН2А предложены регрессионные модели. При использовании в качестве информационных параметров число выбрасов ЯОС за период стробирования р (0,45) и р (0,85), где 0,45 и 0,85 относительное положение строба соответственно при измерении первого и второго параметра, разработана следующая модель:

в0 =185,86-4.68 Ь -0,0449Ь +0,О349ЬР (0,85)--12,66 Р (0,85 12 Г (0,45) Р (0,85 )-0,0295 р ЛО,85 )--0,0616Р (0,45), ГПв.

Модель обладает достаточно выоокой информативной ценностью для решения прогостических задач. . Погрешность воспроизведения эпюры распределения остаточных напряжений (в слое толщиной до ЮОмкм) не превышает 20%. К преимуществам использования разработанной модели следует отнести то, что она не требует повторного измерения сигнала на другом режиме, а выделение двух стробов на одном сигнале значительно упрощает схемотехническое-решение маг-штошумового прибора. Разработанная методика использована для оценки изменения остаточных напряжений в процессе ■ ПППД деталей дробью.

В пятом разделе приведены результаты экспериментальных исследований влияния технологических факторов процесса ПППД обработкой дробью на параметры качества поверхностного слоя и усталостную прочность деталей из стали ЗОХГСН2А.

Для разработки достаточно универсальных технологических рекомендаций по ПППД, не зависящих от конструкции установки для дробеструйной обработки, выявлены закономерности формирования потока рабочих тел. В качестве новой системы технологических факторов рассмотрены: интенсивность потока - Л , закон распределения скорости шарн-

ков - р (V), диаметр шариков -2) .

При программном ППД шероховатость поверхности деталей из стали ЗОХГСН2А определяется технологическими факторами последнего этапа обработки, в том числе степенью упрочения поверхности:

8а«0,0№2УВ + ДО8776+0,045$+(УМ7У -0,099Л + +0,029- 0,0Ж - 0,0471 мкм

Наибольшее влияние на высоту шероховатости оказывает скорость и диаметр шариков. При изменении степени .упрочнения от О до 0,2 шероховатость поверхности несколько снижается, однако, снижение это незначительно.

Микротвердость поверхностного слоя деталей оценивалась с помощью коэрцетиметров и микротвердомеров ударного действия* Показано, что при ПППД поверхностей деталей шариками большого диаметра с большой скоростью формируется упрочненный слой большой толщины (до 250мкм). А для создания высоких остаточных напряжений в тонком подповерхностном слое толщиной до БОмкм, необходимо использовать шарики малого диаметр«. Причем, зависимость напряжений от диаметра носит монотонный характер. Для эффективного упрочнения следует применять шарики диаметром до 2мм.

Если в программе изменения режимов предусмотреть изменение лишь скорости шариков, операцию упрочнения деталей можно проводить за один установ. Наилучший эффект достигается при диаметре п.лрнков Змм и дискретном или непрерывном изменении их скорости от8.. . 1'0 до 2. . . 3 м/с. В этом случае в поверхностном слое до ЮОмкм формируются остаточные стабильные напряжения до 1,5. , . 1,6 ГПа. Степень упрочнения поверхностного слоя достигает 20%.

Для оценки влияния эпюры распределения остаточных напряжений р поверхностном слое на много— и малоцикло— вую выносливость стали ЭОХГСН2А проводились испытанна образцов при изгибе с вращением и при пульсирующем растяжении. Получены следующие модели зависимости числа циклов нагружения до разрушения образцов от характерных точек эпюры, остаточных напряжений: многоцикловая выносливость

малоцикловая выносливость { = 1,4ГПа)

€76^-40,07еп + 71ьУе^еп-3,7М6таУ).

Полученные

данные свидетельствуют о пренмуШ£?Слэе>>'-~ ном влиянии на усталостную прочность подповерхностного слоя. Причем, большей чувствительностью к изменению Ол и6^, обладает малоцикловая выносливость деталей, Е целом зависимость является монотонной,

что позволило ПО-* пользовать в качестве целевой функции в оптимизационной модели процесса ПППД использовать остаточные сжимающие напряжения в поверхностном слое. Использовашге оптималь ных режимов ПППД позволило повысить предел малоцикло— вой выносливости на 3 Д.% и предел мкогоцшслопз;'. выносливости стали на ¿7. . 7% по сравнешиэ с упрочненными традиционным методом образцами.

В шестом разделе описаны результаты внедрения разработанных в процессе выполнения диссертации рекомендаций. Разработанные рекомендации внедряются при ремонте деталей авиационной техники из высокопрочных сталеИ ЗОХГСН2А, ВНС-2, ВНЛ-5. Рекомендации по ПППД внедрены на ПО "Муромтепловоз" при изготовлении валов л пальцев гусеничной машины. Условный экономический ©4»» фект при внедрении процесса ПППД на предприятии 'Телематика* составил 125 тыс. рублей. Разработанные методн«. ческие положения проведения многофакторных экспериментальных исследований и обработки их результатов, программное обеспечение'ЭВМ внедрены в учебный процесс МИП при подготовке студентов по спец 1201 в курсах лещий "Основы проведения тёмюлогаческих экспериментов*7, "Математическое моделирование технологических задач6', при проведении практических занятий и лабораторных работ.

ОБШИЕ ВЫВОДЫ 1. Решена проблема' повышения эффективности поверх-црсттоге гшаетичёекого деформирования деталей на высоко» пречнык сталей впа наибольшего повышения их усталостной прочцорти на основе создание целенаправленной программной системы изменения режимов в процессе обработки.

