автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение качества и эксплуатационных свойств деталей типа "ВАД" комбинированной электромеханической обработкой

комитет Российской Федерация по долам науки и внсшеП сколы

7 г • •" ■ 1 ■■ р -

Бряксий ордега "Знак почота" инотптут трапопортного мапшгострориия

На правах рукописи УДК 620Л0.БЗЭ

ШЗЗЮКИЯ Вадим Станиславович /у/^/

ПОЕШНИБ КАЧЕСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ДЕТАЛЕН ТИПА "ВАЛ" КОМБИНИРОВАННОЙ

алшгашаничбскои обработкой

Специальность - 05.02,08 "Технологи мааиноотроотшя"

Автореферат дкссортачи! на соясгонло учено.'! стопит к-лгалатп тоэтспосклт наук

Гртиск ПГ'З

Работа выполнена в научно-техническом комплексе "Институт сверхтверд их материалов им, В.Н.Бакуля" АН Украины,

г. Киеа

Научный руководитель

Заслуженный деятель наука и техники Российской Федерации, доктор технических наук, профессор Ргиов З.В.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, доцент В.П.С-едоров кандидат технических наук, доцент В.Ф.Лабунец

Ведущая организация

Киевское станкостроительное производственное объединение станков и автоматов im.A.M.Горького

llz.

1993 г. в

Защита соотоится на заседании специализированного Совета К 063.28.01 в Брянской ордена "Знак почета1' институте тралопорткэго ыаашостроэния по адресу: 241035, Брянск-035, Бульвар им. 50-летия Октября, 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Брянского ордена "Знак Почета" института транспортного машиностроения.

Ваш отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просим направить по указанному адресу.

Автореферат разослан

21/ и —7 »»

1993 г.

Учетгй секретарь специализированного совета канд.техн.наук, доцент^^^^L/ А.Е.Степхков

л

- I -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Работа посвящена повышают качества я эксплуатационных свойств деталей типа "вал", работающих в условиях поведенного фреттинг-износа и фреттинг-усталоотного разрушения.

Одним из распространенных узлов троаля в машинах и механизмах является неподвижное соединение вала о кольцом подшипника, из-за нарушения которого, в основном из-за фреттинг-коррозии, в 80 % вали п оси выходят из строя. При этом 7 АО % восстанавливаемых валов износ посадочной поверхности но превышает 0,05 ш и только у 10 % износ более 0,4 мм.

Экономичнш и технологичным способом упрочнения и восстановления поверхностей деталей типа "вал", работающих в условиях, приводящее к износу кснее 0,003 % от их диаметра -Ы), является электромеханическая обработка (ЗЛО). Однако широкому распространенна в промышленности процесса Э<Ю препятствует недостаточно высокая стойсость применяемых инструментов и не всех'да удовлетво-рптольная степень упрочнения поверхностного слоя деталей, определяемая технологическими условиями обработки (рожимы обработки, материал детали и инструмента, их геометрические параметры, технологическая среда). В процессе работы инструмент со временем взмаливается, что приводит к изменению показателей качества поверхностного слоя по длине обработки и к дестабилизации эксплуатационных свойств упрочняв.-,шх деталей. В связи с изложенным, исследования, направленные на изысканно путей, связанных с разработкой прогрессивных схем и способов упрочнения, позволяющих расширить технологические возможности ЗДО, обеспечив повышение эксплуатационных свойств обрабатывае;лвс деталей, являются актуальными.

Поль работы. Повышение качества и эксплуатационных свойств деталей типа "вал" комбинированной электромеханической обработкой на основе изучения закономерностей процесса формирования упрочненного поверхностного слоя при совмещении контагстно-электро-"репиокнего легирования композиционными материалами и электромеханического воздействия с учотом физико-химии контактного взаи-м-дсЯспия инструментального и обрабатываемого материалов.

Наушзя новизна. На базе основных посылок теории износа с:'_"Ы!эгочш:х сг.ольэяаих контактов теоретически предсказано и экс-:1ер;:\:снтал1.;!0 подтверждено положонио о характере возможного мае-

- 2 - '

