автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Технологические аспекты интеграции операций поверхностной закалки и шлифования на одном технологическом оборудовании

На правах рукописи

ИВАНЦИВСКИЙ ВЛАДИМИР ВЛАДИМИРОВИЧ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИНТЕГРАЦИИ ОПЕРАЦИЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЗАКАЛКИ И ШЛИФОВАНИЯ НА ОДНОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ОБОРУДОВАНИИ

Специальность 05.03 01 - Технологии и оборудование механической и физико-

технической обработки

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

□03160266

Новосибирск - 2007

003160266

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет"

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Рахимянов Харис Магсуманович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Гузеев Виктор Иванович

доктор технических наук, профессор Коротков Александр Николаевич

доктор технических наук, профессор Татаркин Евгений Юрьевич

Ведущая организация: Тульский государственный универси-

тет, г Тула

Защита диссертации состоится "06" ноября 2007 г В 10— на заседании диссертационного совета Д 212 173.07 при Новосибирском государственном техническом университете по адресу 630092, г Новосибирск, пр К Маркса, 20

Автореферат разослан "<?{" сентября 2007 г

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного технического университета

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Никитин ЮВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы.

Эксплуатация многих деталей машин происходит в условиях многофакторного внешнего воздействия В технологии их изготовления наибольшее внимание уделяется упрочнению поверхностного слоя деталей машин, так как именно он определяет поверхностную усталостную прочность и износостойкость деталей Спектр методов поверхностного упрочнения достаточно широк Следует отметить, что в последние годы отчетливо наблюдается тенденция к увеличению доли поверхностной обработки связанной с термическим воздействием на поверхностный слой Это объясняется, прежде всего, возникновением новых концентрированных источников энергии таких, как плазма, лазер, электронный луч, высокоэнергетический нагрев токами высокой частоты (ВЭН ТВЧ)

Использование этих источников энергии при поверхностной закалке сталей позволяет обеспечить необходимый комплекс физико-механических свойств упрочненного слоя Для обеспечения точности геометрических параметров деталь, согласно построению традиционного технологического процесса, после поверхностной термической проходит стадию финишной механической обработки При этом в зоне резания возникают значительные температуры, приводящие к изменению структуры поверхностного закаленного слоя, что приводит к ухудшению физико-механических свойств упрочненного слоя Наиболее эффективным средством снижения отрицательного воздействия окончательной механической обработки на свойства упрочненного слоя является минимизация припуска

Достичь максимального уменьшения величины припуска возможно при выполнении операций финишной механической и поверхностной термической обработки на одном технологическом оборудовании В настоящее время в технологическом процессе данные операции традиционно разделены, то есть выполняются на разных производственных участках на различном технологическом оборудовании При этом с учетом погрешностей, возникающих на предыдущей стадии технологического процесса, деформации материала при термическом упрочнении и погрешностей переустановки деталей, припуск на чистовую обработку приходится назначать достаточно большим (до 40 % глубины упрочнения, заданной чертежом) Следовательно, на термической операции необходимо обеспечить большую, чем заданную чертежом глубину упрочнения, а затем, на финишной механической операции, удалять наиболее эффективную часть поверхностного слоя Это в целом приводит к повышенным затратам энергии и снижению производительности обработки на обеих операциях и, зачастую, к появлению дефектов в поверхностном слое

Перспективность комбинирования физических процессов для создания новых методов в электротехнологии подтверждена исследованиями Э Я Гродзин-ского, В П Смоленцева, В В Любимова, Н И Иванова и других Кроме того, на международных выставках МЕТАУ 92 и ЕМО 2003 было отмечено, что наиболее перспективным направлением развития металлообрабатывающего оборудования

является создание комплексов, позволяющих совмещать на одном станке несколько процессов, причем в самых различных сочетаниях

Эту идею реализует целый ряд существующих комбинированных методов обработки' электромеханический, фрикционный, лазерно-ультрозвуковой, плаз-менно-ультразвуковой В связи с тем, что самым распространенным процессом финишной механической обработки является абразивное шлифование, большой интерес представляют работы Я.М Наермана, Ю А Бояршинова, В А Аксенова, в которых доказана возможность упрочнения незакаленных конструкционных и инструментальных сталей в процессе шлифования. Упрочняющее шлифование характеризуется повышенной теплонапряженностью процесса, что способствует развитию в зоне резания высоких температур и с учетом большой длительности теплового контакта создает благоприятные условия для протекания в поверхностном слое металла необходимых структурно-фазовых превращений

