автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение эффективности упрочнения поверхности валов при ремонте сельскохозяйственной техники поверхностным пластическим деформированием в переменном магнитном поле

004609485

На правах рукописи

ТАРАНОВ Алексей Степанович

валов при ремонте сельскохозяйственной техники поверхностным пластическим деформированием в переменном магнитном поле

Специальность 05.20.03 - Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

3 О СЕН 2010

Челябинск-2010

004609485

Работа выполнена на кафедре «Детали машин» Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Курганская государственная сельскохозяйственная академия имени Т. С. Мальцева».

Научный консультант заслуженный изобретатель РФ,

доктор технических наук Манило Иван Иванович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Ерофеев Валерии Владимирович

доктор технических наук, профессор Храмцов Николай Васильевич

доктор технических наук, профессор Корнилович Станислав Антонович

Ведущая организация Башкирский государственный аграрный университет

Защита состоится 29 октября 2010 года на заседании диссертационного совета Д 220.069.01 при Челябинской государственной агроинженерной академии по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 75.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Челябинской государственной агроинженерной академии.

Автореферат разослан « 40» сентября 2010 г. и размещен на официальном сайте ВАК Минобрнауки России http://vak.ed.gov.ru

Ученый секретарь диссертационного совета

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Высокий уровень работоспособности сельскохозяйственной (с.-х.) техники и технологического оборудования перерабатывающих отраслей аграрно-промышленного комплекса (АПК) в значительной мере достигается обеспечением требуемых размеров и геометрических форм узлов с деталями класса валов при их производстве и восстановлении. Непрерывно возрастающие удельные нагруженности не только отдельных машин и механизмов, но и с.-х. техники в целом, эксплуатация в тяжелых условиях сельскохозяйственного производства приводят к изменению первоначальных размеров и геометрических форм.

Разработка теоретических положений и технологических рекомендаций, обеспечивающих повышение эксплуатационных характеристик валов с.-х. техники при их изготовлении и восстановлении в условиях ремонтных предприятий АПК, представляет собой актуальную научно-техническую проблему, имеющую важное народнохозяйственное значение и требующую теоретического обобщения и решения.

Качество изготовления и восстановления деталей обеспечивается технологическими процессами упрочнения рабочих поверхностей, снижения их шероховатости путем сохранения первоначальных размеров и геометрических форм. При разработке и совершенствовании методов обработки деталей наблюдается тенденция применения методов комплексного воздействия процессов различной физической природы (механических, тепловых, магнитных). Эффект взаимодействия энергии магнитного поля с электронными полями атомов позволяет получить результаты, имеющие технологическое значение, использование которых при восстановлении и изготовлении деталей машин приведет к улучшению их эксплуатационных характеристик.

Актуальность выбранного научно-практического направления исследования подтверждается соответствием данной темы разделу Федеральной программы по научному обеспечению АПК РФ и тематическому плану Межведомственной координационной программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса РФ на 2006-2010 гг. Данное направление было одобрено

НТС при Межрегиональном комитете по сельхозмашиностроению Ассоциации экономического взаимодействия областей и республик Уральского региона (протокол № 7 от 18.04.2007 г.).

Цель работы: повышение эффективности упрочнения поверхности деталей класса валов при изготовлении и ремонте с.-х. техники на основе одновременного воздействия поверхностной пластической деформации и технического перемагничивания ферромагнитного материала деталей.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Установить закономерности превращений, происходящих в поверхностном слое деталей при поверхностном пластическом деформировании в переменном магнитном поле (ППД в ПМП).

2. Разработать эффективный метод оптимизации глубины упрочненного слоя и провести его экспериментальную проверку.

3. Сопоставить качество упрочнения, полученного методом ППД в ПМП и существующими упрочняющими технологиями, путем сравнения параметров усталостной долговечности и износостойкости деталей.

4. Разработать технологическое оборудование для осуществления упрочнения деталей методом ППД в ПМП.

5. Спроектировать и изготовить систему автоматического управления технологическим комплексом (САУ) для ППД в ПМП, обеспечивающую параметрическую оптимизацию упрочнения и активный контроль качества.

6. Провести апробацию ППД в ПМП в производственных условиях и оценить технико-экономическую эффективность выполненных разработок.

7. Выработать рекомендации по выбору элементной базы и алгоритма работы САУ, обеспечивающей гибкость технологии ППД в ПМП в различных технологических и организационных условиях ремонтного производства.

При поиске решений установленных проблем было выявлено, что многие задачи, возникающие в системном анализе и при исследовании операций по отысканию совокупности условий, обеспечивающих достижение экстремальных критериев эффективности, являются задачами оптимизационного типа, в том числе задачами поиска общих или частных экстремумов.

В этой связи принята научная гипотеза, которая положена в основу проведения теоретических и экспериментальных исследований технологических операций упрочнения деталей с.-х. машин методом ППД в ПМП.

Гипотеза. При воздействии на деталь переменного магнитного поля в месте контакта рабочего инструмента (индентора) и детали при упрочнении ее поверхностным пластическим деформированием происходит такое изменение поверхностною слоя, в результате которого может быть достигнуто требуемое оптимальное структурно-напряженное состояние, заданные шероховатость и твердость поверхности при значительно меньших энергозатратах, чем это может быть получено другими методами упрочнения. При этом существует количественно-качественная взаимосвязь параметров структурно-напряженного состояния поверхности детали с параметрами нагру-жения (усилия и скорости деформирования) и характеристиками переменного магнитного поля (напряженностью и частотой).

Объект исследования - процессы упрочнения поверхностного слоя материала детали при ремонте с.-х. машин в результате ППД в ПМП.

Предмет исследования - закономерности образования взаимозависимых связей параметров технологическою процесса упрочнения деталей методом ППД в ПМП с показателями глубины упрочненного слоя, твердости и шероховатости поверхности, а также производительности и себестоимости.

Методы исследования. В работе применялись теоретические и экспериментальные методы исследования. Исследование диффузионных процессов и фазовых превращений в упрочняемом слое детали осуществлялось путем их моделирования и идентификации. Расчет глубины упрочненного слоя и шероховатости поверхности проводился решениями прямых задач барродиффузии. Разработка программного обеспечения осуществлялась с помощью пакета прикладных программ (^а^ка 6 Яи» и «МаШСАО». Для экспериментальных исследований использовалась современная аппаратура, стандартные и усовершенствованные методики измерения температуры, электросопротивления, магнитной проницаемости, микротвердости и структуры металлов. Химический анализ упрочненного слоя производился с помощью экспресс-анализа

на углерод, микротвердость измерялась на приборе ПМТ-ЗМ, микрострукхурные исследования проводились с помощью микроскопа МИМ-8М. Исследование технологического процесса упрочнения ППД в ПМП осуществлялось с применением апробированных методов анализа задач и синтеза решений, применяемых для формирования структуры и параметров новых объектов, создаваемых на уровне изобретений и с использованием программного обеспечения для ЭВМ.

Научная новизна положений, выносимых на защиту:

1. Установлена закономерность образования связей, процессов, происходящих при ППД в ПМП и являющихся непрерывными функциями с экстремальными значениями, которые обеспечивают повышение эксплуатационных характеристик деталей.

2. Теоретически разработан и экспериментально проверен переход упрочняемой поверхности детали в заданное структурно-напряженное состояние посредством определения моментов появления экстремумов функций зависимостей глубины модифицированного слоя от изменения удельного электросопротивления магнитной проницаемости и температуры упрочненного слоя.

3. Получены зависимости глубины упрочнения и шероховатости поверхностного слоя при обработке деталей ППД в ПМП от технологических факторов процесса: усилия и скорости деформационного воздействия, напряженности и частоты ПМП и числа проходов, а также механических свойств материала и геометрических параметров инструмента.

4. Найдены конструктивные решения технических средств и методов, позволяющие реализовать адаптивное управление процессом ППД в ПМП, и алгоритмов, обеспечивающих автоматизацию процесса упрочнения.

Основные положения, выносимые на защиту:

- метод получения требуемых параметров упрочнения детали (твердости и шероховатости поверхности) с помощью параметрической оптимизации изменения физических свойств материала при упрочнении ППД в ПМП;

- возможности применения метода нахождения экстремума непрерывных функций изменения электросопротивления и магнитной проницаемости поверхностного слоя материала детали

при ППД в ПМП для оптимизации эксплуатационных характеристик упрочненной поверхности;

- методика определения оптимального уровня упрочнения поверхности детали при условии неопределенности химического и фазового состава материала и ее технологической наследственности при ППД в ПМП;

- технические решения технологического оборудования для упрочнения деталей методом ППД в ПМП;

- методика по применению системы адаптивного управления процессами упрочнения деталей ППД в ПМП.

Практическая значимость заключается:

- в теоретическом обосновании и практическом подтверждении метода улучшения эксплуатационных характеристик поверхностного слоя детали, основанного на комплексном применении пластического деформирования и технического перемагничива-ния ферромагнитного материала детали;

- в разработке технических решений по созданию технологического оборудования для упрочнения деталей различных конструкторско-технологических групп (КТГ) методом ППД в ПМП, обладающих большей гибкостью в условиях ремонтных предприятий АПК и меньшей энергозатратностью;

- в обеспечении схемно-аппаратурной реализации САУ для осуществления параметрической оптимизации технологии упрочнения и активного контроля качества;

- в повышении технико-экономической эффективности и экологической приемлемости технологии упрочнения деталей с.-х. машин при их изготовлении и ремонте.

Реализация результатов исследования осуществлялась по следующим направлениям.

Результаты НИОКР и соответствующая конструкторско-технологическая документация использовались ОАО «Кур-ганавторемонт», предприятием «Ремсельхозтехника» (г. Шумиха), ОАО «Завод монтажных заготовок "Стальсельпром"», заводом «Ремстроймаш», ОАО «Курганмашзавод», ООО «Кузнечно-прессовый завод "Русич"» (г. Курган).

Разработаны технологии упрочнения деталей класса валов (в том числе и ресурсных) на ряде предприятий ремсельхозтех-ники и машиностроения.

Система активного контроля основных параметров технологии упрочнения ППД в ПМП, являющаяся основой научно-технических решений рассматриваемой проблемы, прошла метрологическую аттестацию в качестве элементов системы управления. По результатам многолетних теоретических и практических исследований разработаны рекомендации по упрочнению деталей методом ППД в ПМП различных КТГ (полые цилиндры, зубчатые колеса, плоскости и т. д.).

Рекомендации, одобренные НТС при межрегиональном комитете по сельхозмашиностроению Ассоциации экономического взаимодействия областей и республик Уральского региона (протокол № 7 от 18.04.2007 г.), выпущены тиражом 2000 экземпляров и направлены в департаменты сельского хозяйства краев и областей РФ, в сельскохозяйственные и политехнические вузы, на предприятия транспортного и сельскохозяйственного машиностроения, на ремонтные предприятия.

Достоверность основных положений и научных выводов подтверждается сходимостью теоретических и экспериментальных данных, а также использованием современного оборудования и методик проведения экспериментальных исследований и практическим использованием научно-технических разработок и рекомендаций в течение длительного времени на машиностроительных и ремонтных предприятиях (1992-2010 гг.).

Апробация работы. Результаты проведенных НИР и отдельные положения настоящей работы докладывались, были обсуждены и одобрены на международных научно-практических конференциях: «Экологизация технологий: проблемы и решения» (Москва-Курган, 2004 г.); «Управление качеством в современной организации» (Пенза, 2008 г.); «Научные проблемы развития ремонта, технического обслуживания машин, восстановление и упрочнение деталей» (Москва, ГОСНИТИ, 2007-2008 гг.); «Достижения науки в реализации национального проекта развития АПК» (Курган, 2006 г.); «Достижения науки агропромышленному комплексу» (Челябинск, 2007,2008,2010 г.); «Сто лет сибирской маслодельной корпорации» (Курган, 2007 г.) и др.; на республиканских научно-технических конференциях «Совершенствование технологических процессов изготовления деталей машин» (Курган, 1991 г.); «Интенсификация и оптимизация малоотходных процессов обра-

ботки металлов давлением» (Курган, 1989 г.) и др., на заседаниях НТС, техсоветах и технических совещаниях предприятий, где проводились исследования и осуществлялось внедрение результатов (1991-1997 гг.).

Основные положения диссертации обсуждены и одобрены на расширенном заседании кафедры «Детали машин» КГСХА, на объединенном заседании кафедр «Технология и организация технического сервиса», «Эксплуатация машинно-тракторного парка», «Уборочные машины», «Электрические машины и эксплуатация оборудования в сельском хозяйстве», «Информационные технологии и моделирование», «Технология машиностроения» ЧГАА.

Публикации. Результаты научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ и их внедрения в производство нашли отражение в 73 публикациях, в числе которых 2 брошюры, 67 статей и опубликованных докладов, 3 авторских свидетельства и 1 патент на изобретение.

Ряд работ использован в научных трудах д-ра техн. наук И. И. Манило, проф. В. П. Пономарева и др. ученых и специалистов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы (331 наименование, из них 7 на иностранных языках) и 23 приложений.

Работа содержит 302 страницы основного текста, 87 рисунков, 27 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность проблемы и необходимость разработки научно-технических решений, обеспечивающих повышение эффективности упрочнения деталей с.-х. машин и управление качеством их изготовления и ремонта. Сформулированы цель и задачи исследований, показаны научная новизна положений, выносимых автором на защиту, и практическая ценность работы, отражены вопросы реализации и апробации полученных научных результатов, дана общая характеристика выполненных исследований.

В первой главе «Современное состояние проблемы, цель и задачи исследования» рассмотрены и проанализированы существующие технологии упрочнения деталей машин. Дана классификация упрочняющих технологий, определен диапазон прием-

лемости и экономической целесообразности применения упрочняющих технологий, выявлены недостатки.

Изучены проблемы упрочнения и повышения прочностных показателей качества рабочих поверхностей деталей машин в организационно-технологических условиях специализированного ремонта сельхозтехники и освещены научные работы, в числе которых исследования Ю. Н. Артемьева, Ф. X. Бурумкулова, И. Г. Голубева, Д. Ф. Гуревича, Л. В. Дехтеринского, Л. С. Ермолова, В. В. Ерофеева, В. А. Какуевицкого, С. А. Корниловича, Ю. Н. Ломоносова, В. П. Лялякина, И. И. Манило, Д. Д. Папшева, Ю. Н. Петрова, И. Е. Ульмана, Н. В. Храмцова, А. А. Цырина, П. А. Чепа, В. Е. Черкуна, В. И. Черноиванова и других ученых.