оопэренооа материала инструмента (И) в процесса 3-Ю на обрабатываемую поверхность стальных деталей (Л) в зависимости от уровня его термосилового взаимодействия с упрочняемой поверхностью. При етом установлено, что уровень тормосилового взаимодействия определяет наличие трех условных зон формирования покрытий (1-я образование покрытий за счет протекания в зоне контакта инстру!,¡опт-деталь СИ—Д) электроискровых процессов, обеспечивалцих создание необходимых условий локального переноса материала легирующего инструмента на обрабатываемую поверхность; 2-я формирование покрытий за счет контактно-электроэрозионннх процессов л зона контакта пара И—Д; 3-я область гетерогенного и нерагломзрного массоперено-са материала покрытия за счет интенсификации процесса адгсзионно-го схватывания контактирующей парк И-Д б условиях высоких давлений и температур), что дело возможность определить диапазон изменения рояишв обработки, обеспечивающих качественное формирование покрытий. Комплексный анализ полученных розультатов позволил изыскать пути для расширения технологических возможностей ЗМО и повы-азния э$фективности упрочнения деталой типа "вал" на основе совмещения в схема обработки процессов электромеханического упрочнения о контактно-влектроэрозиоюшм легированием композиционными материалами. Это достигается введением в схсму ЗЛО допол1штельно легкруидего ролика и созданием соответствующих технологических условий его работы, при этом реализуется процесс комбинированной электромеханической обработки (КЗ.Ю) /5/.

Практическая ценность. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработан и внедрен в производство на базе 9М0 новый высокоэффективный процесс КЭМО деталей типа "вал", а также разработаны соответствующие рекомендации по выбору материалов роликов для данного процесса обработки. Получены регрессионные зависимости параметров качества и эксплуатационных свойств упрочнеш1ых деталей от технологических условий реализации процесса КШО, которые могут быть использованы при разработке "технологических процессов восстановления малоизкошенных поверхностей (износ до 0,2 мм) и упрочнения новых с цель,л повышения их 8ксплуатаци0!шых свойств. Еатаым практическим результатом да1шюс исследований является разработка штженерно-конотрухторской документации на установку для КЭМО деталей типа "вал" с доведением -ее до промышленного образца.

Реализация результатов работы. Разработанный технологический

процесс КЗЫО проход испытания и виодран в производство на реыснт-но-мохашгчосксЛ базе Сгаралского РУШИЛ, Киевском заводе горэлект-ротранспорта ш. Ф.Э.Лзортшского, что позволяю в 1,5-2 раза сократить потребность в запчастях при одновремешюм увеличении нх долговечности в 1,4-1,8 роза.

Автор запоздает:

1. Сизнч о с кую модель, качественно опредолящую закономерности износа инструмента при У,10.

2. РазработанньгЛ на базо 3>Ю высокоэффективный технологический процесс комбинированной электромеханической обработки (КЭМО) деталей типа "вал" вращающимися роликами, один из которых легирующий, а второй выглативаиций, диаметрально расположенный относительно первого.

3. Расчотно-эксперпмоитальную методику опродоления исходна технологически;: условий, обсспочиваздих качественное формирование ' твердосплавных покрытий на упрочняемых поверхностях при Х'ЗАО.

4. Математические моделл, устанавливающие связь технологических условий реализации процесса КЭМО с показателями качества и эксплуатационными свойствами обработанных поверхностей.

5. Оригинальные сродства технологического оснпщемш процесса "КЗЛО, обеспечиванию возможность управления эксплуатационными

свойствами обрабатываемых изделий.

6. Рекомендации по технологическому обеспечению гкеплуатаци-окннх сеойств упрочняемых деталей а выбору материала инструментов для КсГЮ.

Апг.о*ация работ;;. Основные положения и результаты работы докладывались, обсуждались и была одобрены на Всесоюзной нпучно-тсх-няческой конференции "Интенсификация производства и повышение качества изделий поверхностным пластическим деформированием", Тольятти, 1989 г.; 13-16-й международных конференциях молодых ученых и " специалистов, Клоп, ПС'Л АН УССР, 1988-1991 гг.; научно-технических семинарах в республиканских домах ШТП, Киев, 1907-1989 гг., Ленинград, 1960 г.; научно-тохнических семинарах.отдела "Технологического управления качеством обработки поверхностей", Киев, ИСМ Ш УСГ,?, 1387-1993 гг.

Публикации. Сенсшюо содержание диссертации опубликовано в Т5 П'-ччттд: работах, в тем числе 2 кзобрптзииях.

Стгу'-.туза и обг^м работы. Дисссртация состоит га введения, ссстп гл"Т;, выводов, списка латературн и приложений. Со-

.тртлт 1ЬС ст^няц ч'иснноиисното текста, 50 рпоупко» и 15 таблиц

- 4 - ь

описок литературы из 116 наименований. Прилояоная включают программы расчета на персональных компьютерах 1Ш РС АТ/ХТ, акты внедрения разработок на промышленных предприятиях.

СОДЕРШШ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, ее научная и практическая значимость, сформулированы основ-1 иыэ положения, выносимые автором на защиту. -

Б первой главе просадок комплексный анализ существующих основных методов упрочнения деталей типа "вал", отмечены их преимущества и недостатки. Наряду с этил показан с. перспективность применения для этих целей 3.10.