Процесс назван программным поверхностным пластическим деформированием (ПППДК

2. : На основе анализа термопластических явлений в, соне контакта рабочих" Тел" с поверхностью деталей при ППД разработаны энергетические модели формирования остаточных напряжений в поверхностном слое. ' Показано, что формирование остаточных напряжений определяется деформационными процессами, а снижение напряжений в подповерх— 'тоспюм слое - термопластическими эффектами. Выявлены закономерности изменения механических свойств поверхностного слоя, определяющие формирование сгооры остаточных

- напряжений на каждом этапе ПППД.

3.' Разработана алгоритмическая модель процесса ПППД, позволяющая определить распределешю остаточных напряпе-

иий на каждом этапе обработки, оагованпая па гипотезе преяалпругс-иIего влияния силового воздействия рабочих тел на товерхность деталей. Погрешность при оненко напряжений в пор.ерхлостпом слое толшнко" до ХБОкгпм не превы-га~ет 20%.

4. Разработаны оптимальною ро;,'ап.'ы мягнптоихумопага •"онтрелл распределения оетточшлх нппря:::сипП в коверхга-стном слое деталей из стали ЗОХГСН2А после ПППД. Установлено, что при опонко остаточных напряжений целесообразно использовать несколько параметров одного мппш-■;эшу?.?опого сигнала, '.'армируемого при частоте гтнрнмагшт-*пч:к'ння 2 Г», амплитуде по л 51 3 Л/м, уровне сспопшт

0,2 О, По1тх>шчогп. 'лосп:оизволения огперм раенродслепня ист^'ппгиг. ианрл> /.ниЛ не превышает 20%,

Г>, ГЧНЫ и реллизэвпнм ПрЛгО»П.! МвПТКТОШуМЭ-

..ого г;оп г; о ля <". ггп-;^ 'мы.-; напряжения о поверягсегзом сшо

ло высокопрочных ст<шей па основе ¿напила час-■: 01 меги;!Тошу?.<ог£>го от I'ал п.

С, 3испер1шоитл.\ьние лееяедойаткш процесса ПППД Л.'Г/:ЛСЙ из г.ысохопра гной столп посшолпля р.ыстить оато-номериости формлровбния ш»рояэвя?сетя поверхности н про'июстпмх хвр.гхтэг г.епк позертшоеггого стая. Показано, что прг, дробеструйной п щхзбпмотгоЛ обряйотлв ПППП обо-слскивАет формпро'чигас !Иеро:го".атосш попсргоюсти, ооот— пптопзутюЯ последнему стану обработки. Мияротпэряость

поверхностного слоя достигается с последовательно снижающемся силовым воздействием рабочих тел на поверхность.

7. Предложена й решена оптимизационная-модель процесса ПППД" дробью деталей из стали ЗОХГСН2А, работающих в условиях усталостного нагружения. Показано, что двухэтапная обработка деталей ("на первом этапе шариками диаметром 4мм, скорость шариков 7. . .8 м/с, на вторам этапе шариками 2мм, скорости шариков 4. . . 5 м/с) обе—к спечивает повышение предела малошнсловой выносливости

на 3. . . 5%, многоцикловой выносливости на 5. . . 7%' по сравнению с традиционным одноэтапным упрочнением деталей дробью. " .

8. Выявлены новые закономерности изменения малоцикловой и многоцикловой выносливости стали ЗОХГСН2А в зависимости от формируемых в процессе ПППД свойств * поверхностного слоя. Показано, что формирование оптимального распределения остаточных напряжений в поверхностном сдое толщиной 200мкм оказывает большее влияние на много цикловую вьшосливость и несколько меньшее на малоцикловую выносливость.

9. Разработанные технологические рекомендаций по оптимальному упрочнению деталей программным поверхностным пластическим деформированием внедрены при изготовлении деталей типа валов и осей машин на ПО "Муром-тепловоз* и на предприятии "Телематика". Разработанные приборы неразрушаюшего контроля остаточных напряжений внедрены на п/я П6521. Методические рекомендации по организации технологических, ехспершен-тов внедрены в учебный процесс МИП при подготовке студентов по специальности "Технология машиностроения" 1201. .

" Основное "содержание диссертации опубликовано в следующих "работах: ..........." '

1. Неразрушающий контроль поверхностного слоя деталей ^ашин и приборов. В кн. - Поверхностный спой, точность и оксгстуаташюнные свойства деталей маната. -М. : МЭИ, 1991, с. Б9 (Соавтор: В.В.Плешаков).

♦

2. Программное нагруж'ение поверхностей деталей пз высокопрочных сталей при дробеструйной обработке. В" кн. - Разработка и внедрение новых ресурсосберегающих технологий в области машиностроения, Орел: ОФ МИП, 1991, с. 99-ЮЗ (Соавтор: В. В.Плешаков).

3. Контроль технологических остаточных напряжений мапр!тошумовым "методом. В кн. - Повышение надежности и долговечности выпускаемой продукции технологическими методами в машиностроекни. Орел: ОФ МИП, 1991, с. 92-97 (Соавтор В. В. Плешаков).

4. Оценка напряженного состояния поверхностного слоя "инструмента магнитошумовым методом. В кн. Интегрированные системы в инструментальном производстве. - М. : МДНТП, 1991, с. 104-106 (Соавтор:

Л. Г. Чикнндас).

5. Оценка остаточных напряжений в поверхностном слое деталей после ПППП. В кн. — "Комплексная механизация и автоматизация производства. Пенза: ГЭДЭНТЗ, 1991 (Соавтор: В. В. Плешаков).

Подп. в печать 05. Ю. 93. Формат 60x84 1/16. Объем 1.2R п. л. Тираж ICO экз. Заказ 373

Инженерный центр "Приборист". Ротаприпт МИП