В формирование и развитие учения о закономерностях технической подготовки производства, ремонта и внедрения инновационных технологий внесли большой вклад В. В. Бледных, Н. И. Иващенко, В. И. Казарцев, С. А. Корнилович, К. Т. Кошкин, В. М. Кряжков, М. А. Масино.

Научному обоснованию применения электромагнитных процессов для модификации эксплуатационных характеристик деталей сельхозмашин посвящены исследования Б. С. Бокштейна, И. Ф. Глумова, В. И. Иванова, Е. М. Савицкого, Е. Д. Смолуховского.

Анализ фундаментальных и прикладных исследований упрочняющих технологий Ф. X. Бурумкулова, В. Д. Власенко, Л. В. Дехтеринского, И. И. Карасика, И. В. Крагельского, Ю. Н. Ломоносова, Г. А. Малышева, И. И. Манило, Д. Д. Папшева, В. Н. Ткачева, В. А. Уланова, Б. М. Флатейка, Н. В. Храмцова, П. А. Чепа позволил установить, что многие процессы и явления, происходящие в металле при комплексном энергетическом воздействии на него, закономерности превращений в зоне деформационного воздействия и технического перемагничивания изучены недостаточно.

Значительный вклад в разработку теоретических основ и технологий упрочнения деталей внесли ученые и специалисты ЭНИКМаша, ВНИИТУВИД (ВНПО «Ремдеталь»), МГАУ им. В. П. Горячкина, ГОСНИТИ, ЦНИИТМАШа, Харьковского завода транспортного машиностроения, Московского завода «ЗИЛу, Челябинского тракторного завода, Курганского машиностроительного института, Высшей инженерной школы Цвикау (ФРГ)- Ведущие отечественные организации стали включать в

состав упрочняющего оборудования управляющие вычислительные машины (УВМ), которые позволяют улучшить свойства технологической системы, уменьшить влияние возмущающих воздействий на ход процесса, управлять процессами улучшения.

Работы по созданию и внедрению САУ операциями упрочнения деталей на базе микропроцессоров и ЭВМ проводят зарубежные фирмы: ALTERA, Cadence, Mentor Graphics, OrCAD, Microship Technology.

В системах управления технологическими комплексами для упрочняющей обработки, выпускаемых отечественными н зарубежными фирмами, исходные характеристики детали: физико-механические свойства, технологическая наследственность -учитываются при задании оптимальных режимов обработки. ПЦЦ в ПМП с применением разработанной САУ позволяет достигать оптимального упрочнения без учета вышеприведенных исходных параметров детали.

Поверхностно-упрочняющая технология является, как правило, финишной операцией в технологическом цикле производства, поэтому служит основной информационной доминантой в технологической наследственности и определяет эксплуатационные свойства деталей и надежность конструкций в целом.

Бесконтактные методы упрочнения -термообработка и химико-термическая обработка — обладают существенными недостатками: неравномерностью поля напряжений в объеме упрочненной детали, что приводит к различным видам излома, энергоемкостью и капиталоемкостью технологии и ее экологической вредностью.

Основными способами поверхностного пластического деформирования (ППД) являются холодная прикатка, вибрационно-упрочняющая и дробеструйная обработка. ППД обладает и рядом недостатков: абсолютные значения твердости и глубины упрочненного слоя невысоки; эти способы не решают проблемы снижения сопротивления началу пластического течения материала и снижения хрупкой прочности при изгибе валов. Кроме того, ППД приводит к перенаклепу поверхностного слоя металла, что неприемлемо в условиях неопределенности химического и фазового состава материала деталей и их технологической наследственности.

Наиболее близким к предлагаемому в диссертации методу обработки является деформация поверхностною слоя с помощью накатного

алмазного инструмента с наложением на обрабатываемую поверхность пульсирующего магнитного поля. Однако данная технология не приводит к значительному возрастанию предела циклической усталости.

Метод ППД в ПМП, защищаемый автором в диссертационном исследовании, основывается на использовании деформации металла и одновременном воздействии переменного магнитного поля (ПМП) высокой напряженности. Совмещение во времени и пространстве двух технологических факторов обеспечивает модификацию структуры, фазового состава упрочненного слоя и поля напряжений в объеме детали. Схема упрочнения показана на рис. 1.

Диффундирующий углерод по механизму

восходящей ^

диффузии

Накатной инструмент

Уплотненный СЛОЙ НЯС 65-85 толщ. 0.8-2.8 мм

ПМП НкЭУ

Амортизированный слой10-25мк

Генератор ПМП

Рис. 1. Схема упрочнения деталей методом ППД в ПМП

Таким образом, упрочнение и улучшение эксплуатационных свойств металла базируется на модификации дислокационных структур в упрочняемом слое металла восходящей диффузии атомов углерода и других включений и их сегрегации в поверхностном слое с последующими фазовыми превращениями, а также формировании однородного поля напряжений в объеме детали.

Во второй главе «Теоретические предпосылки технологии ППД в ПМП и средства ее реализации» рассмотрена оптимизация метода ППД в ПМП как нахождение такого набора факторов технологического воздействия (Р; Н; S; n; v), который приводит к достижению максимальной эффективности упрочнения. В целом повышение эффективности упрочнения методом ППД в ПМП предопределяет решение задачи, заключающейся в разработке хорошо формализованной и оптимизированной стратегии обеспечения показателей качества обработки при заданной производительности. Качество обработки упрочнения при ППД в ПМП можно рассматривать как сложный многофакторный процесс, функционал которого представим в виде формулы

K(t) = F[0,(t); 02(t); Ф/t); Ф/t); Ф5(1)...П], (1)

где K(t) - показатель качества упрочнения; 0,(t) - усилие деформирования; Ф20) - напряженность ПМП; Ф3(0 - скорость подачи инструмента; Ф/t) - число проходов; Os(t) - частота ПМП; П -неконтролируемые параметры ППД в ПМП.

Социально-экономический эффект от применения технологии упрочнения также определяется функционалом, который имеет вид

3(t) = f[/ocT(t), Q(t), <D(t), Il(t) ПТ], (2)

где 3(t) - показатель достижения поставленной цели; /0CT(t) - критерии качества упрочнения (глубина упрочнения h; твердость HRC и шероховатость поверхности Ra); Q(t) - производительность; 0(t) - группы факторов во времени, обеспечивающих и реализующих качество упрочнения; П - приведенные затраты; ПТ - организационные и производственно-технические факторы.

Математическая модель технологического процесса ППД в ПМП в обобщенном виде может быть представлена как ожидаемая эффективность Е = f(X. Y), которая является целевой функцией, где X. - управляемые параметры (режимы техпроцесса ППД в ПМП р; Н; Sn; v); Y- неуправляемые параметры (химический и фазовый состав металла, физические и механические свойства металла и др.).

Оптимизация ППД в ПМП - это нахождение экстремального значения целевой функции. Целевой функционал Е = fpc Y) может задаваться в виде некоторой функции конечного состояния Е=0[h(t)],

|де 1 - время, в течение которого происходит задаваемое упрочнение детали. Пусть функция Е = 1(ХУ) определена на множестве N п-мернош пространства Еп (х,; Хз... Г) п>1. Необходимым условием экстремума функции является Е=0, достаточным условием экстремума функции является Ё < 0 (максимум) и Ё > 0 (минимум).

В соответствии с принципами метрологии и Государственной системы единства средств измерений возможно косвенное измерение, когда косвенными измеряемыми величинами являются изменение эл. сопротивления, магнитной проницаемости и температуры материала (Ар; Ар.; АТ°), которые определяются во время превращений, происходящих в упрочняемом слое детали. Изменения Ар; Ащ АТ° выражаются непрерывными функциями, имеющими экстремальные значения, выявление которых позволит определить момент достижения максимальной глубины упрочнения И (параметр оптимизации) с учетом химико-физических свойств поверхностного слоя и, таким образом, назначить индивидуальные режимы обработки для конкретной детали, меняющиеся адекватно изменению факторов оптимизации (р; р, и Т°). Имеется возможность применения параметрической оптимизации ППД в ПМП. Параметром оптимизации целевой функции является глубина упрочнения Ь = Др; ц и Т), где р = Г(Ь); ц = ДЪ); Т= ДЬ) - факторы оптимизации, функционал К (1) имеет вид

К(0 = Ф{Ь[р(0;ц(0;Т(1)]},

ще I - время обработки.

Оптимальное управление технологическим процессом упрочнения предопределяет создание системы активного контроля и управления технологическим процессом, в основу алгоритма работы которой должно быть заложено следующее условие: основное отличие параметров материала до и после упрочнения состоит в изменении структуры и фазового состава металла. Это изменение сопровождается увеличением удельного сопротивления металла и уменьшением его магнитной проницаемости.

Осуществлять контроль и управление технологией ППД в ПМП целесообразно надежными и легкодоступными техническими средствами для ремонтных предприятий АПК.

Технологический процесс упрочнения рассматривается как объект многопараметрической оптимизации, протекание которого в

условиях ремонтного производства предприятия (РТП; МТС и др.) определяется параметрами, воздействующими на его входы (рис. 2).

Входные параметры

Управляющие параметры

т

Заданные параметры

л я к Ж

I

и

£

8 8.

Я £

■5

<3

I

Технологический процесс ППДвПМП

Деформация Облучение ПМП

-; 11

Выходные параметры

Случайные факторы

Функция цели Р, = / (А; НЯС) -> шах

> /(&г,С;Л) ->тш

X

Ограничения

g'>g(m■,£•,f)*consl

Объекты процедуры (критерии) оптимизации

Допустимая шероховатость поверхности На Глубина изменения поверхностного слоя

Рис. 2. Структурная схема оптимизации ППД в ПМП

Целью оптимизации процесса ППД в ПМП как объекта многопараметрической оптимизации является приведение показателя качества к экстремуму, который представлен как экстремум функций изменения косвенных признаков упрочнения Др, Ар, АТ° обрабаты-

ваемого металла. Остальные входные параметры должны поддерживаться в определенных (заданных) пределах. Задачей оптимизации процесса ППД в ПМП является отыскание таких управляющих параметров для каждой конкретной детали, которые обеспечили бы требуемую глубину упрочненного слоя Ь и шероховатость его поверхности II при минимальном технологическом воздействии.

Оптимизация обеспечивается, если целевые функции имеют

ввд:

Очевидно, что выходные параметры Ь; НЯС; в ; 11а; С; Ка; пО, за исключением II, не могут быть равны нулю. (Следовательно, на эти выходные параметры накладываются ограничения, которые в обобщенном виде выражаются функциями вида

Управляющие параметры должны иметь пределы, значения которых определяются на основании специальных исследований и рекомендаций, в соответствии с конструктивными особенностями оборудования, обеспечивающими его эксплуатационную надежность. Процедура оптимизации, традиционно выполняемая как процесс отыскания оптимальных управляющих параметров с помощью методов поиска, осуществляемых на ЭВМ, для единичного и мелкосерийного производства неприемлема.

Стоимостная характеристика процесса упрочнения определяется капитальными затратами и текущими расходами технологии ППД в ПМП.

Аналитическое исследование воздействия процесса ППД в ПМП на деталь осуществлено математическим моделированием процесса. Использование математических моделей, которые определяют интерпретацию физических явлений, происходящих при ППД в ПМП, обусловлено следующими причинами:

1. ППД в ПМП протекает по механизму изменения внутреннего трения, который описывается как интегральная диссипа-

Р, = А(Ь;ШС;К&;0)->тах, Р2 = Т; С; Л; пв^) гат, Р3 = ^С) -> тт.

(3)

(4)

(5)

Р1 = Г(Ь;п;Т;С;О)>0, = 0.

(6) (7)

ция энергии включений в кристаллическом теле, совершающих дрейф в некотором внешнем поле напряжения 1ДХ; 1), где X -вектор координаты; 1 - время, то есть как затухающая диффузия.

2. Результат науглероживания поверхностного слоя и образования упрочненных структур (эффект Снука) является необратимым. Выбор эффективного потенциала 1ДХ; 0 в модели «твердого дросселирования» определяет функцию в(Х, Ы0) результирующей концентрации дислокаций в металле.

ППД в ПМП - это процесс барродиффузии, который описывается выражением

. дС - |-| ди ----г Л = ——

' = —рОАС + рС • , (8)

где Зг ; дг • г _ радиус обрабатываемого вала. Запишем (8) в виде

дг И Ог2 и ;

для сокращения обе части выражения (9) умножим на |т|, тогда

_ д2С дС _ , ЗС/ п пт

р-О—г+--р-СЬ-=0- (Ш)

дг дг и дг

Обозначив А=рО и Х.=р Ь, получим

АС"+С-Ш'С = 0. (И)

Рост концентрации атомов примесей при восходящей диффузии изменяется экспоненциально

ОХехр(р; г). (12)

Тогда решение (13) относительно (11) дают уравнения

С' = -Хрехр(р; г), (13)

С" =Хр2-ехр (р; г). (14)

Считая, что физически реализуется процесс при С(г) > 0, имеем

С(г) = Хехр(р;г). (15)

После подстановки и преобразований С (Н; Р; S; n v); получаем

1 lca2 + 4p2DBC0B.O,lexp CoeXp[±(-í-±J-4-16 nD-KsS i (16)

0 K2pD y 2 pDC J

Очевидна экспоненциальная зависимость насыщения поверхностного слоя детали углеродом от факторов ППД в ПМП: Н - напряженности ПМП; ц - коэффициента Пуассона; р - плотности металла.

Эффективный потенциал барродиффузии с учетом силового воздействия при техническом перемагничивании ферромагнетика зависит от концентрации примесей в твердом растворе.

фазовые превращения, происходящие при ППД в ПМП в поверхностном слое металла, оцениваются на основании кривой упрочненной фазы Джонсона - Мейля - Аврами.

Если V - полный объем детали, VB - объем упрочненной фазы, тогда при гомогенном превращении объем VB пропорционален в каждый момент времени t оставшемуся

= (17)

Очевидно, что VB(t) = V(1 - expRlt), где k - константа скорости реакции.

Обозначим долю упрочненного металла h = VB/V.

Согласно формуле Аврами, в случае однополярного радиального роста упрочненного слоя

AVB =

(18)

где Б - диаметр обрабатываемой детали; и - скорость обработки; Т - время зарождения упрочненной фазы.

Используем модель упрочненного слоя на основании формулы Аврами:

Л/2

|ЛС(дг) = С0, (19)

о

ще Ь/2 - половина толщины упрочненного слоя.