Усилиями создателя метода Б.М.Аскинази, а также Э.В.Рыкова, В.И.Аверчонкова, В.Н.&одорова, О.А.Горленко, В.П.Пономарева,

A.Ф.Брачшоса, А.В.ГУрьева, Й.Д.Александрова, В.О.Надольского,

B.В.Балихнна, С.С.Маркаускаса, Г.В.Маловечко, В.В.Тарасова, Ю.Н.Гончаренко и др. созданы -тооретичеааю осноеы и принципы практического применения 3.50.

Степень упрочнения деталей при ЭМО, т.е. эффективность ее применения, при всех остальных равных условиях обработка, определяется удельной величиной теплового и силового воздействия на обрабатываемую поверхность. Ужесточение режимов упрочнения снинаот стойкость применяемого инструмента за счет интенсификации в зоне контакта пары и-Д физико-химических процессов. В этих условиях работы, сглакивая микронеровности и упрочняя поверхность детали, инструментальный материал изнашивается, изменяя свойства поверхностного слоя детали по длине обработки. Следовательно, одним из основных вопросов, определяющих эффективность 3,10, является стойкость применяемого инструмента, которая определяется технологическими условиями процесса ЕЫО: режимами обработки, парой И-Д, исходной шероховатостью упрочняемой, поверхности и внешней средой. Это положение подтверждается анализом научных публикаций, посвящен--ных вопросу стойкости шструмента при ЗЛО.

В связи с этим, исследования, направленные на установление качественной взаимосвязи работоспособности инструмента прп ЭМО с технологическими условиями обработка!, определяющими уровень к интенсивность протекания в зоно контакта И-Д физико-химических процессов и изыскание возможностей управления ими в зависимости от требуемой функции цели, представляют научный и практический интерес. Решенпа связанных с этим задач позволит расширить техно-

.логические позмо.тности и повысить эйоктнвность данного метода упрочнения.

Для достияония поставлешюй в работе доли необходимо было решить следующие задачи:

1. Разработать <Jизичоскую модель, качественно опродоллвдуто закономерности износа инструмента при U.I0.

2. Изыскать возмоглость повшоиил э'Иектшшости ЭГ.Ю на основе совмещения d схема обработал дьух процессов: легирования ц электро-' механического упрочнонил с вигла-итапиом, росишзуомих в виде ГЛ.'О. Обосновать выбор материалов инструмента для КОМО.

3. Устшювить осног.нцо закономерности Яормиропанпя покрытий из материала логируздего рол:п:а при КОМО.

4. Разработать расчстно-зкспериментальную методику определения исходных технологических условий, обос:юч:та:х1их качествснноо iop-мкроганне покрытий при задам змей производительности их нанесония,

5. Определить степень влияния тохнелогичоешк параметров про-цосса К3.!0 на показатели качостьа и эксплуатшшотше свойства деталей.

6. Получать математические модели, устанавливающие связь технологических параметров процесса КМ.Ю с показателя?.!!! качества и эксплуатационными свойствами упрочненных деталей. Произвести оценку эффективности разработанного процесса КЗ,!0 доталей типа "вал".

7. Провести опытно-промттзннуз проверку и внедрение результатов исследований в производство.

Во второй главе обоснованы прогршлла и условия экспериментальных исследований. При проведении комплексных исследований по модификации процесса ЭМО в работе были использованы: источник питания переменного тска на Сазе пони-талпого трансформатора с выходными характеристиками V = '¿-rG D ;i 1 - 2C0rI2CG А; источник питания постоянного тока типа EAKT-I6G0-IÜ/6; вольтметры В7-34; В7-35; осипл-. логра£ CI-IOI; миллитесламетр Ф4354Д.

Эксперименты проводились на цилиндрических образцах из сталей 3; 45; У8Л с нару.тиым диаметром 45 мм п шириной 15 мм. Для усталстленяя работоспособности инструмента при ШО использовали 7'срд:::!лалнь'0 ролики марок TI5Ä6, ТТУОКЭ, Т30К4, T3QK4+Ti/V, ВК8, ТЗСг'A+TiC, ЬКб-СМ, БлО+ТаЛ«, ¡2Ш6, IliTIG+TiC, nme+TiC+TS-TiCM, ВлБ+Ti//. К.'Ш5-Р, 1ШИ5-ПР, КХН28-ПР, БН20, И1К20, ВНК20-Г2, ГП.Х-Г-с, 51КХ-Г2, ВНХ30-Г4 с наружным диаметром 50 мм и шириной 15 :.v.. У.г.п измерения температур применяли термохимический индикатор позголявпж! фиксировать распредоленио температур-