Данный метод, наряду с очевидными преимуществами, обладает существенными недостатками Процесс упрочняющего шлифования сопровождается большими силами резания и высокой температурой, что приводит к пластическому течению металла и образованию заусенцев по краям обрабатываемой поверхности Это, в свою очередь, требует дополнительной технологической операции и определенных затрат по их удалению. Большие силы резания повышают требования к размерной стойкости инструмента и жесткости шпиндельного узла станка Диапазон изменения удельной мощности нагрева, равный 20 40 МВт/м2, ограничивает производительность обработки Все эти недостатки существенно сужают область использования упрочняющего шлифования

В связи с этим поиск новых методов комбинированной обработки деталей, фундаментальные теоретические и экспериментальные исследования физических процессов, происходящих в материале при их реализации, являются актуальной задачей современного машиностроения Интеграция операций поверхностной закалки и последующего шлифования на одном технологическом оборудовании, представленная в данной работе, рассматривается как один из реальных путей решения обозначенной проблемы

Данная диссертационная работа выполнялась в рамках государственных научно-технических программ программа Министерства образования РФ по фундаментальным проблемам в области ядерной техники и физики пучков ионизирующих излучений (раздел № 8 "Электронные пучки и научно-технологические основы их применения", 1998-2000 гг), программа Министерства образования РФ по фундаментальным проблемам в области технических наук (раздел № 5 -"Металлургия" - "Металловедение Порошковая металлургия", 2001-2002 гг), федеральная целевая научно-техническая программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002 - 2006 гг (государственный контракт 02 438 11 7025 на научно-исследовательскую работу по теме 2005-РИ-16 0/024/023).

Цель работы: повышение производительности и снижение энергозатрат финишной стадии технологического процесса обработки деталей машин, содержащей операции поверхностной закалки и шлифования

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи

1 Определить путем численного моделирования температурных полей значения параметров термических циклов, реализуемых в материале в процессе шлифования и поверхностной закалки с использованием ВЭН ТВЧ и концентрированного электронного пучка (КЭП), а также установить их зависимость от технологических режимов обработки

2, Осуществить моделирование структурно-фазовых превращений в сталях и провести экспериментальные исследования состава структур упрочненного слоя с целью выявления взаимосвязи между значениями параметров термических циклов и характеристиками качества упрочненного слоя- глубиной и твердостью

3 Провести теоретические и экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния материала для выявления вклада каждой из объединяемых видов обработки в значения и характер распределения остаточных напряжений первого рода по глубине упрочненного слоя

4 Разработать методику назначения технологических режимов предлагаемой комбинированной обработки, исходя из обеспечения заданной глубины, твердости упрочненного слоя и рационального распределения остаточных напряжений по глубине материала

5 Разработать, промышленно апробировать и доказать эффективность комплекса оборудования, инструмента и технологий, реализующих новую комбинированную обработку

Научная новизна работы:

1 Предложено использовать в качестве основного параметра при назначении режимов поверхностной закалки с использованием концентрированных источников нагрева значение интегральной температурно-временной характеристики, определяющей затраты энергии на структурно-фазовые превращения и гомогенизацию аустенита, вместо существующих двух параметров- средней скорости и максимальной температуры нагрева Это позволяет более полно описать процесс аустенитизации сталей, а, следовательно, и более точно прогнозировать глубину слоя, претерпевшего структурно-фазовые превращения

2 Впервые установлены минимальные численные значения интегральной температурно-временной характеристики в зависимости от содержания углерода в сталях и исходного состояния структуры материала, при реализации которой обеспечивается получение мелкодисперсного гомогенного аустенита Данные значения справедливы для любых концентрированных источников вне зависимости от физической природы выделяемой энергии Большие значения этой характеристики приводят к повышенным затратам энергии, затрачиваемой на рост аусте-нитного зерна, что приводит к получению в процессе охлаждения более крупнодисперсной структуры мартенсита

3 Разработана новая методика назначения режимов поверхностной закалки с использованием концентрированных источников энергии, отличающаяся от известных тем, что назначение режимов осуществляется с учетом не только заданной глубины и твердости упрочненного слоя, но и характера распределения оста-

точных напряжений по глубине материала. Данная методика основана на выявленной взаимосвязи между значениями интегральной температурно-временной характеристики, реализуемой в наиболее теплонапряженном слое материала, и глубиной упрочнения, с одной стороны, и режимами обработки, с другой стороны, что обеспечивает необходимую глубину и твердость упрочненного слоя Учет зависимости относительной величины переходного слоя от технологических режимов обработки обеспечивает рациональное распределение остаточных напряжений по глубине упрочненного слоя

4 Теоретически обосновано и практически доказано появление дополнительного эффекта при использовании предлагаемой комбинированной обработки, выраженного в повышении микротвердости и уровня остаточных сжимающих напряжений в поверхностном слое материла, значения которых не достижимы для каждого из объединенных процессов в отдельности

Практическая ценность работы.