Для вычисления интеграла (19) разложим С(х) в степенной ряд:

С(ха) = С0{ 1+ехр[Т(а)]},

где а - множество переменных факторов ППД в ПМП: Р; Н; п; Э; У.

ИР; Н; Б; п; и) = 2п 2,88 10"6 Н1-43 Р'-23 п124 и'1 8'14, (21)

где Р - усилие деформирования; п - число проходов; и - частота ПМП; 8 - скорость подачи инструмента.

На рис. 3 изображена кривая изменения глубины упрочненного слоя от основных управляемых факторов процесса. С помощью устройства, указанного в изобретении [1], были определены параметры, входящие в математическую модель (20) путем проведения лабораторных и производственных испытаний.

В работе [43] подробно изложено проведение многофакторного эксперимента по определению влияния ППД в ПМП на усталостную прочность деталей.

Улучшение эксплуатационных свойств детали в результате минимизации внутренней энергии возможно за счет усиления ее диссипации после ППД в ПМП. Решение данной задачи найдено волновым уравнением сдвига. В результате ППД в ПМП на поверхности детали образуется упрочненный слой Ь, обладающий механическими и физическими характеристиками, отличающимися от характеристик металла, расположенного под упрочненным слоем. Обработанный вал в грубом приближении можно рассматривать как полый цилиндр, абстрагируясь от внутренней части детали. Следовательно, объем обработанного вала состоит из 2-х частей: объема упрочненной части V и объема остальной (внутренней) части V.

А = А(«) = /г(и;/?;#;£» =

1 -^Ср - 4 рРдВ • ЬхрБ 1 4/СВД2+ 2рБвСд 4 рОвС20 +

После линеаризации (18) получим

п, об/мин 5, мм/об

Рис. 3. Зависимость глубины упрочненного слоя от факторов процесса ППД в ПМП образцов 0 62 Ь 210 мм из сталей 20,45,45Х, 38ХС, У7, У10

Разнохарактерные эксплуатационные нагрузки приводят к изменению внутренней энергии детали, что влияет на ее устойчивость. Чем интенсивнее происходит диссипация внутренней энергии детали при эксплуатации, тем быстрее деталь приходит в состояние термодинамической устойчивости и тем выше ее прочность.

В работе диссипация энергии рассматривалась в условиях знакопеременного кручения (рис. 4). При сравнении интенсивности диссипации энергии вала до и после упрочнения было установлено следующее: из одномерного волнового уравнения сдвига

(р = (р{2,0 (23)

имеем момент инерции упрочненного слоя

и момент инерции сплошного вала

" 12

(24)

(25)

Очевидно, что ^ < Зависимость амплитуды от момента инерции имеет вид

А = (26)

ще I - момент инерции тела, имеющего круглый стержень; в -модуль упругости; Ь - длина стержня. Следовательно, Ауп > А^.

М1

г

Мо

Рис. 4. Диссипативный процесс увеличения термодинамической устойчивости детали после обработки ППД в ПМП: Мо - крутящий момент; ф - угол сдвига при кручении вала; -радиус неупрочненной части вала; Ог - толщина исследуемого образца

Диссипируемая энергия при нагружении определяется из выражения

где А - амплитуда; со - круговая частота.

Отсюда следует, что величина диссипируемой энергии упрочненного вала больше, чем у вала до упрочнения ППД в ПМП:

Следовательно, упрочненный вал имеет меньшую внутреннюю энергию во время эксплуатации, что обусловливает его большую эксплуатационную прочность.

Решение задачи по установлению зависимости между глубиной упрочненного слоя детали и основными технологическими факторами ППД в ПМП произведено с учетом комплексного изменения физических, механических, термодинамических и химических процессов в металле.

ППД в ПМП вызывает в обрабатываемом металле изменения его физических параметров: удельного электросопротивления г и магнитной проницаемости р.. Для определения зависимости глубины упрочненного слоя от технологических режимов ППД в ПМП использованы зависимости, полученные Д. Д. Лаптевым:

и^-рАV 2

(27)

и >и

упр.дис в. дне

(28)

где Р - усилие деформирования; в - напряжение в зоне деформационного воздействия; Б - площадь контакта; Л - радиус инструмента.

Из феноменологического уравнения Ван-Бюрена определена зависимость градиента удельного сопротивления Ар от деформации X. Используя тождество Бельтрами

Ри=ОУ, (30)

где V - объем ферромагнитного материала, и формулу Е. Д. Смо-луховского

Р = 2Шсозе. (31)

где Н - напряженность внешнего ПМП, А/м; J - намагниченность ферромагнетика, А/м, получили зависимость глубины упрочненного слоя от факторов ППД в ПМП:

'1+2%нг 005 ^» (321 Е2 у Ар2Ат

где Рп - усилие деформации; Я - радиус деформирующего инструмента; к - сопротивление сдвигу обрабатываемого материала; Ь -ширина площадки качения; /-длина ролика (в случае обкатки шариком данной величиной пренебрегают как бесконечно малой); V— объем деформируемого металла; к = Ъх, где Ъ — реактивное сопротивление в детали; г—постоянная Холла; Др - изменение удельного электросопротивления металла; Аш - изменение магнитного момента металла; с - магнитная восприимчивость металла; Н - напряженность ПМП; у= (0,81,7) - безразмерная величина, которая зависит от реологических свойств материала; Е - модуль Юнга.

Оптимизация параметра Я, с помощью изменения режимов обработки методом ППД в ПМП (Н; р; п; 8; V) производится на основе математической модели (полное аналитическое обоснование представлено в работе [44]):

убШук2НУ2т-а„-уУу, (33)

ще Б - скорость подачи деформирующего инструмента; у - величина, зависящая от магнитных свойств материала; НУ - твердость металла по Виккерсу; к = 4...60 для сталей; 10...150 для чугунов; т - 0,3... 0,5; о - напряжение в упруго-деформируемом объеме V .

Учитывая конкретные конструкторско-технологические требования к упрочняемой детали, можно выбирать оптимальную величину шероховатости поверхности Я2, варьируя режимы ППД в ПМП и исходя из требуемой глубины упрочненного слоя и механических свойств металла.

Глубина упрочненного слоя зависит от пяти основных управляющих параметров (Н; Р; Б; п; V), а также от ряда случайных возмущений.

Число альтернатив только по упомянутым выше пяти управляющим параметрам и пяти случайным возмущениям превышает 3x106. Для поиска наилучшего варианта необходимо применить методы математического программирования и оптимального управления, четко определить задачу, провести последующую многокритериальную оптимизацию. Применение такого метода для разработки алгоритма управления процессом ППД в ПМП в условиях ремонтно-восстановительных служб АПК, отличающихся единичным и мелкосерийным производством, теряет смысл.

Априори для достижения поставленной цели необходимо избавиться от огромного, неоправданного и практически невыполнимого в данных условиях объема теоретических и экспериментальных исследований, а также минимизировать материальные и временные затраты на проведение упрочняющей обработки путем параметрической оптимизации процесса обработки.

Параметрическая оптимизация процесса заключается в обеспечении контроля момента окончания структурных и фазовых превращений, который сопровождается изменением Др=ДДТ); Др. и

Нахождение экстремумов функций производится поиском равенства нулю первых производных параметров р, ц Т и последующей их регистрации:

р-0; // = 0; Т = О (34)

Значения вторых производных р, ц регистрируются и определяются соответственно

/5<0; /¿>0. (35)

Максимальная глубина упрочнения поверхностного слоя совпадает с максимумом Др = Д^), минимумом Дц = ОД и дости-

жением критической температуры детали Т°1р. Совокупность указанных значений свидетельствует о завершении фазовых и структурных превращений в металле, т. е. соответствует экстремуму функций: р = Ш ¡1 = Ш Т° =

В главе третьей «Экспериментальная проверка результатов теоретических исследований» при проведении экспериментальных исследований использовались типовые методы, применяемые в физическом металловедении: механические испытания, металлографический, калориметрический, термоиндикационный и оригинальный методы, оборудование и аппаратура, в том числе разработанные автором. Экспериментальные исследования изменения структуры, фазового состава и глубины упрочненного слоя Ь; шероховатости поверхности Яа и твердости НЛС образцов из сталей, применяемых для изготовления деталей с.-х. машин, проводились в лабораториях ОАО «Курганский машиностроительный завод». Испытания на усталостную прочность проводились в ОАО «Курганский машиностроительный завод» и ОАО «Икар». При исследовании процесса упрочнения поверхностного слоя деталей из различных конструкционных сталей были использованы и проанализированы данные производственного применения метода ППД в ПМП на предприятиях ОАО «Курганский машиностроительный завод», ООО «Курганский завод колесных тягачей», ОАО «Завод монтажных заготовок "Стальсельпром"». При проведении экспериментальных исследований были построены математические модели с помощью многофакторного эксперимента, методика и результаты которого опубликованы в [16, 23, 24,43].

Целью поискового эксперимента было получение опытного подтверждения характера влияния факторов ППД в ПМП упрочненного слоя 11 = Г(Р; Н; п; Б; V) на изменение структуры и фазового состава изменений.

Исследования влияния вида упрочняющей обработки на дис-сипативные свойства материала проводились методами термоиндикации и калориметрирования. Экспериментально подтверждено, что максимальная интенсивность уменьшения внутренней энергии детали наблюдается в результате упрочнения методом ППД в ПМП.

Результаты калориметрических исследований представлены в табл. 1.

Таблица 1. Результаты калориметрических испытаний

Вид упрочняющей обработки Энергия рассеяния в образцах из материала, Дж

Сталь 20 Сталь 45 Сталь 45Х Сталь 38ХС Сталь У7

ХТО, правка пластическим изгибом 0,40 0,75 0,82 0,70 0,62

ППД 0,54 0,82 0,90 0,85 0,74

ППД в ПМП 0,98 1,15 1,22 1,17 1,07

Правка пластическим изгибом 0,50 0,60 0,64 0,48 0,42

Экспериментально проверялось изменение глубины упрочненного слоя в зависимости от управляющих параметров процесса с одновременной регистрацией их абсолютных значений в моменты появления экстремумов функций, т. е. моментов, когда наступают условия согласно (31).

Определение глубины упрочненного слоя, его структуры и фазового состава проводили традиционными методиками металлофизики и технологии металлов. На рис. 5 изображена зависимость изменения концентрации углерода по глубине упрочненного слоя. Определение характера изменения микротвердости по глубине упрочненного слоя осуществлялось по методу Давиденкова с применением прибора ТПК. Эксперименты проводились на технологическом комплексе с использованием установки для ППД в ПМД спроектированной автором [4].

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 И, мм

ь—ь—а-л аналитические данные • экспериментальные данные

Рис. 5. Зависимость изменения концентрации углерода и микротвердости по толщине обработанного ППД в ПМП слоя: 1 - сталь 20; 2 - сталь 45; 3 - сталь 38хС; 4 - сталь У7

Опытные образцы изготовлялись из сталей 45; 45Х; 38ХС; 20; У7.

Проведен эксперимент по определению влияния обработки деталей ППД в ПМП на усталостную прочность валов при деформациях изгиба и кручения. Образцы перед проведением испытаний были подвергнуты правке методом пластического изгиба с диапазоном разброса первоначальной кривизны до 15%. После этого четыре серии деталей прошли упрочнение методами ХТО, ППД и ППД в ПМП. Испытания проводились на машинах УМ-4М и УКИ-7. В качестве образцов использовались валы 010 мм из сталей 20; 45; 45Х; 38ХС; У7.

Статистическая обработка результатов усталостных испытаний произведена с помощью пакета прикладных программ БТА-ИБЛСА 6 Яи.

Для определения влияния ППД в ПМП на износостойкость металлов использовались стали Л65; 65Г и У7. Образцы из указанных материалов, обработанные методом ППД в ПМП, испытывали на специально спроектированной и изготовленной установке. Испытывалось три серии образцов, упроченных методом закалки и отпуска (серия А), ППД в ПМП (серия В) и эталонных рабочих органов с наплавленной режущей частью сормайтом. Число опытов в каждой серии - 50. Эксперименты подтвердили, что максимальное увеличение усталостной прочности и износостойкости наблюдается у опытных образцов после ППД в ПМП.

В главе четвертой «Технологические направления применения ППД в ПМП» на основании результатов теоретических и экспериментальных исследований предложены технологические направления применения ППД в ПМП, дающие максимальный эффект, в качестве альтернативы традиционным упрочняющим технологиям ТО, ХТО, ППД, а также методам восстановления и покрытий. ППД в ПМП как финишная операция целесообразна при обработке деталей, подвергнутых пластическому изгибу, т. к. в результате обработки происходит уменьшение градиента поля напряжения в детали после правки методом пластического изгиба, что подтверждено многолетними исследованиями автора и Манило И. И. [14]. Предложены технологические схемы и модифицированные технологические комплексы для упрочнения плоских деталей, а также деталей типа полый цилиндр и зубчатое колесо методом ППД в ПМП.

Особенность модификации структуры и фазового состава материала деталей, подвергнутых ППД в ПМП, создает предпосылки для изменения традиционных технологий упрочнения деталей, т. к. данный метод обеспечивает наименьший градиент напряжений в объеме детали и вероятность возникновения опасных сечений. Использование ППД в ПМП в качестве финишной операции позволяет исключить из технологического цикла операции термообработки. Исследования влияния ППД в ПМП на износостойкость позволили установить эффект повышения износостойкости материалов, применяемых при изготовлении рабочих органов с.-х. машин (сталей Л65; 65Г, У7 и др.). Износостойкость режущей части лемехов после ППД в ПМП из сталей У7 и 65Г сопоставима с износостойкостью режущей части, наплавленной сормайтом. При этом технологическая себестоимость изготовления в 1,8...2,5 раза меньше.

Применение ППД в ПМП целесообразно при изготовлении деталей следующих типов:

- валы, оси, штоки, шнеки из сталей 35; 40; 45; Ст.З; Ст.4; Ст.5; 40Х; 30ХН; 38ХС; 40ХС; 20Х диаметром 20...800 мм после механообработки, правки пластическим изгибом;

- плоскости (в т.ч. рабочие органы с.-х. машин, пластины рессор) после штамповки и механообработки, из сталей 30ХГСА; У7; У10; 65Г; Л65 и др.;

- полые цилиндры после механообработки и восстановления методом теплодеформации;

- нормали (болты, шпильки, винты) из сталей 40; 40Х; ЗОХГС.

