автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение качества поверхности и долговечности деталей методом вибрационной отделочно-упрочняющей обработки

Г i to Ь '< На правах рукописи

1 П й'!:?

ЛЛЙУНИ АХМЕД ВЕН ЕЗЗЕДИН

V""""" witipnTU* nnRPPYiinr.T И

■1 V» Ял JW* ЖШ ШЯ — - - —--: -

;; далгозгчгсостк дктлл^й

ВИБРАЦИОННОЙ ОТДЕЛОЧНО-УПРОЧИЯЮЩЕЙ

ОБРАБОТКИ

05.02.08 - Технология машиностроения

А ВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону, 1996

Работа выполнена в Донском государственной технической

университете

Научный руководитель

засл. деятель науки и техники Российской Федерации, член-корр. PATH . доктор технических наук, профессор БАБИЧЕВ А. П.

Официальные оппоненты —

доктор технических наук, профессор БУТЕНКО В. В.

кандидат технических наук. ШЕВЦОВ С.Н.

Ведущее предприятие

АО "РОСГВЕРТОЛ"

Защита состоится 23 января 1996г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д. 063.27.03 при Донском государственном техническом университете : 344708. г. Ростов-на-Дону, ГСП - 8. пл. Гагарина. I. ДГТУ. ауд.252.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Донского государственного технического университета.

Автореферат разослан "J/ " _iggpr.

Ученый секретарь специализироваз совета, кавдвдат технических на' доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В числе важнейших задач машиностроения ка современном этапе является повышение долговечности изделий, их надежности и кокурентоспособности на мировом рынке. Все большее значение приобретают проблемы увеличения срока слунбы машин, в какой бы области они не функционировали. Например, ставится задача доведения пробега грузовых автомобилей без капитального ремонта до 600-700 тью. км. Решение этой проблемы в згачительной степени зависит от улучшения качественных и эксплуатационных характеристик деталей. Достижению этой цели способствует совершенствование методов окончательной обработки при изготовлении деталей, в том числе и вибрационной отделоччо-ущхнняюп;еЯ обработки (ВиОУО). которая в последнее время получает все более широкое распространение. Однако имевшиеся методики оценки влияние ВкОУО та эти характеристики требуют проведение трудоемких экспериментальных исследований.

Возникает необходимость разработки такой методики, которая позволила бы згалительно снизить трудоемкость экспериментов. Расширение области применения ВиОУО вызывает необходимость интенсификации процесса и обоснованность его применения.

• Цель' работы. Дальнейшее изучение и установление закономерностей и особенностей процесса ВиОУО. На основе теоретических и экспериментальных исследований установить научно обоснованные функциональные связи гараметров качества поверхности с технологическими характеристиками процесса и усталостной прочностью деталей.

Научная новизна.

1. Исследовано напряженно-деформированное состояние повехнос-тного слоя и предложены теоретические модели, отражающие физическую сущность происходящих явлений при ВиОУО деталей.

2. Получены зависимости, функционально увязывающие усталостную прочность деталей с характеристиками качества поверхности и технологическими параметрами процесса. V

3. Произведен теоретический анализ оценки интенсивности обработки и эффекта упрочнения при ВиОУО.

4." Выполнены теоретические и экспериментальные исследования механизма деформирования поверхности и поверхностного слоя. Значительное внимание при этом уделено исследованию образования единичных отпечатков и контактной зоны взаимодействия частицы рабочей среды с поверхностью при вибрационном воздействии.

Практическая значимость работы. Получены математические моде-

з

ли для определения характеристик качества поверхностного слоя и эксплуатационных свойств обработанных деталей с учетом технологических параметров процесса ВиОУО. Предложена методика оценки интенсивности и эффекта упрочнения ВиОУО, позволяйся избежать трудоемких экспериментов. Разработаны методика и алгоритм расчета оптимальных технологических режимов ВиОУО с учетом обеспечения требуемой усталостной прочности и эффективности протекания процесса.

Автор защищает.

1. Теоретическую модель процесса соударения единичной частицы с поверхностью детали.

2. Теоретические зависимости анализа тапряженно-деформирован-ного состояния поверхностного слоя при ВиОУО.

3. Теоретико-вероятностную модель эффективности воздействия частиц рабочей среды на обрабатываемую поверхность.