1 Полученные теоретические и экспериментальные результаты послужили основой создания эффективного способа комбинированной обработки стальных деталей, обеспечивающего формирование поверхностного слоя с комплексом повышенных показателей конструктивной прочности и напряженного состояния

2 Разработанный подход в комплексном моделировании физических процессов при обработке и установленные закономерности в механизме комбинированного воздействия на поверхностный слой углеродистых сталей могут быть распространены и на более широкий спектр обрабатываемых материалов чугуны и легированные стали

3 На базе предложенной комбинированной схемы обработки созданы новые технологии, внедрение в производство которых позволяет на финишной стадии технологического процесса изготовления деталей в сравнении с традиционной технологией достичь следующих результатов

- повысить производительность обработки в 2 4 раза,

- снизить энергозатраты на обработку в 4 6 раз,

- повысить микротвердость и уровень сжимающих напряжений в поверхностном слое материала на 10 15 %,

- исключить возможность появления брака по прижогам при финишном шлифовании,

- уменьшить вспомогательное и подготовительно-заключительное время,

- снизить межоперационные заделы деталей

4 С проектированы, изготовлены и внедрены в производство станочные системы, реализующие идею интеграции операций поверхностной закалки и финишного шлифования на одном технологическом оборудовании. Предложен ряд новых технологий, а также конструкции устройства и закалочного модуля, реализующие поверхностный нагрев ВЭН ТВЧ и встраиваемые в существующие станочные системы Новизна полученных решений подтверждена авторскими свидетельствами и патентом на изобретения

5 Результаты, полученные при выполнении работы, используются в учебном процессе в Новосибирском государственном техническом университете при

подготовке инженеров по специальности "Металлообрабатывающие станки и комплексы", а также бакалавров и магистров по направлению "Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств".

Реализация работы. Внедрение результатов работы осуществлено на ЗАО "Новосибирский электродный завод" и Новосибирском заводе "Сибтекстиль-маш", в одном из цехов которого организован специализированный участок комбинированной поверхностной обработки (закалка ВЭН ТВЧ и шлифование) деталей ткацких станков на базе шлифовального оборудования моделей ЗМ151В и ХШЗ-20Н

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях Всесоюзной научно-технической конференции "Интенсификация технологических процессов механической обработки Финишные методы обработки", г Ленинград, 1986 г, Всесоюзной научно-технической конференции "Новые технологические процессы и оборудование для поверхностной пластической обработки материалов", г Брянск, 1986 г, Всесоюзной научно-технической конференции " Структура и свойства материалов", г Новокузнецк, 1988 г, первом Всесоюзном съезде технологов машиностроителей, г Москва, 1989 г, Всесоюзной научно-технической конференции "Новые материалы и ресурсосберегающие технологии термической обработки деталей машин и инструментов", г Махачкала, 1989 г, Республиканской научно-технической конференции "Повышение эффективности и качества в механосборочном производстве", г Пермь, 1991 г ; научно-технической конференции "Типовые механизмы и технологическая оснастка станков-автоматов, станков с ЧПУ и ГПС", г Киев, 1992 г, Сибирской конференции по прикладной и индустриальной математике, г Новосибирск, 1994 г, 1996 г, 1998 г, международной научно-технической конференции "Авангардные технологии, оборудование, инструмент и компьютеризация производства оптико-электронных приборов в машиностроении", г Новосибирск, 1995 г, международной научно-технической конференции "Научные основы высоких технологий", г Новосибирск, 1997 г; международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения", г Новосибирск, 1998 г, 2000 г.; интернациональном русско-корейском симпозиуме "The third Russian-Korean international symposium on science and technology", г Новосибирск, 1999 г, 2001 г, Всероссийской научно-технической конференции "Современная электротехнология в промышленности России", г Тула, 2003 г , 2007 г , Всероссийской научно-технической конференции "Новые материалы и технологии в машиностроении", г Рубцовск, 2004 г , Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы повышения эффективности металлообработки в промышленности на современном этапе", г Новосибирск, 2005 г, 2006 г

Методы исследований. Теоретические исследования основаны на использовании численных методов решения дифференциальных уравнений нестационарной теплопроводности (уравнение Фурье) и диффузии углерода в аустените (2-ой закон Фика) Моделирование напряженно-деформированного состояния ма-

териала осуществлялось с использованием сертифицированного программного продукта АЖУЯ 9 О

Экспериментальные исследования проводились с использованием оптической металлографии (микроскоп N11 2Е), измерения микротвердости (ПМТ-3), определения остаточных напряжений 1-го рода по глубине материала по методике И.А Биргера