Основными направлениями совершенствования технологии

ППД в ПМП и технических средств для ее реализации являются:

1) расширение числа конструкторско-технологических групп деталей, упрочняемых ППД в ПМП;

2) обеспечение равномерности расположения упрочненного слоя по глубине и поверхности детали;

3) применение системы автоматического управления ППД в ПМП, основанной на активном контроле процессов, происходящих в металле, с использованием многофункционального преобразования, работающего в режиме временного и пространственного разделения сигналов и метода замещения в сочетании с временным разделением сигналов.

В главе пятой «Схемы, параметры и технологические средства реализации методов ГШД в ПМП» при проектировании технологического комплекса ППД в ПМП анализу были подвергнуты исследования М. И. Кузьмина, Д. Д. Папшева, П. А. Чепа, а также работы, выполненные в ЦНИИТмаше, на Горьковском автомобильном заводе, Новокрамоторском машиностроительном заводе, Московском автозаводе «ЗИЛ». Технологический комплекс ППД в ПМП для условий ремонтно-восстановигельных производств АПК может быть сформирован на базе универсального металлорежущего оборудования: токарно-винторезные, вертикально-сверлильные и горизонтально-фрезерные станки. Технологический комплекс для ППД в ПМП состоит из генератора ПМП, деформирующего устройства, системы автоматического управления, системы питания и системы обеспечения промышленной и технологической безопасности.

Генератор ПМП - основной элемент технологического комплекса - представляет собой магнитопровод с установленными в нем катушками, которые соединены последовательно и подключены к источнику питания переменным электрическим током напряжением 24 В (рис. 6). Технология подробно описана в [43].

Рис. 6. Генератор переменного магнитного поля для ППД в ПМП

При проектировании принципиальной электрической схемы ставились следующие цели: достижение максимальной напряженности ПМП в зоне деформационного воздействия инструмен-

та на деталь, использование минимальной потребляемой мощности, обеспечение электро- и промышленной безопасности.

Для этого была выбрана схема соединения катушек силовой части генератора (катушки соединены последовательно). Для минимизации величины сдвига фаз между напряжениями и токами определена величина компенсирующей емкости. Катушка генератора ПМП рассчитана на протекание тока - 5000 А и состоит из 1 витка. Токоведущая катушка имеет малое активное сопротивление 11а. Исходя их этого предложена схема силовой части генератора ПМП с параллельным подключением компенсирующей емкости. Возможный резонанс токов в цепи приведет к возникновению кратковременного пика напряженности ПМП, который не влияет отрицательно на режим обработки ППД в ПМП.

В цепях поддержания номинального напряжения на обмотках генератора целесообразно регулировать величину емкости С в зависимости от напряжения на обмотках.

Процесс выработки ПМП осуществлен генератором, который управляется автономным инвертором напряжения (АИН).

АИН питается постоянным напряжением и состоит из четырех тиристорных ключей (генератор однофазный). АИН создает переменное напряжение синусоидальный формы по принципу широтно-испульсной модуляции. Для измерения сопротивления, температуры, остаточной намагниченности детали используется один аналого-цифровой преобразователь (АЦП), поочередно переключаемый от одного датчика к другому.

Адаптивная система управления технологическим комплексом создана на базе микро-ЭВМ. Использована схема активного параметрического контроля качества. САУ ППД в ПМП включает в себя подсистемы регистрации и контроля технологических параметров процесса (электросопротивления, индуктивности и температуры обрабатываемой поверхности детали), подсистемы управления приводами основных перемещений технологического комплекса и электропитания генератора ПМП и системы промышленной безопасности. Предложенная САУ технологического комплекса обеспечивает гибкость его применения в различных производственных условиях.

Параметрический активный контроль качества обработки деталей осуществляется следующими методами.

Первый метод. Во время обработки происходит считывание информации о характере изменения электросопротивления р и магнитной проницаемости ц (рис. 7).

Измерение р и р производится с начала обработки на участках О,А и 02С в точках р,; р2; р3;... рг и ц,; р2; р3;... рг. Сравнивая измеренные значения соотношений p,/h,; p2/h2; p3/h3;... pi./hk и p,/ h; Pj/hji p3/h3; ... p/i^, можно определить момент, когда соотношения рД и pTh. не будут постоянны, т. к. на участках АВ и CD p=const, p=const. Момент времени нарушения данного соотношения в сторону уменьшение по р и увеличение по р есть момент достижения h = max., соответствующий Umax (рис. 8). В этот момент обработка должна прекратиться, т. к. ее продолжение ведет к разупрочнению металла. Нарушение соотношения амплитуд электрических сигналов, в частности напряжений, пропорциональных текущим значениям р и р и глубины упрочнения h, указывает на необходимость прекращения обработки.

Угол наклона а (рис. 7) зависит от химического и структурного состава металла, а также от технологической наследственности детали. Период времени, в течение которого a^const, это время, в течение которого САУ технологического комплекса ППД в ПМП регистрирует экстремум функции р = f(t), р = f(t) и Т° = f(t) и вырабатывается команда «стоп» исполнительным механизмом.

Угол наклона р (рис. 7) также является индикативным параметром степени упрочнения детали, tgP Ф const определяет тот же период времени, что и tga Ф const. Очевидно, что tga и tgp зависят от физико-химических свойств металла обрабатываемой детали.

р.

мкОмсм

М.

Гн/м

700 600 500 400 300 200 100

А Эпих

X /Г fB

> 1 1 ч V я

1 1

п. й ■jr; 1 1

% ■4 4 1 1 D

О

0,5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

2200 2000 1800 1600 1400 1200

1000 ——►

II, мм

Рис. 7. Диаграмма изменения р (1) и ц (2) при ППД в ПМП

Umb

50

2 4 6 t 8 10 t 12 t, МИН

Рис. 8. Диаграмма интенсивности напряжения сигналов управления при ППД в ПМП (образец из стали 45,062, L=210 мм)

Второй метод. Момент максимального упрочнения определяется поиском момента экстремума изменения электросопротивления р и магнитной проницаемости р металла, т. е. поиском равенства производной от электросопротивления р и магнитной проницаемости р. нулю, которые соответствуют шах h при заданных значениях управляющих параметров согласно технологии ППД в ПМП для конкретной детали (рис. 9).

Рои м

Рис. 9. Обобщенная диаграмма изменения удельного электросопротивления металла р(1) и магнитной проницаемости р(2) при обработке валов с.-х. машин методом ППД в ПМП

Одновременное измерение Ар и Ар позволяет увеличить точность измерения и оптимизировать момент времени прекращения обработки, что влечет за собой снижение брака и повышение качества обработки.

Доя получения заданной глубины упрочнения, меньшей, чем h^, используется вихретаковый метод контроля. На технологическом комплексе ППД в ПМП применяются комбинированные вихре-токовые преобразователи (ВТП). При достижении заданной глубины упрочнения h < h^ вырабатывается управляющий сигнал на остановку процесса ППД в ПМП от ВТП на исполнительные механизмы САУ.

Алгоритмический язык в рассматриваемой САУ технологическим комплексом ППД в ПМП установлен путем его задания исполнительной системе (рис. 10).

На основании анализа поставленных в работе задач было определено, что система управления ППД в ПМП должна содержать 3 основных блока:

- блок поиска экстремальной точки Ар обрабатываемого металла, который представляет собой электронный фазовый коммутатор, состоящий из экстрематора и выходного нормализатора;

-блок поиска экстремальной точки Ац обрабатываемого металла, который представляет собой аналогичный электронный фазовый коммутатор, состоящий из тех же элементов, экстрема-тора и выходного нормализатора, формирующего прямоугольные сигналы управления (логической единицы и логического нуля). При достижении max р и min ц, которые выделяют моменты наступления управляемых U^, формирующих команду СТОП на исполнительные элементы технологического комплекса, блок измерения АТ° работает аналогично вышеперечисленным.

Система управления процессом обработки деталей ППД в ПМП создана на основе ПЛИС микросхемы (программируемая логическая интегральная схема), которая позволяет упростить процесс взаимодействия микропроцессорного контроллера с внешними дискретными устройствами (система управления частотой и амплитудой генератора) за счет того, что устройства могут быть реализованы тем же кристаллом, что и сам контроллер (XIIOS; ALU; SDRAM).

Для определения поверхностного сопротивления детали используется вращающееся контактное устройство, к которому

подключается вольтметр через изолированные центры станка, после чего измеряется переменное напряжение с-этих же центров и вычисляется значение сопротивления. Измерение магнитной проницаемости производится с помощью ундукционного датчика и датчика Холла. Температура детали измеряется пирометром. Адаптивная стабилизация величины напряжений в обрабатываемой детали осуществляется электроемкостным методом.

Начало

1X1

Установка изделия

Включение датчика сопротивления

Включение двигателя главного движения

Пуск генератора ПМЛ-

<Кг

-> 1 >

Пуск двигателя поперечной подачи Пуск двигателя продольной подачи

1 1

Касание детали

>

Подключение тензо-датчика и датчика Холла

Пуск компрессора

Др тах Дц тт Т ор^ 4 1 ^

Исходное положение инструмента

Л

Стоп компрессора

Стоп привода главного движения

Отключение раПМП

генератора

Циклическое обнуление электронных узлов

Конец

Рис. 10. Обобщенная схема работы системы автоматического управления ППД в ПМП

В модернизированном варианте технологического комплекса ППД в ПМП в системе автоматизированного управления процессом ППД в ПМП используется многофункциональные преобразователи на основе структурных схем, работающих в режиме временного и пространственного разделения сигналов.

В главе шестой «Практическая значимость и технико-экономическая оценка результатов исследования» эффективность разработанного технологического процесса ППД в ПМП рассматривалась в четырех основных аспектах: техническом, экономическом, социальном и экологическом. Технический эффект выражается в разработке технологии улучшения эксплуатационных характеристик деталей с.-х. машин и соответствующих технических средств, выполненных на уровне изобретений и являющихся основой для разработки методов и устройств адаптационного улучшения деталей машин при их изготовлении и ремонте независимо от технологической наследственности.

Экономический эффект достигается снижением:

- технологической себестоимости операции упрочнения;

- капиталоемкости, энергоемкости и трудоемкости ремонта деталей.

Социальный эффект обеспечивается возможностью замены вредного производства (термообработка) на менее вредное (ППД в ПМП) и исключения на производстве профессий, относящихся к категории вредных.

Экологический эффект достигается уменьшением вредоносного техногенного воздействия на природную окружающую среду.

В заключении приводятся основные выводы по работе. В результате комплексного исследования процессов упрочнения деталей с.-х. техники методом ППД в ПМП раскрыты закономерности образования изменяющихся во времени и действующих в пространстве взаимозависимых связей (размерных, временных, динамических и экономических свойств материалов), которые позволили создать математические модели процессов модификации структуры, фазового состава и поля напряжений в объеме детали и объединить их в единую юнструкторско-технологическую систему, направленную на упрочнение поверхности деталей и достижение требуемых глубины упрочнения, твердости и шероховатости поверхности в заданных количествах с наименьшей себестоимостью.

Решение задачи получения требуемой глубины упрочнения на основе использования установленных закономерностей про-

цессов пластической деформации и технического перемагничи-вания ферромагнитного материала позволяет разрабатывать высокоэффективные технологические процессы упрочнения деталей класса валов при ремонте с.-х. техники в условиях РТП, МТС и МТМ, обеспечивает требуемое качество упрочненной поверхности по показателям твердости и шероховатости при меньших материальных и энергетических затратах, чем в традиционно применяемых методах упрочнения (ТО; ХТО; ППД).

По результатам теоретических и экспериментальных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Применение параметра глубины упрочнения поверхности деталей методом ППД в ПМП в качестве критерия оптимизации обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик деталей по основным технологическим и производственным показателям (максимально возможное сохранение эксплуатационных свойств вала, гибкость технологии и условия техносферы ремонтных предприятий АПК, технологическая себестоимость и производительность).

2. Подтверждена научная гипотеза о существовании количественно-качественной взаимосвязи параметров структурно напряженного состояния поверхности детали (возникающего в результате одновременного протекания процессов упруго-пластического вдавливания индентора в поверхность вращающейся детали в месте вдавливания) с остаточными напряжениями, параметрами нагружения (усилия и скорости деформирования), характеристиками переменного магнитного поля и поверхностного слоя детали.

3. Прекращение обработки детали в момент достижения экстремумов функций р = f(t) и ц = f(t) обеспечивает оптимизацию процесса изменения глубины упрочнения, твердости и шероховатости поверхности детали.

4. Использование информации о характере изменения электросопротивления, магнитной проницаемости, температуры детали, а также величины поля напряжений в упрочняемом слое обеспечивает адаптивное управление режимами технологического воздействия и снижает риски возникновения брака при обработке детали.

5. Воздействие переменного магнитного поля на участок вала, подвергаемый поверхностному пластическому деформированию при правке пластическим изгибом, обеспечивает снижение растягивающих напряжений, повышение твердости поверхности (до 40.. .60%) и глубину упрочнения (до 4,5 мм), в результате чего повышается износостойкость (до 45... 60%).

6. Разработанные и реализованные технические средства позволяют осуществить адаптивное управление упрочнением, отличаются простотой схемно-аппаратурного и конструктивного решения, изготовления и обслуживания, низкой стоимостью, что способствует их применению не только на специализированных РТП, но и на МТС и МТМ.

7. Происходящие при ППД в ПМП комплексные изменения структуры фазового состава и формирование эквипотенциального поля напряжений в объеме детали приводят к повышению усталостной долговечности деталей класса валов (до 40... 80%).

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

Публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК:

1. Таранов, А. С. Упрочнение валов / А. С. Таранов // Сельский механизатор. -2006. -№ 9. -С. 39-41.

2. Таранов, А. С. Надежность деталей повышается / А. С. Таранов // Сельский механизатор. - 2006. - № 12. - С. 21-24.

3. Таранов, А. С. Применение магнитного поля в упрочнении деталей сельхозмашин / А. С. Таранов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 2007. — № 12. — С. 36-37.

4. Таранов, А. С. Увеличение эксплуатационного ресурса деталей сельхозмашин / А. С. Таранов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2008. - № 12. - С. 60.

5. Таранов, А. С. Увеличение ресурса деталей сельхозмашин поверхностным пластическим деформированием в переменном магнитном поле / А С. Таранов // Достижения науки и техники АПК. -2008. -№ 12. - С. 58-59.

6. Таранов, А. С. Упрочнение рабочих органов сельхозмашин методом поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле / А. С. Таранов // Достижения науки и техники АПК. -2009.1.-С. 57-59.