кого поля в поверхностном слое образцов с точностью до 50 к. Исследование качества упрочнегшьсх поверхностей сводилось к оценка шероховатости, мшсротвьрдости и их триботехнических свойств. Шероховатость поверхности образцов определялась на. профилографе-про-фшюметро - 201 конструкции "Калибр", шароскопе ШС-П, микротвер-дооть - на полуавтоматическом приборе "Микрон-Об" на базе микротвердомера ШТ-3. Мякорение и оценку абсолютной величины изменения иапунного диаметра образцов, упрочненных КЗ.Ю, поело их охлаждения до температуры окрукалаей среды производили микрометром со шкалой 25-50 м:м и с точностью 0,005 мм. При мшсрорентгеноспектраль-иои анализе и металлографических исследованиях микрошлифов обработанных образцов соответственно использовал;: микроскоп-микроанализатор " Can;scan~4PV". дксперсионно-энергетический.снектроматр "IIS" и металлографический микроскоп "/¡ecphot-2i"• С использованием стан дартних методик были проведены сравнительные исследования упрочнен Пых образцов на износостойкость, фроттинго-стойкость, усталостную и фреттикг-усталостную прочность, а такие-произведен трибоспектра-льный анализ обработанных поверхностей. В работе применялись одно-ц мкогофакторные исследования с использованием теории планирования экспериментов. Полученные результаты подвергались обработке методами математической статистики с привлечением вычислительной техники на базе персональных компьютеров Ш.1 PC АТДТ.

В третьей глава проведены теоретико-экспериментальные исследования по разработке физической модели, качественно определяющей закономерности износа и масоопероноса применяемого при ЗЛО инструмента в зависимости от технологических условий проведения процесса упрочнения.

В основу научного метода теоретических исследований при разработке физической модели массопереноса был положен системный подход при рассмотрении и ачалиэе основных полокэпий теории износа сильноточных скользящих контактов нестационарных процессов применительно к условиям ЗЕЛО. При атом на характер контакта инструмента с обрабатываемой деталью накладывались следующие ограничения:

- контактирование двух полубесконечных тел, одно из которых • - инструмент (ролик), а второе - обрабатываемая деталь (образец), рассматривалось для случая пластического контакта в пределах шероховатого слоя;

- контактное взаимодействие пары И-Д рассматривалось в статике.

Spat«

Схема контактного взаимодействия шютрумонта с обрабатываемой деталью модолировалась л-м набором пар цилиндрических ступон-чатых стерлней, имитирущих фактический контакт системы И-Д в фиксированный момент вромош; (рис._1). С учетом изложенного и в результате анатиза схем распределения плотности токовых линий в зоне контакта пары И-Д для случая применения при ЕМО переменного ллп постоянного тока соответственно были получены зависимости, качественно оцениващиэ вели'ш.у суммарной электродинамической силы отталкивания на микро- и макроурсьнях, действуодей на I -п мик-ропэровность в система контакта И-Д при прохождении через Нее тока величиной ]:

Пл.э*

-т-4

Рис. I. Схема контактного взаимодействия инструмента с обрабатываемой дета-лья, ¡котирующая на микроуровне Фактический контакт пары И-Д и распределение тског.их линий в фиксированный момент времени при Li<10.

с<и. м. i Sip.r-t.t

(I)

{2}

SocMM.i» S<pni, Sni, Scp.S, S><.*, к -соответственно глощадь осног.анкя и фактическая площадь контакта i -й пары микронеровностей, ниодсися в контакте, номинальная и Фактическая ."-or.aru: прегодяплх областей для случая применения переменного тока, немтнздькал :: фактическая площади контакта системы И-Д при :UQ; к - коэ^фшшепт, учлт'лзазщпй неравномерность распределения переменного то;:а по длине контакта снстзмы И-Д при 3.!0 за счет скин-э^;е:<та; У - вел;:ч;ша тока; п* , п - соответственно число микронероЕкостей, определяемых исходя из ноьешальной площади контакта для случая прнме;:о!Ц1л постоянного тока, и число микроне рзгнсстей, опроделяеи;х с учетом но:г»шальной площади проводя-пой о Сласти для случая применения переменного тока.

Результаты теоретических исследований бати подтверждены экспериментально, что послу:ыию основанием для выбора источника пи-

^•-7.55

тания постоянного тока для проведения дальнейших исслвдовайий. При практическом опроделошш характера нормирования покрытий на обрабатываемых поверхностях при изменении технологических условий уирочнонил Ото установлоно, что зависимость толщины легированного слоя имоот эксг тремальный В1Щ (рис. 2), а харак-тор массопороноса, определяющий качост-ео унрочнешш, с точки зрения сплошности легированной поверхности, можно квалифицировать ро трем условным зона,!.