4. Методы и результаты экспериментальных исследований влияния технологических факторов на качество поверхности и усталостную прочность деталей.

5. Методику расчета напряженно-деформированного состояния и оптимизации основных технологических параметров процесса ВиОУО.

Методы исследошяяй. Теоретические исследования выполнены с использованием аппарата теории вероятностей и математической статистики, механики, теории упругости. Проверка результатов теоретических исследований осуществлялась экспериментально с использованием корреляционного анализа, оптической металлографии, профино-метрии, измерения шероховатости, микротвердости, стрелы прогиба, усталостной долговечности и пучности. Обработка результатов исследований осуществлялась га персональной ЭВМ IBM PC с использованием разработанных для этой цели специальных программ.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывалась да. международной научно-технической конференции "Надежность машин и технологического оборудования" (Ростов-ва-Дону, 1994 г. ). научно-техническом семинаре "Применение низко-частотных колебаний в технологических целях" (Ростов-на-Дону, октябрь 1995). международной научно-технической конференции "Пластическая и Т/0 современных металлических материалов" (Ст- Петербург. 1995),ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава ДГГУ (Ростов-на-Дону, 1993-1995 ГГ.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано б печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и общих выводов, списка литературы из 125 наименований. Диссертационная работа изложена та 212 страницах машинописного текста, содержит 15 таблиц, 78 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы. Дана обкдя характеристика результатов исследований, полученных в диссертации, представлены основные научные положения, выдвинутые на защиту.

В первой главе представлено состояние вопроса и постановка задач исследования, дается анализ роли и места методов отделоч-иа-упрочняющей обработки в технологии изготовлетш деталей машин и инструментов, приводится анализ технологических возможностей процесса ВиОУО. сформулированы цель и задачи исследований.

Большую роль в развитии вибрационной технологии и ее реализации в технологии машиностроения для отделочно-упрочняющих операций сыграли работы: Бабичева А. П., Копылова Ю.Р.. Устинова В. П.. Анкудимова Ю.П.. . Юркевича В. Б.. Лебедева В.А., Ромашова А.А., Бабичева H.A.. Димова Ю.В.. Шаинского М,В, Матюхина Е.В.. Самодумского Ю.М., Кольцова В. П. и ряда других спещалистов.

В исследованиях упомянутых авторов сформулированы основные теоретические положения, раскрывающие физическую сущность явлений многофакторного процесса виброупрочняющей обработки. Установлено, что механизм формирования поверхности определяется динамическим состоянием рабочей среды, формой ее частиц и различньми режимами обработки, динамическим давлением и скоростью перемещения частиц рабочей среды относительно обрабатываемой поверхности, а также формой и размером.рабочей камеры. •

На рис.1 представлена схема процесса вибрационной обработки. Из анализа работ, посвященных исследованию ВиОУО установлено, что она располагает широкими технологическими возможностями.

Большой объем работ в области исследования формирования поверхностного слоя и его напряженно-деформированного состояние пос-вяшен другим методам обработки поверхностно-пластическим деформированием, например таким как дробеструйный.

На основании анализа основных положений работ И.В.Кудрявцева. И.Г. Гринченко. M.М.Саверина, М.С.Дрозда. C.B. Серенсена, и друптх исследователей были сделаны следующие выводы:

Рис. I. Принципиальная схема ВиОУО: I — рабочая камера;

2 — трубопровод для СОХ;

3 — насос; 4 — бак отстойник 5 — слив; 6 — амортизатор; 7 — вибратор; 8 — дебаланс; 9 — основание; 10 — пружина; II — заготовки.

- существующие теоретические модели не отражают в полной мере физическую сущность процесса соударения частиц с поверхностью детали, ке учитывают влияние шероховатости на параметры деформации поверхностного слоя;

- отсутствует теоретический анализ напряженно-деформированного состояния с учетом технологических факторов при ВиОУО;

- требуют дальнейшего теоретического обоснования функциональные связи характеристик качества поверхностного слоя о технологическими параметрами процесса и эксплуатационными свойствами деталей в частности устчлостной прочносью;

- не установлен критерий эффективного воздействия частиц рабочей среды на обрабатываемую поверхность, что не позволяет объективно оценить продолжительность обработки;

- отсутствует теоретическая методика оценки эффективности ВиОУО, позволяющая сократить объем экспериментов;

- Не разработана аналитическая методика расчета оптимальных технологических параметров процесса ВиОУО.