7. Таранов, А. С. Упрочнение валов методом ППД в ПМП / А. С. Таранов // Тракторы и сельхозмашины. - 2009. - № 2. - С. 44-45.

8. Косилов, Н. И. Улучшение триботехнических свойств деталей сельхозмашин / Н. И. Косилов, А. С. Таранов // Достижения науки и техники АПК. - 2009. - № 2. - С. 61-63.

9. Таранов, А. С. Установка для упрочнения деталей сельхозмашин / А. С. Таранов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2009. - № 1. - С. 30-31.

10. Манило, И. И. Оптимизация территориального размещения пунктов технического сервиса сельхозтехники / И. И. Манило, А. С. Таранов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2009. -№ 1.-С. 42-43.

Авторские свидетельства на изобретения:

11. А. с. 166819 СССР, МКИ В24В39/00 Способ упрочнения стальных деталей и устройство для его осуществления / А. С. Таранов, Ю. А. Семенов (СССР); заявитель ЦНТТМ «Сигма». - 4853890/27-1079488; заявл. 14.04.89; опубл. 26.08.91. Бюл. № 30.-4 с.

12. A.c. 1478668 СССР, МКИ В20 Устройство для циркуляционной обработки трубчатых изделий / А. С. Таранов, Ю. А. Семенов (СССР); заявитель ЦНТТМ «Сигма». -№ 4125028/23-02; заявл. 30.09.86; опубл. 08.01.89. Бюл. №48. -2 с.

13. А. с. 1253679 СССР, МКИ В08В9/00, F28G11/00 Способ очистки внутренней поверхности полых изделий / А. С. Таранов, Ю. А. Семенов (СССР); заявитель Курганский машиностроительный завод. -3480781/22-12; заявл. 09.08.82; опубл. 30.08.86. Бюл. № 32. - 3 с.

14. П. № 2385796 RU В24В 39/04. Способ поверхностной обработки изделий из ферромагнитных материалов и устройство для его осуществления / Ю. А. Семенов, А. С, Таранов (Курганский ГУ). -№2009108779; заявл. 10.03.2009. Опубл. 10.04.2010.

Публикации в других изданиях:

15. Таранов, А. С. К вопросу инженерии сопряженных поверхностей ресурсных деталей машин / А. С. Таранов // Научные проблемы развития ремонта, технического обслуживания машин, восстановления и упрочнения деталей: материалы Междунар. науч.-практ. конф. - М. : ГНУ ГОСНИТИ, 2007. - С. 56-59.

16. Манило, И. И. Упрочнение деталей поверхностным пластическим деформированием в переменном магнитном поле / И. И. Манило, Р. Ю. Соловьев, А. С. Таранов, А. К. Ольховацкий // Научные проблемы развития ремонта, технического обслуживания машин, восстановления

и упрочнения деталей : материалы Междунар. науч.-техн. конф. - М. : ГНУ ГОСНИТИ, 2007. - С. 80-86.

17. Таранов, А. С. Концентрационный генератор переменного магнитного поля для улучшения деталей сельхозмашин методом пластического деформирования в переменном магнитном поле / А. С. Таранов // Машинно-технологическое, энергетическое и сервисное обслуживание сельхозтоваропроизводителей Сибири : материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Новосибирск: СибИМЭ, 2008. - С. 70-72.

18. Таранов, А. С. Обеспечение устойчивости технологического процесса при упрочнении деталей сельхозмашин / А. С. Таранов // Машинно-технологическое, энергетическое и сервисное обслуживание сельхозтоваропроизводителей Сибири : материалы Междунар. науч,-практ. конф. - Новосибирск: СибИМЭ, 2008. - С. 96-99.

19. Ильиных, Е. А. Система адаптивного управления упрочнения деталей методом поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле / Е. А. Ильиных, С. А. Таранов, Н. И. Ильиных // Материалы Междунар. науч.-практ. конф. «Проблемы модернизации АПК». - Курган: КГСХА, 2010. - С. 328-331.

20. Ильиных, Е. А. Решение задачи многокритериальной оптимизации в системах активного контроля технологического процесса упрочнения деталей / Е. А. Ильиных, С. А. Таранов, Н. И. Ильиных // Материалы Междунар. науч.-практ. конф. «Проблемы модернизации АПК». - Курган : КГСХА, 2010. - С. 364-367.

21. Таранов, А. С. Энергетический баланс структурно-фазовых изменений при поверхностном пластическом деформировании в перемен-номмагнитномполе//Наукаипроизводство: сб. науч.трудов.-Челябинск: ЦНТИ, 2009. - С. 136-147.

22. Таранов, А. С. Система контроля эксплуатационных показателей качества валов при их упрочнении // Экономика и производство: сб. науч.трудов.-Челябинск : ЦНТИ, 2009. - С. 131-133.

23. Таранов, А. С. Упрочнение деталей типа тел вращения методом поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле / А. С. Таранов // Современные технологии и бизнес : сб. науч. трудов. - Челябинск, 2006. - № 1. - С. 71-81.

24. Таранов, А. С. Оптимизация пространственного позиционирования центров сервисного и ремонтного обслуживания сельхозтехники с учетом нечетких данных / А. С. Таранов // Современные технологии и •бизнес : сб. науч. трудов. - Челябинск, 2006. - № 2. - С. 74-79.

25. Таранов, А, С. Поверхностное пластическое деформирование в переменном магнитном поле как способ модификации остаточных напряжений в деталях класса валов / А. С. Таранов // Материалы Между-нар. науч.-практ. конф., посвященной 100-летию проф. К. Г. Колганова,-Челябинск : ЧГАА, 2006. - С. 179-185.

26. Таранов, А. С. Выявление текстур в поверхностных слоях ферромагнитных деталей, обработанных методом поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле / А. С. Таранов // Инжиниринг. Инновации. Инвестиции; сб. науч. трудов. - Челябинск,

2006.-№ 8. -С. 65-68.

27. Таранов, А. С. Использование магнитных, электрических и механических характеристик конструкционных сталей для управления процессами поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле / А. С. Таранов // Инжиниринг. Инновации. Инвестиции : сб. науч. трудов. - Челябинск, 2006. - № 8. - С. 54-59.

28. Таранов, А. С. Система автоматического управления улучшением деталей сельхозмашин с применением технологии поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле / А. С. Таранов // Инжиниринг. Инновации. Инвестиции: сб. науч. трудов. -Челябинск, 2006. - №9. - С. 82-91.

29. Таранов, А. С. Эффективность метода и технических средств поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле при восстановлении валов сельхозтехники / А. С. Таранов // Достижения науки - агропромышленному комплексу : материалы Х1У1 Междунар. науч.-техн. конф. - Челябинск : ЧГАУ, 2007. -С. 143-146.

30. Таранов, А. С. Эксплуатационные характеристики деталей сельхозмашин, обработанных методом поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле / А. С. Таранов // Ин-теллектика. Логистика. Системология : сб. науч. трудов. - Челябинск,

2007.-С. 40-44.

31. Таранов, А. С. Повышение фрикционной приспособляемости деталей сельхозмашин, обработанных методом поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле / А. С. Таранов // Интеллектика. Логистика. Системология: сб. науч. трудов. - Челябинск, 2007.-С. 44-63.

32. Таранов, А. С. Особенности смазки трущихся поверхностей, обработанных методом поверхностного пластического деформирования в

переменном магнитном поле / А. С. Таранов И Интеллекта. Логистика. Системология: сб. науч. трудов. - Челябинск, 2007. - С. 65-71.

33. Таранов, A.C. Упрочнение рабочих органов сельхозмашин методом поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле / А. С. Таранов // Наука и производство : сб. науч. трудов. - Челябинск, 2007. - С. 162-167.

34. Таранов, А. С. Система автоматического управления улучшения деталей сельхозмашин с применением технологии поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле / А. С. Таранов // Инжиниринг. Инновации. Инвестиции : сб. науч. трудов. - Челябинск. - 2006. - №9. - С. 82-91.

35. Таранов, А. С. Энергетический аспект изменения внутреннего трения при обработке деталей сельхозмашин поверхностным пластическим деформированием в переменном магнитном поле / А. С. Таранов // Инжиниринг. Инновации. Инвестиции : сб. науч. трудов. - Челябинск. — 2006.-№9,-С. 91-100.

36. Манило, И. И. Упрочнение деталей поверхностным пластическим деформированием в переменном магнитном поле / И. И. Манило, Р. Ю. Соловьев, А. С. Таранов, А. К. Ольховацкий // Технологические рекомендации. - М.: ГНУ ГОСНИТИ, 2007. - С. 51-53.

37. Таранов, А. С. Влияние магнитного поля на диффузию при упрочнении валов пластическим деформированием в переменном магнитном поле / А. С. Таранов // Достижения науки в реализации национального проекта. Развитие АПК : материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Курган : КГСХА, 2006. - С. 75-77.

38. Таранов, А. С. Упрочняющие технологии валов при изготовлении и ремонте сельхозтехники / А. С. Таранов // Достижения науки в реализации национального проекта. Развитие АПК : материалы Междунар. науч.-практ.

. конф. - Курган: КГСХА, 2006. - С. 77-80.

39. Таранов, А. С. Улучшение качества поверхности деталей, основанное на диффузионном массопереносе углерода / А. С. Таранов // Совершенствование технических процессов изготовления деталей машин: материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Курган: КГСХА, 1991. - С. 48-50.

40. Таранов, А. С. Упрочнение валов поверхностным пластическим деформированием в переменном магнитном поле / A.C. Таранов И Достижения науки в реализации национального проекта. Развитие АПК : материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Курган : КГСХА, 2006. -С. 118-200.

материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Курган : КГСХА, 2006. -С. 118-200.

41. Манило, И. И. Повышение эффективности правки валов применением поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле / И. И. Манило, А. С. Таранов // Экологизация технологий: проблемы и решения : материалы Междунар. науч.-практ. конф. - М.; Курган, 2004. - С. 50-53.

42. Манило, И. И. Повышение эксплуатационной надежности валов / И. И. Манило, А. С. Таранов. - СПб.: МАНЭБ, 2000. - 37 с.

43. Таранов, А. С. Способ обработки поверхностей цилиндрических деталей в переменном магнитном поле / А. С. Таранов, Ю. Н. Ломоносов, П. Н. Лапшин, И. И. Манило // Информационный листок о НТД № 94-10. - Курган : ЦНТИ.

44. Таранов, А. С. Диалоговая программа расчета параметров процесса упрочнения поверхностного слоя стальных деталей методом ППД в ПМП / А. С. Таранов, И. И. Манило, В. Н. Сызранцев, Иг. Ив. Манило // Информационный листок о НТД № 94-18. - Курган : ЦНТИ, 1994.

45. Таранов, А. С. Технология упрочнения истоков кузнечных молотов / А. С. Таранов, В. Н. Сызранцев, И. И. Манило, Иг. Ив. Манило // Информационный листок о НТД № 94-17. - Курган: ЦНТИ, 1997.

46. Таранов, А. С. Применение методологии проектирования реструктуризации организаций в реализации национального проекта АПК / А. С. Таранов // Экономика и производство : сб. науч. трудов. -Челябинск: ЦНТИ, 2007. - С. 106-109.

47. Таранов, А. С. Информационное обеспечение технологической подготовки производства упрочнения деталей сельхозмашин поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле / А. С. Таранов // Экономика и производство : сб. науч. трудов. -Челябинск : ЦНТИ, 2007. - С. 66-68.

48. Таранов, А. С. Концентрационный генератор переменного магнитного поля для улучшения деталей сельхозмашин методом поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле I А. С. Таранов Н Экономика и производство : сб. науч. трудов. -Челябинск : ЦНТИ, 2007. - С. 24-27.

49. Таранов, А. С. Обеспечение промышленной безопасности при обработке деталей сельхозмашин методом поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле / А. С. Таранов //

50. Таранов, А. С. Надежность подшипниковых узлов при эксплуатации сельхозтехники / А. С. Таранов // Экономика и производство: сб. науч. трудов. - Челябинск: ЦНТИ, 2007. - С. 40-42.

51. Таранов, А. С. Технология и оборудование гидроабразивной обработки агрегатов, узлов и деталей сельхозтехники / А. С. Таранов // Экономика и производство : сб. науч. трудов. - Челябинск : ЦНТИ, 2007.-С. 94-99.

52. Таранов, А. С. Повышение качества рабочих органов сельскохозяйственных машин поверхностным пластическим деформированием в переменном магнитном поле / А. С. Таранов // Управление качеством и резервы экономического роста предприятий и организации : материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Пенза, 2008. - С. 27-29.

53. Таранов, А. С. Управление качеством рабочих поверхностей деталей машин методом поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле / А. С. Таранов // Материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Пенза, 2008. - С. 16-20.

54. Таранов, А. С. Повышение качества рабочих поверхностей деталей сельхозмашин с применением упрочняющей обработки / А. С. Таранов //Интеллектика, логистика, системология: сб. науч. трудов. - Челябинск : ЦНТИ, 2008. - С. 46-49.

55. Таранов, А. С. Управление качеством обработки деталей сельхозмашин методом поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле / А. С. Таранов // Интеллектика, логистика, системология : сб. науч. трудов. - Челябинск: ЦНТИ, 2008. - С. 30-33.

56. Таранов, А. С. Определение основных параметров процесса обработки деталей сельхозмашин методом ППД в ПМП с применением многофакгорнош эксперимента / А. С. Таранов // Устойчивое развитие агропромышленного комплекса и сельских территорий: материалы Междунар. науч.-практ. конф.: В 4 т. - Курган: КГСХА, 2008. - Т. 4. - С. 88-92.

57. Таранов, А. С. Стабилизация технологического процесса упрочнения деталей сельхозмашин методом поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле / А. С. Таранов // Труды Всероссийского научно-исследовательского технологич. ин-та ремонта и эксплуатации машинотракторнош парка ГОСНИТИ. - М.: ГОСНИТИ, 2008. - Том 102,-С. 99-101.

58. Таранов, А. С. Обоснование технологии модификации эксплуатационных параметров деталей при ремонте сельхозмашин / А. С. Таранов // Современные технологии и бизнес : сб. науч. трудов. - Челябинск : ЦНТИ, 2008. - С. 50-54.

59. Таранов, А. С. Стратификация рабочих поверхностей деталей сельхозмашин при обработке методом ППД в ПМП / А. С. Таранов // Современные технологии и бизнес: сб. науч. трудов. - Челябинск : ЦНТИ, 2008.-С. 28-30.