Зона I локального массопероноса характеризуется как область возможного взаимного переноса конт актирующих материалов за счет электроискровых процессов, иыещих мосто при разрыве

контакта микронеровкостей в момент их расхождения в процессе обработки. Для условий контакта пары И-Д в первой зоне справедливо неравенство 5м»5<р. При этом перенос материала ролика на обрабатываемую поверхность будет осуществляться при выполнении соотношения (3), являющегося необходимым условием реализации классического процесса электроискрового легирования:

[[С,-Рп ■Л»-(Т*-Т"))/(с/1,р■Мр/ТпГ- ТгГ)}]> <' ' (3)

¿0 £0 '60 70 ¡0 $о ГООРар.И

Рис. 2, Зависимость абсолютной величины измонешш диаметра обрабатываемой детали и характера формирования композиционных покрытий от технологических параметров процесса упрочнения.

• где Сл.р, Сд, Рл.р>Рд> Дл.р> Ла> Тщ> ~ удель-

ная теплоемкость, плотность, теплопроводность, температура плавления и хладноломкости соответственно для легирующего инструмента и обрабатываемой детали.

Зона П относительно высокой сплошности (до 95 %) легированного слоя, формируемого за счет преимущественно контактно-электро-эррозионных процессов, протекающих б пределах контакта деформированных микронеровностей пары И-Д при прохождении через них тока.

Пра этом условие контакта виратается неравенством S» * Ьф .

Зона Ш локального, гетерогенного и неравномерного формирова-шш на упрочняемо!! поверхности покрытия. При этом градиент массо-переноса контактирующих материалов определяется соотношением величин когсзиошшх связей контактирующих материалов и их адгезионным взаимодействием, интенсификация которого происходит при увеличении удельных контактных давлений и температур при ужесточении Родион К3,!0. Для данного случая условие контакта снствш И-Д определяется как

eirrv Sa--(4)

Ь Sqi-° 3 <?

Установленная закономерность характера массопереноса материала И (ролика) типов FJQU5-P и ВНК20-Г2, отобранных по результатам стойхостнкх испытаний, позволила разработать расчетно-эксперимен-тальиую методику определения исходных технологических условий, обеспечивающих качественную реализацию процесса легирования обрабатываемых поверхностей материалом легирукщего инструмента (ЛИ), введенного в схему S.iO. Выходными параметрами данной методики, для которой разработана универсальная программа расчета на •персональных компьютерах, являются расчетные значения выходного напряжения Ц,^ п величина общего электросопротивления установки i?^:

(УБЫХ M^mTI^),Bt (5)

«общ +«ЕН +«В.р - д +*л.р -Д» 015 ' (6) ■

где Rд, ЙЕН, ;?в,р_д» /?л.р-д " соответственно активное электричео-коа сопротивление обрабатываемой детали, электросопротивление внешней цепи электрической части установки и активные электрические сопротивления систем выглаживающий инструмент-деталь (ВИ-Д) и ЛИ-Д, включающих в себя электросопротивление роликов и-сопротивление переходной зоны контакта рассматриваемой пары; (?

- коэффициенты, учитывающие распределение выделяемой энергии в энергосистеме пары ЛИ-Д в зависимости от тешюфпзичеоккх свойств контактирующих материалов:

До вычисленным значениям Jmv: я 1/БЫХ о использованием экспериментально полученной зависимости Увкх~ ^л.р'^вых' определяется величина усилия прижила ЛИ к обрабатываемой детали Рл_р. Если при этом значение Рд„ на попадает в зону Я, которая обеспечивает ка-

- 10 - < '

чеотшшую реализацию процесса-легирования, то отыечегшая вше процедура вычисления Рл _ повторяется при значении = +0,5

до вш10л219кпя условия (5).

На основа порченных результатов предварительных исследований

0 целью расширения технологических возможностей и повышения эффективности процесса 3.10 нала; была разработана новая кснструкторско-тохвологическая схема улрочняоцей обработки, которая позволяет совместить процесс электромеханического упрочнения с одновременным легированием обрабатываемых поверхностей композиционными материалами за очет введения в базовую ехш.у а<!0 легпруотего ролика и создания необходимых у слови;; для ого работы, ре&тизуя таким образом процесс комбиннровашой элзкгромсхажгчаской обработки /5/. Принципиальная схема КЯйО представлена ка рис. 3. Результаты стойхосткых испытаний твердосплавных роликов при ЗЛО позволили отобрать и рекомендовать для КЗ.Ю слоду»-сдо марки композиционных материалов: для изготовления лагару»-сих реликев - материалы типа :1лНГ5-?, К1Ш5-ПР, Ы£-20-Г2, кмевдпе по отношению к сплаву П5К6, стойкость которого была яракятя за единицу, Солее низкие коэффициента тепло- и температуропроводности; для изготовления выглати- '

кагг.их ролихсэ - иате-Рио. Принципиальная схема установки для р2а.ь> _сста_

1 - токарный патрон; 2 - обрабат:сйасмпл а е- точно х-1,со;.::е коэ;<;г.-

таль; 3 - силовые пины; 4 - логяругсзЯ , -......