В связи с этим и на основании проведенного литературного обзора в настоящей работе' были поставлены следующие задачи:

1. Разработка теоретической модели ВиОУО.

2. Теоретическое и экспериментальное исследование соударения единичной частицы рабочей среды о шероховатой поверхностью.

3. Аналитическое определение и экспериментальное Тюдтвера-дение зависимостей для расчета напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя и оценки повывения усталостной прочности деталей.

4. Установление критерия эффективности воздействия рабочей среды на обрабатываемую поверхность и оценки эффективности ВиОУО.

5. Разработка методики расчета напряженно-дефо^шрованного

состояния поверхностного слоя деталей и оптимальных технологи ческих параметров процесса ВиОУО.

Во второй главе приводятся теоретические предпосылки и обоснование путей совершенствования и развития ВиОУО в технологии изготовления деталей, анализируется влияние методов обработки на качество поверхности и эксплуатационные свойства деталей, а также их взаимосвязь с ВиОУО. Отмечается, что существенное влияние на сопротивление усталости деталей, а следовательно, и та их надежность оказывает качество поверхностного слоя, обусловленное технологическими фокторами. Наиболее важные эксплуатационные свойства деталей малаш и приборов в значительной мере определяются состоянием поверхностных слоев и поверхности материала (шероховатостью. иикрот вердостыо. структурой, остаточными шпряжениями. наличием на поверхности тонких пленок и т.д.). несущих на себя наибольшую нагрузку. Для исследования раздельного и комплексного влияния параметров качества поверхностного слоя на характеристики усталости применяют различные методы, из которых наиболее распространенными являются экспериментальные.

В третей глаёе изложены общие вопроси методики экспериментальных исследований; основные сведения о применяемом технологическом оборудовании, образцах, приспособлениях и приборах с изложением методик обработки результатов исследований.

При исследовании влияния исходной шероховатости на параметры пластической деформации поверхностного слоя использовалось приспособление. позволяющее наносить на поверхности образца удары бойком со сферическим наконечником. Контроль прогиба образца при односторонней ВиОУО проводился на специальном индикаторном приспособлении. Устальстные испытания проводились на испытательной машине мод. УИ-5 конструкции ДГТУ. Расчет параметров и корреляционных зависимостей микропрофиля по профиллограммам осуществлялся по специальной программе на IBM PC.

В четвертой главе представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований. Рассматриваются в общем виде основные параметры процесса ВиОУО. определяющие изменения состояния метервала и приводятся уравнения для их расчета. Скорость соударения частицы с обрабатываемой поверхностью.

^Ч. Р. С = Vp. к КV . (I)

где Kv = а1 = 0.98771 ; (2)

Ур.к — скорость перемещения точки рабочей камеры.

где К„ — коэффициент потери скорости; А и « — соответственно амшштуда и частота колебаний; г — время; 1 — расстояние от стенки рабочей камеры до рассматриваемой точки (частицы среды).

В качестве обобщенного параметра процесса ВиОУО рассматриваются силы соударения частиц среды и обрабатываемых деталей, которые достигают значений 0.5-5 кгс и более. Для расчета их значений используются известные уравнения.

Процесс развития пластической контактной деформации при соударении единичной частицы радиуса Б с упругоппастичньм материалом с известньыи физикомеханическими свойствами и задонной шероховатостью. протекает в следующей последовательностью: I - пластически деформируются микрокеровности. и сплошная контактная площадка отсутствует; 2 - образование массовых микроучастков контакта; 3 -начало деформации основания микропрофиля.

Допустив, 410 яри дальнейшем развитии процесса взаимодействия микронеровшсш и их основание деформируются одновременно, запишем основное ураЕэжао. позволяющее оценить величину пластической деформации в яабсй точке контурной площадки контакта с радиусом б.

По + h„ - hoX - h"X - -y-g- • <3>

где h0. hoX — деформация основания микропрофши по оси контакта и на расстоянии X от оси; h„. h„x — деформация никронеровностей по оси контакта и на расстоянии X от оси.