60. Таранов, А. С. Система контроля эксплуатационных показателей качества валов при их упрочнении / А. С. Таранов // Современные технологии и бизнес: сб. науч. трудов. - Челябинск: ЦНТИ, 2009. - С. 131-134.

61. Таранов, А. С. Установка для упрочняющей обработки деталей сельхозмашин / А. С. Таранов // Инновационные пути решения проблем АПК: материалы Междунар. науч.-практ. конф., посвященной 65-летию Курганской ГСХА. - Курган: КГСХА, 2009. - С. 366-374.

62. Таранов, А. С. Автоматическая система управления качеством упрочнения деталей сельхозмашин методом поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле / А. С. Таранов // Наука и производство: сб. науч. трудов. - Челябинск: УРО РАЕН, 2010. ~ С. 105-109.

63. Таранов, А. С. Изменение энергетического баланса деталей при упрочнении методом поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле / А. С. Таранов // Наука и производство: сб. науч. трудов. - Челябинск : УРО РАЕН, 2010. - С. 109-112.

64. Таранов, А. С. Упрочняющие технологии, основанные на принципах самоорганизации металла /А. С. Таранов // Вестник развития науки и образования. -2009. -№6. - С. 19-26.

65. Таранов, А. С. Автоматизация управления качеством упрочнения деталей с.-х. машин методом ППД в ПМП / А. С. Таранов // Научное обозрение. - 2006. - № 6. - С. 66-69.

66. Таранов, А. С. Контроль качества упрочнения металла вих-ретоковым методом / А. С. Таранов П Научная жизнь. - 2010. - № 1. -С. 29-31.

67. Таранов, А. С. Технология упрочнения рабочих органов с.-х. машин ППД в ПМП /А. С. Таранов И Научная жизнь. - 2010. - № 1. -С. 31-36.

68. Таранов, А. С. Энергетический баланс струйурно-фазовых изменений при поверхностном пластическом деформировании в переменном магнитном поле/ А. С. Таранов // Наука и производство: сб. науч. трудов. - Челябинск : УРО РАЕН, 2009. - С. 136-148..

69. Таранов, А. С. Система контроля эксплуатационных показателей качества валов при их упрочнении / А. С. Таранов // Неука и производство: сб. науч. трудов. - Челябинск: УРО РАЕН, 2010. - С. 112-115.

70. Соловьев, Р. Ю. Энергетический аспект технологии упрочнения деталей машин / Р. Ю. Соловьев, А. С. Таранов // Инновационные технологии в машинно- и приборостроении : материалы Междунар. науч.-практ. конф. 14 апреля 2010 г. / отв. ред. А. П. Моргунов. - Омск : Изд-во ОмГГУ, 2010. - С. 184-187.

71. Таранов, А. С. Схема автоматического контроля качества упрочнения деталей сельхозмашин / А. С. Таранов // Инновационные технологии в машинно- и приборостроении : материалы Междунар. науч.-практ. конф. 14 апреля 2010 г. / отв. ред. А. П. Моргунов. - Омск : Изд-во ОмГГУ, 2010. - С. 62-65.

72. Таранов, А. С. К вопросу инженерии сопряженных поверхностей ресурсных деталей машин / А. С. Таранов // Труды Всероссийского научно-исследовательского технодогич. ин-та ремонта и эксплуатации машинотрак-торного парка ГОСНИТИ.- М.: ГОСНИТИ, 2008. -Том 101.-С. 104-107.

73. Таранов, А. С. Упрочнение деталей поверхностным пластическим деформированием в переменном магнитном поле / А. С. Таранов // Труды Всероссийского научно-исследовательского технологич. ин-та ремонта и эксплуатации машинотракторного парка ГОСНИТИ. - М. : ГОСНИТИ, 2008. -Том 101. -С. 148-152.

Подписано к печати 29.06.2010. Формат 60x84/16. Уч.-изд. л. 2,0 Заказ Л» К1. Тираж 120 экз.

Редакционно-издательский отдел ЧГАА г. Челябинск, пр. Ленина, 75.

УОПЧГАА

Введение.

1 Современное состояние проблемы и задачи исследования.

1.1 Состояние технологического обеспечения сельскохозяйственных предприятий.

1.2 Анализ существующих методов упрочнения поверхностей деталей.

1.3 Физико-механические основы упрочнения поверхности обрабатываемого материала методом поверхностного пластического деформирования.

1.3.1 Дислокационное упрочнение материала при поверхностном пластическом деформировании в переменном магнитном поле.

1.3.2 Изменение диффузионного массопереноса вещества и фазовые превращения в процессе упрочнения.

1.4 Анализ существующей проблемы и задачи исследования.

2 Теоретические предпосылки технологии ППД в ПМП и средства ее реализации.

2.1 Структурно-функциональная модель оптимизации качества упрочнения поверхностного слоя детали.

2.2 Принципы параметрического управления технологии упрочнения деталей ППД в ПМП.

2.3 Диффузионная модель описания процессов упрочнения поверхностным пластическим деформированием в переменном магнитном поле

2.3.1 Критерии оценки поверхности упрочненного слоя.

2.3.2 Энергия диссипации при ППД в ПМП как фактор упрочнения обрабатываемого слоя.

2.4 Модель оценки глубины упрочненного слоя детали методом поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле.

2.5 Обоснование зависимости шероховатости поверхности от технологических параметров ППД в ПМП.

2.6 Технологические факторы, оказывающие влияние на качество упрочнения.

2.7 Автоматизация процесса управления режима упрочнения деталей ППД в ПМП.

3 Экспериментальная проверка результатов теоретических исследований.

3.1 Методологические основы экспериментальных исследований.

3.2 Обоснование концепции постановки и проведения экспериментальных исследований.

3.3 Исследование энергетического баланса при упрочнении поверхностного слоя металла.

3.3.1 Калориметрический метод исследования величин диссипации энергии при различных методах упрочнения.

3.4 Изменение электромагнитных свойств упрочняемого материала детали как фактор оптимизации при ППД в ПМП.

3.5 Экспериментальные исследования процесса модификации деталей ППД в ПМП.

3.5.1 Описание эксперимента по улучшению эксплуатационных характеристик деталей методом поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле и установки для его проведения.

3.5.2 Экспериментальные исследования влияния упрочняющей обработки на усталостную прочность валов при изгибе и кручении.

3.5.3 Исследование влияния ППД в ПМП на износостойкость деталей.

3.6 Выводы.

4 Технологические направления применения ППД в ПМП.

4.1 Технологические предпосылки упрочнения рабочих органов сельскохозяйственных машин ППД в ПМП.

4.2 Повышения эффективности обработки деталей, подвергнутых 206 правке пластическим изгибом методом ППД в ПМП.

5 Схемы, параметры и технологические средства реализации метода ППД в ПМП.

5.1 Обоснование выбора функциональной и алгоритмической структуры системы автоматического управления.

5.2 Обоснование выбора функциональной и алгоритмической системы автоматического управления.

5.2.1 Генератор переменного магнитного поля.

5.2.2 Принципиальная электрическая схема и система промышленной безопасности технологического комплекса поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле.

5.3 Контроль и управление процессом ППД в ПМП.

5.3.1 Контроль и измерение электросопротивления материала детали.

5.3.2 Измерение магнитной проницаемости материала детали.

5.3.3 Термостатирование ППД в ПМП.

5.4 Система автоматического контроля и управления процессом ППД в ПМП.

6 Практическая значимость и технико-экономическая оценка результатов исследований.

6.1 Показатели эффективности применения технологии ППД в ПМП. 260 ^ 6.2 Технико-экономическая оценка применения технологии ППД в

Важнейшим направлением в области повышения технического уровня современного сельскохозяйственного производства и конкурентоспособности выпускаемой сельхозпродукции является модернизация технологической> базы и технического ^обслуживания отраслей агропромышленного комплекса (АПК), на основе технического прогресса. Эффективность модернизации и темпы экономического роста в решающей степени зависят от использования, инновационных технологий, способствующих материализации основополаг гающих научно-технических идей, созданию новых орудий труда, систем машин. Здесь закладываются основы широкого; выхода на принципиально новые ресурсосберегающие технологии, повышение- производительности труда и качества продукции. Прогресс в сельскохозяйственном производстве в значительной'степени зависит от уровня развития1 технологии, восстановления и ремонта сельскохозяйственной техники, обеспечивающих ее работоспособность и функциональную достаточность. Большую роль в обеспечении безотказности и долговечности машин играют механические и физические свойства рабочих поверхностей деталей. Перспективным направлением в области повышения эксплуатационного ресурса с.-х. техники является модификация рабочих поверхностей деталей. Придание деталям необходимых параметров (твердости, прочности, износостойкости, шероховатости поверхности и др.) связано с применением трудоемких технологических процессов.

Актуальность проблемы. Высокий уровень работоспособности сельскохозяйственной (с.-х.) техники и технологического оборудования перерабатывающих отраслей аграрно-промышленного комплекса (АПК) в значительной мере достигается обеспечением требуемых размеров и геометрических форм узлов с деталями класса валов при их производстве и восстановлении. Непрерывно возрастающие удельные нагруженности не только отдельных машин и механизмов, но и с.-х. техники в целом, эксплуатация в тяжель1Х'условиях сельскохозяйственного-производства приводят к. изменению первоначальных размеров и геометрических форм.:

Разработка- теоретических, положений и технологических рекомендаций, обеспечивающих повышение: эксплуатационных характеристик валов-с.-х. техники при; их, изготовлении и восстановлении в условиях ремонтных предприятий: АПК, представляет собой: актуальную научно-техническую проблему, имеющую важное народнохозяйственное значение, и требующую теоретического обобщения и решения.

Качество изготовления и .восстановления? деталей обеспечивается» технологическими' процессами упрочнения рабочих поверхностей, снижения их шероховатости, путем: сохранения: первоначальных размеров : и геометрических форм; При разработке и совершенствовании: методов' обработки деталей наблюдается тенденция применения методов комплексного воздействия процессов различной? физической природы (механических, тепловых, магнитных); Эффект взаимодействия энергии магнитного поля с электронными по- • лями атомов ^позволяет получить результаты, имеющие технологическое значение, использование которых при восстановлении и изготовлении - деталей машин приведет к улучшению их эксплуатационных характеристик.

Актуальность выбранного научно-практического направления исследования подтверждается соответствием данной темы разделу Федеральной программы по научному обеспечению-АПК РФ и тематическому плану Межведомственной координационной программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса РФ на 2006-2010 гг. Данное направление1 было одобрено НТС при Межрегиональном: комитете по сельхозмашиностроению Ассоциации экономического взаимодействия областей и республик Уральского региона (протокол № 7 от 18;04.2007 г.).

Цель работы: повышение эффективности упрочнения поверхности деталей класса валов при изготовлении и ремонте с.-х. техники на основе одно временного1 воздействия поверхностной: пластической деформации и технического перемагничивания ферромагнитного материала деталей.

Для достижения: поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Установить закономерности превращений, происходящих в поверхностном слое деталей? при поверхностном; пластическом деформировании в переменном магнитном поле (IГПД в ПМП).

Разработать эффективный метод оптимизации глубины упрочненного слоя и провести его экспериментальную проверку.

3. Сопоставить качество упрочнения, полученного методом ППД в ПМП и существующими упрочняющими технологиями, путем сравнения пат раметров усталостной долговечности и износостойкости деталей.

4; Разработать технологическое оборудование для осуществления упрочнения деталейшетодом ППД в ПМП. 5. Спроектировать и изготовить систему автоматического управления технологическим- комплексом (САУ) для МИД в ПМП, обеспечивающую параметрическую оптимизацию упрочнения и активный контроль качества:

6. Провести апробацию ППД в ПМП в производственных условиях и оценить технико-экономическую эффективность выполненных разработок.

7. Выработать рекомендации; по выбору элементной базы и алгоритма работы САУ, обеспечивающей: гибкость технологии ППД в ПМП в различных технологических и организационных условиях ремонтного производства.

При поиске решений установленных проблем было выявлено, что многие задачи, возникающие в системном анализе и при исследовании операций по отысканию совокупности условий, обеспечивающих достижение экстремальных критериев эффективности, являются задачами оптимизационного типа, в том числе задачами поиска общих или частных экстремумов.

В этой связи принята- научная» гипотеза, которая- положена в основу проведения теоретических и экспериментальных исследований технологических операций упрочнения деталей с.-х. машин методом ППД в ПМГТ.

Гипотеза. При воздействии на деталь переменного магнитного поля в месте контакта рабочего инструмента (индентора) и детали при упрочнении ее поверхностным пластическим деформированием происходит такое изменение поверхностного слоя, в результате которого* может быть достигнуто требуемое оптимальное-структурно напряженное состояние, заданные шероховатость и твердость поверхности при значительно меньших энергозатратах, чем это может быть получено другими методами упрочнения. При этом существует количественно-качественная взаимосвязь параметров структурно напряженного состояния поверхности детали с параметрами нагружения (усилия и скорости деформирования) и характеристиками переменного магнитного поля (напряженностью и частотой).

Объект исследования - процессы упрочнения поверхностного1 слоя материала детали при ремонте с.-х. машин в результате ППД в ПМП.

Предмет исследования - закономерности образования взаимозависимых связей параметров технологического процесса упрочнения деталей методом ППД в ПМП с показателями глубины упрочненного слоя, твердости и шероховатости поверхности, а также производительности и себестоимости.

Методы исследования. В работе применялись теоретические и экспериментальные методы исследования. Исследование диффузионных процессов и фазовых превращений в упрочняемом слое детали осуществлялось путем их моделирования и идентификации. Расчет глубины упрочненного слоя и шероховатости поверхности проводился решениями прямых задач барро-диффузии. Разработка программного обеспечения осуществлялась с помощью пакета прикладных программ «81айз11са 6 1Ш» и «МаШсас!». Для экспериментальных исследований использовалась современная аппаратура, стандартные и усовершенствованные методики измерения температуры, электросопротивления, магнитной проницаемости, микротвердости и структуры металлов. Химический* анализ упрочненного слоя производился с: помощью экспрессганализа на углерод, микротвердость измерялась на приборе ПМТ-ЗМ; микроструктурные:•'исследования проводились с помощью микроскопа МИМ-8М. Исследование: технологического' процесса упрочнения ППД вПМП осуществлялось с применением. апробированных методов -анализа задач, и синтеза; решений, применяемых; для? формирования структуры и параметровновых; объектов^ .создаваемых науровнеизобретенийдас: использованием: программного' обеспечения для-ОВМ;

Научная новизна положений, выносимых на защиту:

1. Установлена'закономерность образования связей; процессов, происходящих при ППД в ПМПи являющихся непрерывными: функциями: с экстремальными значениями, которые обеспечивают повышение эксплуатационных-характеристик деталей:

2. Теоретически разработан и экспериментально проверен переход упрочняемой поверхности! детали« в заданное структурно-напряженное состояние посредством определения моментов появления экстремумов функций зависимостей глубины модифицированного слоя от изменения удельного элек-гросопротивления магнитной? проницаемости1 и температуры упрочненного

СЛОЯ.'. ' .