отрумент (ролик); 5 - инглаяивалций из;стру- " л

мент (ролик); 6 - система охлаждения; 7 - псратуролрсг-однссти,

питания; 8 - центр задней Сабки с П0Г(,~е;шсЯ

виях высоких давлений и температур типа :Ш16, в;£ с тош:и:я (до

5 мхм) покрыт шплт на рабочей поверхности инструмента та карбгла г

нитрида титана и их композициями, обладапци.и Солее высокой стойкостью, чем сплав Т15КС.

ф

м о

а о о

. «

■о

о

й ё

о >ё< т

И X

& I

С О

« ^

й о

и п

о в

Ч °

сЗ м

- II -

Результаты исследований по определению степени влияния параметров процесса К'Д.Ю на показатели качества и шсстиуатационныо свойства упрочнешшх образцов позволили получить уравнения регрессии, связывавдиа их в функциональную зависимость, статистический анализ которых показал, что последние являются на адекватными, но имею? информативный характер.

С целью прогнозирования и управлетй процессом КЗ.Ю были получены математгпоскио мололи, уотанадлива-ощио связь технологически* параметров процесса с по:сазателяш качества упрочненных поверхностей и та эксплуатационными свойствами. Дшпгае модели были получены после машинной обработки результатов активных экспериментов, проведенных по плану типа 41-36.2^//27, при использовании основных положений рьгрюспотгсго и ддслерсиошгаго анализов. Статистический ач?лпз математических моделей показал, что в со они являются информативна® и адекватными и могут быть использованы для практического применения. Совместная оптимизация моделей позволила получить диапазон изменения тохкэлогических условнй процесса КЗ,10, одновременно обеспечивающих мпшиалькне величины интенсивности износа.упрочнешюй поверхности, шероховатости, каксп,:алыша зниченнл ШЕкротвердости и абсолютного изменения диаметра упрочнешшх дзтаяэй (см. таблщу).

В четвертой„главе представлены результаты исследований поверхностного слоя образцов после "йнО методами рентгекоспоктрального, трибоспект-рашюго и металлографического анализов. Металлографическими исследованиями было уотаковлено, что в общем виде поверхностный слой состоит из трех участков: легированного элементами, входящими в состав соответственно применяемого при КаМО ЛИ; тер!,!ического влияния - фазового превращения стали (переходный); исходной структуры и фазового состава обрабатываемого материала. Рент-геноспектральные исследования позволили установить, что ужесточение режимов обработки приводит к увеличению переходного участка и зоны взаимг-

ш

Ь

"и

е

-А Л

+ + со аз

а

«а1 о о

ю га

т ю

1«?

см ^

СП

<.1 СО

7 е?

о с%?

* »

о а

ю со

из 1Л

? ?

сч ю

о о

о о

1.0 о о

о о

Ю Й *?

о а ю ю ю о

диффузии между элементами логировшшого слоя к обрабатываемым :.:а- , терпалом.

Оцога<а однородности напря-онно-де*{ормиро!.-анного состогапш поверхностного слоя угтрочлошплс образцов производилась с использованном трибоспектрального анализа. С учетом характера распродолония фалово- и амплитудиочастотшя характеристик а так*, о

функции когерентности , полученных при расз.'Лровке соотвот-ствуших трибограмм, См сделан вывод, что наилучшими антн;рикци-онныг.ш свойствами обладает оерззцы, легированные материалом ВИК20-Г2. Это сило подтверждено эксллуа.'ацисшпг.и испытаниями (гл.5).