ВиОУО характеризуется локальностью пластического деформирования поверхности детали. В результате силового воздействия обрабатывающей среды на'поверхности создаются следа обработки (луйки), обусловливающие определенное налряенно-дефорыированное состояние по j, толщине. При полной покрытии поверопюсти отпечатками моано предположить, что сжатие всех слоев по толщине в среднем будет соответствовать дефоралциян осевого сжатия под одним отпечатком. Эпюра остаточных деформаций осевого сжатия представлена на рис.2.

На основании эмпирического закона Герстнера и исследований Н.Б.Демкша, были установлены выражения для определения hoX и h„x в функции от технологических факторов контакта . частицы с говерх-ностью. Предположив, что при соударении сферы размеры полуосей контактной площадки равны, получены уравнения для расчета размеров

Рис. 2. Эпюра остаточных напряжений осевого сжатия

с2гт = по толщине

пластически деформированного слоя Лпл под отпечатком диаметра с! глубиной |1.

пластического отпечатка (глубины (1 и диаметра <!). формируемого на полерхности при соударении частицы диаметра О:

1

4 Р5 Г 6Р„

+ К. I-

„ = -=-+ к. -=--(4)

гг* й* (С <гв)* О I ГТ <1* Ч Ь V В* }

—(1/-КО+1 )

16 Р1 Г 6 Ра —[И^—

--— + 4 К, Р ----б ^ . (5)

I ГГ £1* П ь V В* J

(с <гйу* • I гг С1* Т? ь у В

где Р3 — динамическая нагрузка в зоне контакта сферы с поверхностью; с —коэффициент стеснения, для сферы равен 2,8-3; ал —, динамический предел текучести ыатертла; Кг — высота иикронеров-' костей; т> — коэффициент, характеризующий упругую осадку микроне-ровностей, зависящий от формы соударяющихся тел в зоне контакта; ь, V — параметры опорной кривой шкропрофиля соударяеыых тел; В', ы— коэффициенты, характеризующие контактные напряжения ка Бьютушх, зависящие от их форм и свойств материала.

Из параметров деформированного состояния наибольший интерес для ВиОУО представляют степень поверхностной деформации, толщииа пластически деформированного слоя и интенсивность изменения деформации в наиболее характерной-осевой-зоне вдавливания шара. Предлагается оценивать степень деформации у сравнением площади круга до вдавливания с площадью поверхности шарового, сегмента лукки. соот ветствующего данному кругу, тогда:

где показатель Ь/а получим решая совместно (4) и (5):

о.«.!-.

о

Параметр как показатель степени остаточной деформации в

лунке и критерий геометрического подобия остаточных отпечатков используется при сравнении очага деформации материалов с различными условиями деформирования. Для конкретных материалов и условий

обработки отношение определяется критерием который и принимается в качестве основного показателя деформированного состояния поверхностного слоя при исследовании силовых факторов поверхностного наклепа.

Для определения толщины пластически деформированного слоя получею. зависимость:

Ь„л = 4 К„л О . (8)

где Кпл — эмпирический коэффициент.

С учетом коэффициента р, учитывающего влияние характеристик шероховатости на. изменения эпюры давления в зоне контакта, давление в зоне контакта по закону Мейера можно записать в вице:

? -т-Но (тгГ * • (9)

где Н0 и п0 — твердость и показатель упрочнения, зависящие при однократном нагрухенвд от скорости деформирования. При многократном ударном нагружении динамическая твердость Ндин и показатель упрочнения птм, непрерывно изменяясь, в пределе стремятся к статическим Ня и п8. Для оценки изменения Хая пблучеда следующая зависимость:

-а-1-- ,—--(1+м)+(1+М) 2К„Л агсЮ=^--. (Ю)

1.6-/» МйЛ))"»"* 1 + (.2К„я)я Ни-

которая в явном виде относительно коэффициента К„л не решается. Однако он в общем случае зависит от р и и лишь при п0=2 будет

постоянной величиной. Последнее, в частности имеет место при од-

й

ноударной обработке. Для расчета К„л в зависимости от — для

различных- значений р бьша составлена программа, которая определяет К„л с высокой точностью.