3: Получены зависимости глубины, упрочнения; и шероховатости поверхностного; слоя; при обработке деталей 1111Д в ИМИ от технологических факторов процесса: усилия и скорости деформационного воздействия; напряженности и; частоты, ПМП и числа проходов, а также механических свойств материала и геометрических параметров инструмента.

4. Найдены конструктивные; решения технических средств и методов, позволяющие реализовать, адаптивное управление процессом ППД в ПМП, и алгоритмов, обеспечивающих автоматизацию процесса упрочнения.

Основные положения; выносимые на защиту: метод получения требуемых параметров упрочнения детали (твердости и шероховатости поверхности) с помощью параметрической оптимизации изменения физических свойств материала при упрочнении Г1ПД в ПМГ1;

- возможности применения метода нахождения экстремума непрерывных функций'изменения электросопротивления, немагнитной проницаемости: поверхностного слоя материала детали, при Г1Г1Д в ИМИ для- оптимизации эксплуатационных характеристик упрочненной поверхности; - методика определения оптимального уровня, упрочнения поверхности детали при условии неопределенности химического и фазового состава материала и ее технологической наследственности при ППД в ИМИ;

- технические решения технологического; оборудования для упрочнения деталей методом ПИД в ИМИ;

- методика по применению • системы - адаптивного управления про десса-ми упрочнения деталей ППД в Г1МП.

Практическая значимость заключается:

- в теоретическом обосновании: и практическом подтверждении метода улучшения эксплуатационных характеристик поверхностного слоя детали, основанного на комплексном применении пластического деформирования и технического перемагничивания ферромагнитного материала детали;

- в разработке технических решений по созданию технологического оборудования для упрочнения деталей различных конструкторско-технологических групп (КТГ) методом ППД в ИМИ, обладающих большей гибкостью в условиях ремонтных предприятий АПК и меньшей энергозатратностью;

- в обеспечении схемно-аппаратурной реализации САУ для осуществления параметрической оптимизации технологии упрочнения и активного контроля качества;

- в. повышении1 технико-экономической эффективности и экологической приемлемости технологии упрочнения деталей с.-х. машин при их изготовлении и ремонте.

Реализация результатов исследования осуществлялась по следующим направлениям.

Результаты НИОКР и соответствующая конструкторско-технологическая документация использовались ОАО «Курганавторемонт», предприятием «Ремсельхозтехника» (г. Шумиха), ОАО «Завод монтажных заготовок "Стальсельпром"», заводом «Ремстроймаш», ОАО «Курганмашза-вод», ООО «Кузнечно-прессовый завод "Русич"» (г. Курган).

Разработаны технологии упрочнения деталей класса валов (в том числе и ресурсных) на ряде предприятий ремсельхозтехники и машиностроения.

Система активного контроля основных параметров технологии упрочнения ППД в ПМП, являющаяся основой научно-технических решений-рассматриваемой проблемы, прошла метрологическую аттестацию в качестве элементов системы управления. По результатам многолетних теоретических и практических исследований разработаны рекомендации по упрочнению деталей методом ППД в ПМП различных КТГ (полые цилиндры, зубчатые колеса, плоскости и т. д.).

Рекомендации, одобренные НТС при межрегиональном комитете по сельхозмашиностроению Ассоциации экономического взаимодействия областей и республик Уральского региона (протокол № 7 от 18.04.2007 г.), выпущены тиражом 2000 экземпляров и направлены в департаменты сельского хозяйства краев и областей РФ, в сельскохозяйственные и политехнические вузы, на предприятия транспортного и сельскохозяйственного машиностроения, на ремонтные предприятия.

Достоверность основных положений и научных выводов подтверждается сходимостью теоретических и экспериментальных данных, а также использованием современного оборудования и методик проведения экспериментальных исследований и практическим использованием научнотехнических разработок и рекомендаций в течение длительного времени на машиностроительных и ремонтных предприятиях (1992-2010 гг.).

Апробация работы. Результаты проведенных НИР и отдельные положения настоящей работы докладывались, были обсуждены и одобрены на международных научно-практических конференциях: «Экологизация^ технологий: проблемы* и решения» (Москва-Курган, 2004 г.); «Управление качеством« в современной' организации» (Пенза, 2008 г.); «Научные проблемы развития- ремонта, технического обслуживания машин, восстановление и упрочнение деталей» (Москва, ГОСНИТИ, 2007-2008 гг.); «Достижения науки в реализации национального проекта развития АПК» (Курган, 2006 г.); «Достижения науки агропромышленному комплексу» (Челябинск, 2007, 2008, 2010 г.); «Сто лет сибирской маслодельной корпорации» (Курган, 2007 г.) и др.; на республиканских научнотехнических конференциях «Совершенствование технологических процессов изготовления деталей машин» (Курган, 1991 г.); «Интенсификация и оптимизация малоотходных процессов-*обработки металлов давлением» (Курган, 1989 г.) и др., на заседаниях НТС, техсове-тах и технических совещаниях предприятий, где проводились исследования и осуществлялось внедрение результатов (1991—1997 гг.).

Основные положения диссертации обсуждены и одобрены на расширенном заседании кафедры «Детали машин» КГСХА, на объединенном заседании кафедр «Технология и организация технического сервиса», «Эксплуатация машинно-тракторного парка», «Уборочные машины», «Электрические машины и эксплуатация оборудования в сельском хозяйстве», «Информационные технологии и моделирование», «Технология машиностроения» ЧГАА.

Публикации. Результаты научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ и их внедрения в производство нашли отражение в 73 публикациях, в числе которых 2 брошюры, 67 статей и опубликованных докладов, 3 авторских свидетельства и 1 патент на изобретение.

Ряд работ использован в научных трудах д-ра техн. наук И. И. Манило, проф. В. П. Пономарева и др. ученых и специалистов.

Структура' и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы (331 наименование, из них 7 на иностранных языках) и 23' приложений.

Основные выводы

По результатам теоретических и экспериментальных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Применение параметра- глубины упрочнения поверхности деталей методом' ППД в ПМП в качестве критерия оптимизации обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик деталей по основным технологическим и производственным показателям (максимально возможное сохранение эксплуатационных свойств вала, гибкость технологии и условия техносферы ремонтных предприятий АПК, технологическая себестоимость и производительность).

2. Подтверждена научная гипотеза о существовании количественно-качественной взаимосвязи параметров структурно напряженного состояния поверхности детали (возникающего в результате одновременного протекания* процессов упруго-пластического вдавливания, индентора в поверхность вращающейся детали в месте вдавливания) с остаточными напряжениями, параметрами нагружения (усилия и скорости деформирования), характеристиками переменного магнитного поля и поверхностного слоя.детали.

3. Прекращение обработки детали в момент достижения экстремумов функций р = ОД и \1 = ОД обеспечивает оптимизацию процесса изменения глубины упрочнения, твердости и шероховатости поверхности детали.

4. Использование информации о характере изменения электросопротивления, магнитной проницаемости, температуры детали, а также величины поля напряжений в упрочняемом слое обеспечивает адаптивное управление режимами технологического воздействия и снижает риски возникновения брака при обработке детали.

5. Воздействие переменного магнитного поля на участок вала, подвергаемый поверхностному пластическому деформированию при правке пластическим изгибом, обеспечивает снижение растягивающих напряжений, повышение твердости поверхности (до 40.60%) и глубину упрочнения (до 4,5 мм), в результате чего повышается износостойкость (до 45.60%).

6. Разработанные и реализованные технические средства позволяют осуществить адаптивное управление упрочнением, отличаются простотой схемно-аппаратурного и конструктивного решения, изготовления и обслуживания, низкой стоимостью, что способствует их применению не только на специализированных РТП, но и на МТС и МТМ.

7. Происходящие при ППД в ПМП комплексные изменения структуры фазового состава и формирование эквипотенциального поля напряжений в объеме детали приводят к повышению усталостной долговечности деталей класса валов (до 40. .80%).

1. Адаптивное управление станками / Под ред. B.C. Балакшина — М.: Машиностроение, 1976: 279 с.

2. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий/ Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский М.: Наука, 1976. - 279 с.

3. Артемьев, Ю.Н. Качество ремонта и надежности машин в сельском хозяйстве / Ю.Н. АртемьевV/ Надежность и качество М.: Колос, 1981. - 239 с.

4. A.c. 166819 СССР, МКИ В24В39/00 Способ упрочнения стальных деталей и устройство для его осуществления / A.C. Таранов, Ю.А. Семенов (СССР); заявитель ЦИТТМ «Сигма». 4853890/27-1079488; заявл. 14.04.89; опубл. 26.08.91. Бюл. №30-4 с.

5. A.c. 1478668 СССР, МКИ В20 Устройство для циркуляционной обработки трубчатых изделий / Таранов A.C., Семенов Ю.А. (СССР); заявитель ЦИТТМ «Сигма». № 4125028/23-02; заявл. 30.09.86; опубл. 08.01.89. Бюл. № 48 -2 с.

6. Аскинази, Б.М. Упрочнение и восстановление деталей электромеханической обработкой / Б.М. Аскинази- JL: Машиностроение, 1977. 184 с.

7. Балтер, М.А. Упрочнение деталей машин / М.А. Балтер М.: Машиностроение, 1978. - 129 с.

8. Батищев, А.П. Восстановление деталей сельскохозяйственной ■ техники / А.П. Батищев, И.Г. Голубев, В.П. Лялякин М.: Информагротех, 1995. - 295 с.

9. П.Бобылев, A.B. Механические и технологические свойства металлов1справочник) / A.B. Бобылев М.: Металлургия, 1980. - 296 с.

10. Бернштейн, M.JI. Термомеханическая обработка металлов и сплавов / М.Л. Бернштейн // Т. 1 и 2 М.: Металлургия, 1986. - 593 с; 544 с.

11. Болтянский, В.Г. Математические методы оптимального управления / В.Г. Болтянский М.: Наука, 1971. - 408 с.

12. Бернштейн, М.Л. Структура и механические свойства металлов / М.А. Бернштейн, В.А. Займовский -М.: Металлургия, 1970. 471 с.

13. Биргер, И.А. Технологическая диагностика / И.А. Биргер М.: Машиностроение, 1978. - 240 с.

14. Боуден, Ф.П., Трение и смазка твердых тел / Ф.П. Боуден, Д. Тейлор — М.: Машиностроение, 1968. 543 с.

15. Вашкевич, Н.П. Электромагнитная техника / Н.П. Вашкевич, Н.П. Сергеев, Г.Н. Чижухин М.: Высшая школа, 1975. - 244 с.

16. Виттенберг, Ю.Р. Шероховатость поверхности и методы ее оценки / Ю.Р. Витенберг-Л.: Судостроение, 1971. 106 с.

17. Вейтцель, Е.С. Теория вероятностей / Е.С. Вейтцель М.: Наука, 1969. -576 с.

18. Виды дефектов изношенных поверхностей: Отраслевой классификатор- М.: ГОСНИТИ, 1985. 17 с.

19. Варнаков, В.В. и др. Технический сервис машин сельскохозяйственного назначения / В.В. Варнаков и др. М.: Колос, 2001. - 253 с.

20. Волков, П.Н. Ремонтопригодность машин / П.Н. Волков, А.И. Аристов -М.: Издательство Стандартов, 1971. — 72 с.

21. Демкин, Н.Б. Качество поверхности и контакт деталей / Н.Б. Демкин, Э.В. Рыжков М.: Машиностроение, 1981.-251 с.

22. Гуревич, Д.Ф. Повышение качества ремонта техники в мастерских хозяйствах / Д.Ф. Гуревич, A.A. Цырин Л.: Лениздат, 1984. - 158 с.

23. Гун, Г.Я. Теоретические основы обработки металлов давлением / Г.Я. Гун- М.: Металлургия, 1980. 456 с.

24. Дехтеринский, Л.В. Некоторые теоретические вопросы технологии ремонта машин / Л.В. Дехтеринский М.: Высшая школа, 1970. - 196 с.t

25. Кэк, A.C. Машинная томография с использованием рентгеновского излучения, радиоактивных изотопов и ультразвука / A.C. Кэк Тииэр, - 67№9. -1979.-С. 79-109.

26. ГОСТ 26170-84. Контроль разрушений. Общие технические требования.

27. Холл, М. Блок-схемы / М. Холл М.: Мир, 1976. - 210 с.

28. Гольдштейн, Я.Е. Повышение долговечности тракторных деталей / Я.Е. Гольдштейн, И .Я. Горбульский Свердловск, Машгиз, 1961. - 186 с.

29. Дехтеринский, JI.B. Статические методы оценки состояния ремфонда / JI.B. Дехтеринский, В.П. Крюков М.: ЦБНТИ Машавтостроения РСФСР, 1971.-94 с.

30. Вейбулл, В. Усталостные испытания и анализ их результатов. Пер с англ. / В. Вейбулл М.!: Машиностроение, 1964. - 216 с.

31. Демкин, Н.Б. Качество поверхности и контакт деталей машин / Н.Б. Дем-кин, Э.В. Ростов М.: Машиностроение, 1981.-241 с.

32. Демкин, Н.Б. Влияние тонких металлических покрытий на деформационные характеристики контакта сопряженных поверхностей / Н.Б. Демкин, В.М. Саватеев, П.Д. Нетягов // Надежность и долговечность деталей машин — Калинин, 1975. С. 96-105.

33. Дрозд, М.С. Определение механических свойств металла без разрушения / М.С. Дрозд М.: Металлургия, 1975. - 104 с.

34. Крагельский, И.В. Трение и износ / И.В. Крагельский М.: Машиностроение, 1968. - 260 с.

35. Канагеев, М.И. Деформационное упрочнение / М.И. Канагеев Мн.: 1980. -431 с.

36. Ютимантович, Н.Ю. Без формул о синергетике / Н:Ю: Климантович Мн.: 1986.-127 с.