В пятой главе приведены сведения о результатах испытаний и сравнительной оценки эксплуатациошпд свойств (износостойкости, фраттингостойкосги, коррозионной стойкости, усталостной п фрет-тилг-усталосткой прочности) образцов, упрочнешшх КУЯ), 3.10, электроискровым легированном (Э/Л) и ЭШ+ЭЕ.'.О. Обработку образцов, предназначенных для проведения сравнительных эксплуатационных гепыта-ниЯ, производили на режимах, близких к оптимальным, значения которых были определены на ос ново предварительно нолучзнкой априорной информации. При всех видах э г с плу ат ац по 1 ш ых испытаний каг-т-ч^'.о результаты показали образцы, упрочненные КЭС<10. В частности, по итога).; сравнительных усталостных испытаний бил1; установлено, что в условиях "чистой" усталости и фреттшт-усталости предал вынссли-вости образцов поело К ЗЛО с использованием лептругсего материала Д.! КХН15-Р вызо, чем у. образцов, упрочне!шых по схема С-И'+З^О, "соответственно в 1,21 и 1,14 раза при увеличении долговечности в 2,5 и 2 раза. При использовании в качестве Ш сплава типа Е£\2С-Г2 предел выносливости упрочненных образцов в услогиях "чистой" усталости и 1]рет1инг-усталости, как показали результаты испытаний, соответственно в 1,13 и 1,6 раза ви~е, чем у образцов, упрочкожых КЗЛО с использованном Л! типа КХН15-Р. долговечность при этом соответственно увеличилась в 2 и 3 раза. В то яе ьромя коррозионная стойкость образцов, упрочненных с использованием ."! типа К."Ш5-Р, в 2 и 3 раза выше, чем при использовании «¿1 типа Е]и'.сС-Г2, г. г. 7 и 9 раз выше, чем у образцов после 3.!0, соответственно для кислых и нейтральных сред. Результаты испытаний на износостойкость показали, что в 2 раза меныкиы износом обладают образцы, упрочненк-.-о КЭШ с пршонекпем Л,1 типа В21К20-Г2, чем КХН15-Р, при одногромон-ном уменьшении коэффициента трения первых в 1,5 рг.ла.

3 шестой главе представлены сведения о шадрокии резра'стан-

кого технояогичэокого процеосаКЗЮ в уоловия Киевского взвода горелектротраиопорта ем. Ф.Э.Дзержанокого для упрочнения посадочных ыео? под подшипники качения осой колесных пар, а также посадочных мест левых я правых цапф трамвайных загонов Т-3 (производство ЧССР). Кроме этого* указывается, что промышленная установка для КЗ,Ю о соответствующим технологическим процеооом упрочнения деталей типа "вал" внедрена также в условиях реыонтно-эксплуатаци-онной базы РУМШШ (г.Сызрань), обслуживающей нефтепровод "Дружба". Показаны перспективы дальнейшего развития процесса КЕМ) о точки зрения определения новых возможностей для дальнейшего повышения эксплуатационных свойств деталей машин, в частности, деталей типа "вал".

(ЕЩЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основании положений теорий износа сильноточных скользящих электрических контактов создана физическая модель, на качественном уровне отражающая процесс возможного массопереноса материала применяемого при ШО инструмента на обрабатываемую поверхность. Определена возможность технологического управления данным процессом обработки с цэльы формирования защитных покрытий на упрочняемых певерхнбетях деталей типа "вал".

2. разработана методика выбора условий реализации процесса формирования покрытий. При этом показано, что величина области 1 качественного формирования покрытий определяется фактической площадью контакта пары И-Д, ее физико-мехакичоскт.ш и теплофязичрскп-ми параметрами составляющих материалов, величиной падения напр^<о-ния в зоне контактного перехода И-Д.

3. На основании проведения комплексных теоретико-экспериментальных исследований разработан новый технологический процеос, реализуемый в виде комбинированной электромеханической обработки, совмещающий процессы контачтно-электроэрозионного нанесения защитных покрытий и электромеханической обработки и обеспечивающий окончательное формирование свойств упрочненного слоя, что позволило повысить эффективность ЭМО и расширить ее технологические возмо:хности.

4. Проведено исследование влияния параметров процесса КЗ.Ю на состояние поверхностного слоя сформированного покрытия. Установлено, что наибольшее влияние на шероховатость обработанной поверхности покрытий оказывают материал легирующего ролика, вели-

чина усилия прижима выглаяиваотего ролика, обрабатываемый Матери- ' ал, а величина млкротвердостп определяется гас совместным влиянием и материалом легирупцего инструмента.

5. Разработаны статистические модели регрессии условий КЭМО на параметры состояния поверхностного слоя и интенсивность износа изделиС с защитным покрытием, что позволило провести многокритериальную оптимизация процесса упрочнения деталей типа "вал".

6. Установлено, что для повышения износостойкости деталей целесообразно использовать в качестве материала легирупдвго инструмента при КЗ.Ю композиционный материал типа В11К20-Г2, обеспечивавший скорость изнашивания деталей не более 2-10"^ г/ч, а для повыиения коррозионной стойкости деталей - композиционный материал типа KXHI5-P, обеспочиващий потергз веса в условиях коррозии нз более 2,5-Ю-^ п 1,8'Ю-4 г соответственно для кислых а нейтральных срод, что в 7 и 9 раз меньшо, чем у дэталей, упрочненных 3J0.