Для определения показателя поверхностной деформации — полумены следующие формулы:

при обработке закрепленных деталей: 8 А / Ку

ш.. -*

и, Кв Ка о <гв <1 - — к1)

9 Р Ку 15* Ндан

■лин

при обработке свободно-загруженных деталей:

8 А Г ^ т, К,, Ка Р £г3 В

9 (3 К„ О1 Ндин

(12)

где щ — приведенная касса частиц среда ; ега — предел текучести материала обрабатываемой детали; Ку. Кв. К^ — эмпирические коэффициенты, характеризуют соответственно: повторные удары частицы в одно место, одновременность действия 1 частиц среды, демпфирующие свойства среда при соударении; В — коэффициент, определяющий количество энергии соударения, идущей на упругий отскок и на перемещение свободнозагруженной детали.

Интенсивность деформации предлагается определить как:

2К„Л О

('-пУ

(13)

Напряженное состояние поверхностных слоев при отсутствии начальных остаточных напряжения определяется следующей зависимостью:

г" - _ р ^ост 'XX ~ ~ 41 схх

при са > си > 0 ;

п

(14)

к„ (с$$т) при си > С,

где Ел. Кп — приведенные модули упрочнения, учитывающие.^ сложность напряженного состояния я зависящие от линейных модулей Е и к и соотношений между компонентами напряженного и деформированного состояний; п — показатель упрочнения та пластическом участке кривой «г (О; ев — точка перехода упругого участка зависимости а (с); с ц — интенсивность деформаций.

Ел и К„ определяются зависимостями;

^тгЬг- к" = 2" К

(15)

Оценку интенсивности ВиОУО предлагается осуществлять

: /

односторонней обработке прогибом ( образца свидетеля (пластины).

При односторонней обработке шастины под действием сипы

р М

и момента-(Ь. Н — соответственно ширина, и толщина плас-

Ь« ьн1

тины) среданний слой получит остаточную деформацию удлинения и

с»

относительную кривизну. По известной поверхностной деформации

определяемой свойствами материала и рехимньми параметрами ВиОУО. можно прогнозировать прогиб образца или назначать режимы обработки. исходя из ее интенсивности. Для остаточных напряжений при односторонней обработке имеем:

12 М z Р ___ Н ^ ___Н

" »

(16)

_<Гхк + __г + _ при 2

I2M 2 Р II Н

ffxx = ¡"7 "¡Г + ЕГн т S2S~-hn-

- f

Величина относительного прогиба f = — зависит от относите-

н

льной базы измерения аи и удельного момента внутренних сип. В различных случаях используют образцы разной толщины. Пропорционально толщине изменять базу измерения аи нецелесообразно, поэтому, оставляя ее неизменной имеем:

1.5 (аи>* М

fH --=-. (17)

Ел Ь Н»

Целесообразно определить шибольшее значение прогиба г или произведения fH. для которых напряжения и деформации изгиба о растяжением не превыпают пределов упругости материала. Для этой цели получены уравнения:

Для расчета удельных сил и моментов вносимых ВиОУО разработш. программа на ЭВМ IBM PC m основе полученных для ?той цели формул.

Влияние ВиОУО на усталостную прочность деталей оценивается в общей виде эффектом упрочнения, который определяется коэффициентом Руар-

У"Р = 7-» ,, х .. v> • П9>

[i - 2 (с" + e»)j '

где Ка — значение отношения предельной, амплитуда напряжений ал соответствующее величине остаточных напряжений на границе наклепанного слоя к а.»,

Схеыатизация дгаграыы относительных предельных амплитуд напряжения прямой линией позволяет рекомендовать для определения К„ выражение:

(Г хх

Ка = I - —2L. (20)

«Гц

rss íre ' продол прсптостя катэгяип.'

Для расчета эффективности воздействия частиц рабочей среды на. обрабатываемую поверхность разработана теоретико-вероятностая модель ВиОУО, предполагающая, что при - колебаниях рабочей камеры каждая точка квадрата упаковки покрывается пятном контакта. Вероятность такого события определяется:

Р---.(I-е-"'), (21)

4 D* + 3 d О + ir dl

где Пу — параметр Пуассона характеризующий математическое ожидание или средневероятностное число-Ударов ш. площади упаковки Fyn. С целью определения оптимального времени и максимального яи-

чения показателя поверхностной деформации обеспечивающей

ткскшп>ную эффективность ВиОУО и наибольший э$фект упрочнения, в работе предлагается критерий эффективности воздействия частиц рабочей среды на обрабатываемую поверхность в виде:

Экр = К ан" (22)

где э^р ■— критическая величина дадводшой, энергии. при которой достигается наибольшее повыпение усталостной прочности деталей; ая — ударная вязкость материала; 5 — постоянный коэффициент.