37. Власов, В.М. Работоспособность упрочненных трущихся поверхностей / В.М. Власов М.: Машиностроение, 1987. - 303 с.

38. Дубинин, А.Д. Энергетика трения и износа / А.Д. Дубинин М.: Машнез, 1973.-142 с.

39. Кольский, Г.В. Волны напряжения в твердых телах / Г.В. Кольский Изд. иностранной лит., 1965. - 147 с.

40. Белов, К.П. Упругие тепловые и электрические явления в ферромагнитных материалах / К.П. Белов Госиздат техн.-теорет. литературы, 1961. -207 с.

41. Лихтман, В.И. Физико-химическая механика металлов / В.И. Лихтман, Е.Д. Щукин, П.А. Ребиндер М.: изд-во АНСССР, 1972. - 210 с.

42. Папшев, Д.Д. Упрочнение деталей обкаткой шариками / Д.Д. Папшев -М.: Машиностроение, 1968. 132 с.

43. Папшев, Д.Д. Упрочняющая технология в машиностроении (методы по-верхностоного пластического деформирования) / Д.Д. Папшев М.: Машиностроение, 1986. - 50 с.

44. Папшев, Д.Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием / Д.Д. Папшев М.: Машиностроение, 1981. -152 с.

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

46. Кудрявцев, И.В. Усталость крупных деталей машин / И.В. Кудрявцев, Н.Е. Наумченков, Н.М. Саввина-М.: Машиностроение, 1981. 234 с.

47. Пеккер, И.И. Физическое моделирование электромагнитных механизмов / И.И. Пеккер М.: Энергия, 1969. - 71 с.

48. Елизаветин, М.А. Технологическое обеспечение долговечности машин / М.А. Елизаветин, Э.А. Сатель М.: Машиностроение, 1969. - 210 с.

49. Иванова, H.A. Синергетика и фракталы в материалоповедении / H.A. Иванова, М.С. Баланин, A.C. Бунин М.: Наука, 2001. - 431 с.

50. Костецкий, Б.И. Механо-химические процессы при граничном трении / Б.И. Костецкий, М.Э. Бершадский, JI.A. Натансон М.: Наука, 1972. - 190 с.

51. Кощеев, В.Н. Процессы в зоне фрикционных контактов металлов / В.Н. Кощеев М.: Машиностроение, 1979. - 267 с.

52. Поляков, А.Л. Трение на основе самоорганизации / A.JI. Поляков, Ф.И. Рузанов М.: Наука, 1992. - 367 с.

53. Мур, Д. Основы применения трибологии / Д. Мур М.: Мир, 1978. -671 с.

54. Любарский, Г .Я. Математическое моделирование и эксперимент / Г.Я. Любарский, Р.П. Слабосщинский, 1968. 185 с.

55. Метод внутреннего трения в металловедческих исследованиях. Справочник / Под ред. М.С. Балантера, Ю.В. Пигузова М.: Металлургия, 1991. - 249 с.

56. Котрелл, А.Х. Теория дислокаций / А.Х. Котрелл М.: Наука, 1969. -317 с.

57. Андриевский, P.A. Наноматериалы: концепция и современные проблемы / P.A. Андриевский // Российский химический журнал. 2002. - T. XLVI. -№5. С. 50-58.

58. Комлогоров, В.Л. Механика обработки металлов давлением / В.Л. Комло-горов М.: Наука, 1986. - 291 с.

59. Палин, В.Е. Структурные уровни деформации твердых тел / В.Е. Палин, В.А. Лихачев, Ю.В. Гриняев Новосибирск, 1985. - 171 с.

60. Сторожев, М.В. Теория обработки металлов давлением / М.В. Сторожев, Е.А. Попов -М.: Наука, 1977. 316 с.

61. Макушок, Е.М. Массоперенос в процессах трения / Е.М. Макушок, Т.В. Калиновская, A.B. Белый Мн.: 1978. - 316 с.

62. Такер, Р.Ф. Голографический подход к проблеме энергообеспечения / Р.Ф. Такер // В мире науки №6. - 1990. - С. 66-71.

63. Онами-, М. Введение в > микромеханику / М. Онами, С. Ивасимидзе, К. Гэнка и др. М.3 1987. - 124 с.

64. Хилл, Р. Математическая теория пластичности / Р. Хилл М., 1956. -214 с.

65. Униксов, Е.П. Теория пластических деформаций / Е.П. Униксов, У. Джонсон, В.А. Колмогоров -М., 1983. 316 с.70: Тимошенко, С.П. Теория упругости / С.П. Тимошенко, Дж. Гудьер М., 1975.-287 с.

66. Томсон, Э. Механика' пластических деформаций при обработке металлов / Э. Томсон, Ч. Янг, Кобаяши М. М., 1969. - 368 с.

67. Копылов, В.И. Деформированное состояние, текстура и анизотропия свойств при пластической обработке металлов простым сдвигом / В.И. Копылов Мн.: 1989 Деп. в ВИНИТИ 11.07.89. №4597-В89.

68. Иофинов, С.С. Эксплуатация тракторов и автомобилей на транспортных работах в сельском, хозяйстве. Изд.2 перераб. и доп: / С.С. Иофинов, A.A. Цырин Л.: Колос (Ленингр. отд-ние), 1975. - 288 с.

69. Корн, Г. Справочник по математике (Для научных работников и инженеров) / Г. Корн, Т. Корн М.: Наука, 1978. - 832 с.

70. Корольков, И.В. Прогнозирование безотказности машин / И.В. Корольков, Л.И. Королькова // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -№ 11.- 1987.-С. 40-43.

71. Физико-химические процессы обработки материалов концентрированными потоками энергии. // Сб. пиф. тр. М.: Наука, 1989. - 270 с.

72. Тихонов,' A.C. Элементы физико-химической теории деформируемости сплавов / A.C. Тихонов М.: Наука, 1977. - 158 с.

73. Гуляев, Ю.Г. Математическое моделирование процессов обработки металлов давлением / Ю.Г. Гуляев Киев: Наук.думка, 1986. - 238 с.

74. Золотухин, И.В. Физические свойства аморфных металлических материалов / И.В. Золотухин М.: Металлургия, 1986. - 175 с.

75. Манохин, А.И. Аморфные сплавы / А.И. Манохин, Б.С. Митин, A.B. Вавилов М.: Металлургия, 1984. - 160 с.

76. Пластическая деформация конструкционных материалов. // Сб. ст. — М.: Наука, 1988.-271 с.

77. Ткачев, В.Н. Износ и повышение долговечности рабочих органов почвообрабатывающих машин. М.: Машиностроение, 1967. - 165 с.

78. Судзуки, К. Аморфные металлы. Пер. с яп. Е.И. Поляка / К. Судзуки М.: Металлургия, 1987. - 327 с.

79. Владимиров, В.И. Физическая природа разрушения металлов / В.И. Владимиров М.: Металлургия, 1984. - 286 с.

80. Материаловедение и технология конструкционных материалов. Под ред. B.C. Чередниченко. 5-е изд. М.: ИНФРА 2009. - 752 с.

81. Физическое металловедение: в 3 т. / Под ред. Р.У. Кана, П. Хаазена М.: Металлургия, 1987.-631 с.

82. Новиков, И.И. Дефекты кристаллического строения металлов / И.И. Новиков М.: Металлургия, 1975. - 208с.

83. Методы повышения долговечности деталей машин. Под ред. В.Н. Ткачева. М.: Машиностроение, 1981. — 271 с.

84. Шыомон; П. Диффузия; в твердых телах. Пер. с англ. Б.С. Бокштейна / П. Шыомон — М.: Металлургия, 1986. 195 с.

85. Шиняев, А.Я. Фазовые превращения, и- свойства сплавов;, при- высоком , давлении / А.Я. Шиняев М.: Наука. — 1977.

86. Хачатурян, A.F. Теория фазовых превращений и структура твердых растворов / A.F.'Хачатурян-М.: Наука; 1974. 384 с.

87. Фромм, Е. Газы и. углерод в металлах. Перевод с нем.; В.Т. Бурдева / Е. Фромм, Е. Гебхард;-Mi: Металлургия, 1984^ 71Г с.

88. Уманский, Я.С. Диффузия и образование фаз / Я.С. Уманский, Н.В. Чари-ков — М* : Московский институт сталиш сплавов, 19741 140 с.

89. Смирнов, А.А-. Теория диффузии в сплавах внедрения / A.A. Смирнов-Киев: Наукова думка, 1982. 168 с.

90. Криштал, М.А. Диффузионные процессы в железных сплавах / М.А. Криштал М.: Металлургиздат, 1963. — 278 с.

91. Алехин, В.П. Структура и физические закономерности деформации аморфных сплавов / В.П. Алехин, В.А. Хоник М.: Металлургия, 1992. - 248 с.

92. Бокштейн, Б.С. Термодинамика и кинетика диффузии в твердых телах / Б.С. Бокштейн М.: Металлургия, 1974. - 280 с.

93. Брик, В.Б. Диффузия и фазовые превращения в металлах и сплавах / В.Б. Брик Киев: Наукова думка, 1985. - 232 с.

94. Криштал, М.А. Многокомпонентная диффузия в металлах / М.А. Криштал, А.И. Волков — М.: Металлургия, 1985. 177 с.106: Любов; Б.Я. Кинетическая- теория фазовых превращений / Б.Я. Любов— М:: Металлургия, 1969. -263 с.

95. Максимович, F.1 \ Прочность деформированных металлов /F.F. Максимович, Е.М. Лютый,. С.В. Нагирныш— Киев: Наукова думка,. 1976. — 272 с.

96. Павлов, В.А. Физические основы холодной деформации ОУК металлов / В;А. Павлов -М.: Наука, 1978: -207 с.

97. Микмеев, П.Г. Анизотропия механических свойств металлов / Ш7. Микмеев; Я;Б: Фридман М;:: Металлургия; 1986. - 215 с.

98. ПО. Фелтам, П. Деформация и прочность металлов; Пер.с.англ. Н.З. Перцов-ский /И.; Фелтам -М;: Металлургия, 1968. 117 с.

99. Унификация методов испытаний металлов на трещиносгойкость // Сб. ст. М.: Издательство стандартов, 1982. - 84 с.

100. Трощенко; В:Т. Усталость и неупругость металлов / В.Т. Трощенко Киев: Паукова думка. 1979.— 174 с.

101. Роль дислокаций в упрочнении и разрушении металлов — М.: Нефгаз, 1965.- 178 с.

102. Попов, К.В. Динамическое деформационное старение металлов' и хрупкость водородного типа / К.В. Попов — Новосибирск: Наука.

103. Манасевич, А.Д. Физические основы напряженного состояния ^прочности.металлов / А.Д. Манасевич Москва-Киев: Машгиз, 1962. - 198 с.

104. Савицкий, Е.М; Электрические и эмиссионные свойства сплавов / Е.М. Савицкий, И.В. Буров М.: Наука, 1978. - 294 с.

105. Лухвич, A.A. Влияние дефектов на электрические свойства металлов / A.A. Лухвич — Минск: Наука и техника, 1976. 95 с.

106. Лесник, A.F. Наведенная магнитная анизотропия / A.F. Лесник — Киев: Наукова думка, 1973. 163 с.

107. Конверистый, Ю.К. Физико-химические основы создания аморфных металлических сплавов / Ю.К. Конверистый М.: Наука, 1983. - 145 с.

108. Любарский, И.М. Металло-физика трения / И.М. Любарский — М.: Металлургия, 1976. 176 с.

109. Дзугутов, М:Я. Пластичность и деформируемость высоколегированных сплавов / М.Я. Дзугутов М.: Металлургия, 1990. - 301 с.

110. Ремонт машин и технология металлов // Сб. статей М.: МИНСП, 1978. -91с.

111. Ремонт машин и технология металлов // Сб. статей М.: МИНСП, 1976. - 103 с:1.24. Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов. Справочное пособие Т.1. Под ред. А.Т. Туманова. М.: Машиностроение, 1979. 552 с.

112. Вишняков, Я.Д. Управление остаточными напряжениями в металлах и сплавах / Я.Д. Вишняков, В.Д. Пискарев — М.: Металлургия, 1989. — 252 с.

113. Герцрикен, Д.С. Импульсная обработка и массоперенос в металлах при низких температурах / Д.С. Герцрикен Киев: Наукова думка, 1995. - 203 с.

114. Можаровский, Н.С. Упругопластическое деформирование и разрушение материалов при нестационарных силовых и тепловых воздействиях /Н.С. Можаровский, Е.С. Антапов Киев: Высшая школа, 1985. - 139 с.

115. Романов, В.В. Влияние коррозионной среды на циклическую прочность металлов / В.В. Романов М.: Наука, 1969. - 219 с.

116. Яковлев, П.Я. Определение углерода в металлах / П.Я. Яковлев М.: Металлургия, 1972 - 288 с.

117. Трощенко, В.Г. Циклические деформации и усталость металлов / В.Г. Трощенко, Л.А. Хамада, В.В. Покровский Киев: Наукова думка, 1985. -216 с.

118. Михеев, М.Н. Магнитные методы структурного анализа и нераз контроля / М.Н. Михеев Э:С. Горкунов, М:: Наука, 1993. - 250 с.

119. Кудрин; А.Б. Голография и деформация металлов / А.Б. Кудрин М.: Металлургия, 1982. - 151 с.

120. Ковалев, А.И1 Современные методы исследования; поверхности металлов и сплавов / Л.И. Ковалев, Г.В. Щебердинский М.: Металлургия, 1989: - 190 с.

121. Бородкина, М.М. Рентгенографический анализ текстуры металлов? и сплавов / М.М. Бородкина; Э.М. Спектор- М.: Металлургия, 1981. 271 с.

122. Соколов, Л;Д. Дефекты кристаллической структуры и свойствашеталлов и сплавов•/ Л:Д^Соколов, ВШ1 Дубинский-Горький: ГПИу 1983. 80 с.

123. Предводителев;, А;А. Дислокацииш,точечные дефекты; в:гексагональных металлах / А.А. Предводителев, О.А. Троицкий М.: Атомиздат, 1973. -201с. ' .

124. Утевский; Л.М. Дислокационная электронная микроскопия в металловедении / Л.М: Утевский М.: Металлургия, 1973. - 583 с.

125. Розенфельд, И.П. Ускоренные методы коррозионных испытаний металлов (Теория и; практика) / И.П. Розенфельд, К.А. Жиганова М;:Металлур-гия, 1966.-347 с.