7. Результаты разработки внодрены в промышленность, что позволило в 1,5-2 раза сократить потребность в запчастях при одновременном увеличении их долговечности в 1,4-1,8 раза.

Основные положения диссертации опубликовали в слодуших работах:

1. Рыяюв Э.В., Ялтинский B.C., Гончаренко D.H. Исследование поверхностного слоя после электромеханической обработки // ion. в ВИНИТИ 11.07.69, Ü 4577-В89.

2. Рыжов Э.В., Лгсдгяюкий B.C., Гончарежо Ю.Н. Сортирован;!о износостойкой поверхности электромеханической обработки // Электрон. обраб. материалов. - IS09. - Н 5, - С. 16-16.

3. Рыжов Э.В., Лищннасий B.C., Гончаренко Ю.Н. Электромеханическая обработка твердосплавные ролжачи // Всесоюэ. научите хнпч. конф. "Интенсификация производства п повыпение качества изделий поверхностным пластическим де]ормироганием": Тез. докл. -Тольятти, I9B9. - С. 66.

4. Лищпнский B.C., Гоэтаронхо D.H. Применение электрсмохянн-ческсй обработки при кзготогллнии деталей m'vSüh // Me^oTja^'.oioM семинар "Разработка и гнодроняе внсокоэЦ знтиг»ккх инструментов

кз ШТМ, твердых crctosor, технологии напссэпгя иэиосос:ой!3!.т покрытий": Тез. докл. - Кирсгоград, 1909. - С. 19-20.

5. Л.с. 1641547 СССР, Mia!3 В 23 К II/CC. Способ нанесли:»' покрытая на детали / Э.В.Рытор. ¡0. И. Гончаренко, З.С.^тднпс.т.й v. др. - Ог.убл. I5.C4.9I, Lai. .'Г М.

- 15 -

6." Лищинский B.C., Гончарешсо й.Н. Влияние, покритий, получаемых способом комбинированной электромеханической обработки на усталость Стали 45 // Сверхтвердые и композиционные материалы и покрытия, их применение. - Киев: ИСМ АН Украины, 1991, - С. 131-

7. Лищинский B.C. К вопросу упрочнения деталей машин комбинированной электромеханической обработкой // Новые разработки в области сверхтвердых материалов и покрытий. - Киев: ИСМ АН Украины, 1992. - С. 105-108.

8. Ры.т.ов Э.В., Лшишский B.C. Высокоэффективный процесс электромеханической обработки деталей малин //' Школа-сзмикар "Прогрессивные технологии в машиностроении": Тез. докл. - Одеоса, 1991. - С. 74-75.

9. PirroB Э.В., Дищинский B.C. Упрочнение деталей маашп комбинированной электромеханической обработкой // Науч.-технич. конф. "Прогрессивные технологические методы отделочно-упрочнянцих, виб-ростабилизпрующих и др. ресурсосберегающих технологий": Тез.докл.

- Краматорск, 1991. - С. 25-26.

10. Лищинский B.C., Гончаренко D.H. Упрочнение деталей путем электромеханической обработки с применением легирующих роликов // Технологи л организация производства. - 1991. - it 4. - С. 15-17.

11. Ричов Э.В., Лицинский B.C. Износсотойкооть деталай, упрочненных методом комбинированной электромеханической обработай// Технология к организация производства. - 1992. - № I. - С. 20-21.

12. Рыжов Э.В., Лищинский B.C., Гончаренко КЗ.Н. Методика определения и расчета технологических условий электромеханической обработки л'згярухтам роликом /У Вести, машностроеккя. - 1932. -W I. - С. 48-51.

13. Рыжов Э.В., Лищинокий B.C. Повышение долговечности и надежности деталей машин комбинированной электромеханической обработкой // Абразивсодержащиа композиты для изготовления инструмент^ и качество поверхности деталей при физико-механической обработке.

- Киоз: КСМ АН Украины, 1992. - С. 70-73.

14. A.c. 1726139 СССР, ИКИ3 В 23 В I/Ü0. Токарно-упротнявдий станок / Э.В.Рыжов, Ю.Н.Гончаренко, В.С.Лищинский и др. - Опубл. 15.04.92, Бгол. № 14.

15. Рыжов Э.В., Лищинский B.C.,.Гончаренко Ю.Н. Качество поверхности деталей маппш при комбинированной электромеханической обработке // Поютение .качества поверхности деталей при физико-мехалическоЯ обрчботке. - Киев: 1Ш АН УССР, 1990. - С. 74-31.

134