Использование и обобщенного гараштра условий обработки (величину удельной энергии, приходящейся ш единицу площади при одном колебании; рабочей среды) позволяет рассчитать оптимальную кратность покрытия поверхности следами ударов в процессе ВиОУО по, следующей .формуле:. , .,

3 $ гц, Р Г¥п ы -------(23)

я* 0* рт Й А* /

где р„ — плотность материала частиц рабочей среды.

На основе оптимальной кратности покрытия ударами поверхностного слоя получены уравнения для оценки оптимальной продолжительности процесса ВиОУО в зависимости от режимных гараметров:

т - ^и Кд "у Кпер ^^

60 I

ш*

1 D Jn»

Экспериментально подтверждено, что характер контакта частиц рабочей среды с обрабатываемой поверхностью при лобых условиях соударения - дискретный. Исследования влияния исходной шероховатости на характер и силовые факторы контакта проводились на основе изменения диаметра отпечатка шарика различного диаметра при повторяющихся соударенях по поверхности образа при исходной шероховатости ь диапазоне RB= 0.04-1,27 мкм. Установлено, что наибольшая интенсивность увеличения диаметра отпечатка будет при Ва = 1.27 мкм. В результате экспериментов, коэффициент р определялся по формуле:

РS à*

Р = -pi- = — . (25)

pi а*

i де аг — радиус контакта при соударении сферы с гадкой поверхностью (принималься при R„ = 0.04); Pg. Pg —динамическая даг-рузка соответственно шероховатой и гладкой поверхности, и стошюя график изменения р в зависимости от исходной шероховатости для различных материалов.

Изменение показателя поверхностной деформации в зависимости от повторных ударов определяется эмпирическим коэффициентом Ку. Установлено, что изменеие Ку в зависимости от повторяющихся соударений имеет степенной характер и до определенного количесва ударов принимают постоянное значение и между КуИ пу иммет место соотношение:

Ку = I + Ву (Пу - 1)ВУ, (26)

где Ву, шу — постоянные характеризующие сопротивление материала

повторному контактному ударному деформированию.

Определены средние значения Ву и Шу для исследуемых метериа-лов, что позволяет аналитически определит коэффициент Ку.

В работе проведены исследования влияния ВиОУО ва изменения шероховатости поверхности. ГОастическая деформация поверхностного слоя и его микронеровностей приводит к уменьшению шероховатости поверхности на 1-4 квалитета, увеличен}» опорной поверхности в 1,5-2 раза.

Экспериментально потдверждено, что при подведении к пово-рхности детали энергии в пределах ударной вязкости начинается процесс разрушения поверхностного слоя при любых условиях обработки.

ВиОУО приводит к повьиению микротвердости поверхностного слоя до 3-12% при глубине до 400 мкм, образованию более мелкодисперсных структур. Установлено, что ВиОУО повышает усталостную прочность и долговечность'доталей.

Сравнение результатов экспериментальных исследований физико-механических характеристик упрочненного слоя с результатами теоретических расчетов позволило сделать вывод, что полученные теоретические зависимости позволяют достаточно точно прогнозировать величину показателя поверхностной деформации, степень деформационного упрочнения и глубину наклепанного слоя. Полученные расхождения экспериментальных и расчетных значений коэффициентов упрочнения ноходятся в пределах 7-12%. что - позволяют рекомендовать теоретические зависимости для оценки эффекта упрочнения деталей в процессе ВиОУО.

Пятая глава посвящета обобщению результатов исследований и описанию их прикладного использования. Предложена методика расчета напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя и оценки интенсивности обработки. Разработана методика расчета оптимальных технологических параметров процесса. Приводится блок-схема программы расчета оптимального варианта технологического, процесса та ЭВМ. Программа позволяет производить оптимизацию режимов обработки обеспечивающих наибольший эффект упрочнения и по минимальному времени, обработки для. достижения требуемых характеристик качества поверхности. Приведены примеры практического применения ВиОУО деталей ж примере натурных деталей из различных материалов: коленчатые валы двигателей сльхозмашин, лопатки турбийные и детали втулочно-роликовых цепей. Приводятся результаты исследований влияния, ВиОУО на.параметры мисропрофиля поверхности а также.рекомендации по выбору оптимальных вариантов технологического процесса

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Выполнен комплекс теоретических и экспериментальных исследований процесса вибрационной отделочно-упрочнящей обработки (ВиОУО). Выевлены особенности протекания его при обработке некоторых марок алюминиевых сплавов и легированных конструкционных сталей; получены сведения об условиях эффективного использования процесса в технологии изготовления деталей машин.

2. Исследовано влияние ВиОУО на качество поверхностного слоя и эксплуатационные свойства деталей. Установлено, что пластическая деформация поверхностного слоя и его микронеровностей приводит к уменьшению шероховатости поверхности на 1-3 класса, увеличению опорной поверхности в 1,5-2 раза, повышению микротвердости поверхностного слоя до 3-1251» при глубине до 400 мкм, образованию более мелкодисперсных структур. Установлено, что ВиОУО повыпает усталостную прочность и долговечность деталей.

3. На основании результатов теоретических и экспериментальных исследовании разработана методика оценки интенсивности, расчета напряженно-деформированного состояния и эффекта упрочнения при ВиОУО. Разработанная методика расчета оптимальных технологических параметров процесса позволяет при помощи ЭВМ обосновать оптимальный вариант режимов ВиОУО, исходя га условия обеспечения требуемой и максимальной усталостной прочности деталей.

4. Разработана модель деформирования шероховатого поверхностного слоя при воздействия ка него сферического индентора.

5. Полученные на основании принятой модели процесса соударения единичной частицы теоретические зависимости позволяют объективно проанализировать процесс деформирования поверхностного слоя, определить диаметр и глубину пластического отпечатка, осуществить расчет параметров технологического процесса ВиОУО.

6. На основе анализа напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя при ВиОУО получены зависимости, позволяющие определить степень деформационного упрочнения, глубину наклепанного слоя и величину остаточных напряжении в поверхностном слое.

7. Установлено, что при соударении частиц рабочей среды с оо-рабатываемой деталью на характер и параметры деформации поверхностного слоя, наряду с другими факторами контакта, существенное влияние оказывает исходная шероховатость поверхности.

8. Предложено критерий эффективности воздействия частиц рабочей среды ¡¡а обрабатываемую поверхность. . Установлено, -что при лю-

бит условиях обработки наибольший эффект упрочнения достигается при подведении к поверхности детали энергии в количестве равном 839? от величины ударной вязкости обрабатываемого материал.

9. Получены зависимости для определение оптимальной продолжительности процесса ВиОУО.

10. Установленные на основании теоретических и экспериментальных исследований , функциональные связи качества поверхности, технологических параметров и усталостной прочностью деталей позволяют с достаточной точностью для конкретных условий, расчитать физико-механические характеристики поверхностного слоя и на их основе оценить эффект упрочнения деталей при ВиОУО.

11. Результаты исследований прошли промышленную апробацию путем обработки тартий деталей; они послужили основой разработки практических рекомендаций применения ВиОУО в технологии изготовления деталей машин и инструментов.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

I; Бабичев И.А.. Прокопец Г.А. Лайуни А. Образование регулярного микрорельефа поверхности при обработке многоконтактным виброударным инструментом. //Надежность машин и технологического оборудования. Ростов-на-Дону. 1994 г.

2. Люлько В.Г.. Некрасов Д.В., Лайуни А. Поверхностно-пластическое деформирование парошковых изделий при вибрационной обработке. //Пластическая и Т/О современных метал, материалов. С.Петербург. 1995г.

3. Бабичев А.П., Лайуни А. Авалю напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя при ВиОУО. // ресурсосберегающая технология машиностроения. Москва. 1995г.

4. Бабичев А.П., Лайуни А. Исследование напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя при вибрационной отделоч-ноупрочняющей обработки (ВиОУО). // Совершенствование процессов финишной обработки в машино- и приборостроении, экология и защита окружающей среды. Минск, 1995г.

.5. Лайуни А. Прокопец Г. А. Виброционная отделочно-упрочняющая обработка (ВиОУО) турбинных лопаток. // Вопросы вибрационной технологии. Ростов-на-Дону. 1996г.

6. Лайуни А. Самадуров В. А. Повьшение эксплуатационных свойств втулочно-роликовых цепей путем вибрационной обработки. // Вопросы вибрационной технологии. Ростов-на-Дону. 1996г.