Публикации По теме диссертации имеется 45 опубликованных работ, в том числе 16 работ, опубликованных в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных Высшей аттестационной комиссией, 2 авторских свидетельства и 1 патент на изобретения, 19 работ в межвузовских сборниках научных трудов, 7 работ в виде трудов международных и Всероссийских научно-технических конференций

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов и заключения, изложенных на 349 страницах основного текста, в том числе 166 рисунков и 5 таблиц, списка литературы (299 наименований), и приложений

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖПНИЕ РАБОТЫ Во введении дана краткая характеристика области исследования, обоснована актуальность темы и сформулированы цель и задачи диссертационной работы В первом разделе диссертации представлен обзор технической литературы по проблеме обеспечения требуемого качества поверхностных слоев материала при использовании традиционного построения финишной стадии технологического процесса обработки деталей

Объектом данных исследований является финишная стадия технологических процессов, содержащая операции поверхностной закалки на глубину до 2 мм и финишной механической обработки стальных жестких деталей В данной работе к жестким отнесены детали, у которых отношение толщины стенки к глубине упрочненного слоя равно или больше семи

Самым распространенным и производительным процессом финишной механической обработки является абразивное шлифование Наряду с очевидным достоинством - высокой производительностью обработки - шлифование закаленных сталей обладает и явным недостатком. Использование в качестве режущего элемента абразивного зерна, приводит к возникновению высоких температур в зоне обработки, а структура закаленной стали при шлифовании может выходить из равновесного состояния под действием даже кратковременных тепловых импульсов

При шлифовании закаленных сталей возможны три характерных случая изменения состояния поверхностного слоя при преобладании теплового фактора над деформационным (рис 1) отпуск мартенсита (кривая 1), вторичная закалка (кривая 2) и отпуск вторично закаленного граничного слоя (кривая 3) Подобное изменение твердости упрочненного слоя вызывает значительные градиенты остаточных напряжений, что может являться причиной возникновения микротрещин в процессе обработки или очагом разрушения детали в процессе эксплуатации Следовательно, основным дефектом процесса шлифования является возможность

возникновения прижогов, которые в значительной степени снижают эксплуатационные свойства деталей машин. Кроме того, если после термообработки в поверхностном слое материала формируются полезные сжимающие напряжения, то при шлифовании закаленных сталей в поверхностном слое чаще всего создаются остаточные напряжения растяжения, достигающие иногда значения 800... 1000 МПа.

В связи с этим, большое количество исследований, среди которых можно выделить работы Ящерицына П.И., Си-пайлова В.А, Евсеева Д.Г., Якимова A.B., Корчака С.Н., Худобина Л.В., Островского В.И., Резникова А.Н., Исаева А.И., Короткова А.Н. и многих других, направлено на разработку способов снижения теплонапряженности процесса шлифования. К ним относятся способы, основанные: на использовании различных по составу СОЖ с подачей их в зону резания поливом или через поры круга, распылением или струйным напорным внезонным охлаждением; на подборе рациональной геометрии и конструкции инструмента, материала связки и абразива; на использовании контролируемой формы шлифовальных зерен; на применении бездефектных режимов обработки: уменьшение глубины резания и подачи; на осуществлении подачи по какому-либо алгоритму, в автоматическом цикле и прочие. Используя эти способы, можно эффективно снижать температуру в зоне обработки, однако при этом они направлены на устранение последствия действия (наличие высоких температур), но не устраняют саму причину возникновения высоких температур в зоне резания (наличие большого припуска на обработку).

В то же время процесс шлифования, согласно классификации Полевого С.Н., отнесен к разновидностям упрочняющих методов обработки. Это становится возможным, если толщина снимаемого слоя меньше радиуса скругления вершины абразивного зерна, что свойственно тонкому шлифованию и выхаживанию. В этом случае процесс резания нивелируется и осуществляется поверхностная пластическая деформация материала с образованием наклепанного слоя (рис.1, кривая 4).

Для максимального использования эффектов упрочнения, присущих поверхностной закалке и выхаживанию, припуск на окончательную механическую обработку должен иметь значения меньше средней величины радиуса скругления вершины используемого абразивного зерна. Это возможно лишь при осуществлении этих операций на одном технологическом оборудовании. Для реализации данного подхода необходимо оснастить оборудование, используемое на финишной операции механической обработки, дополнительным источником концентрированной энергии.

Спектр таких источников достаточно широк. В свою очередь все источники

о о.

к

я £

XV \

V Исходная \

X "V у

У

Глубина -

Рис. 1. Варианты распределения микротвердости по глубине детали после операции шлифования закаленной стали

концентрированной энергии могут быть разбиты на две группы поверхностные и объемные С точки зрения реализации поверхностной закалки материала без оплавления очевидным преимуществом обладают источники второй группы токи высокой частоты и электронный луч, так как им свойственен более высокий термический коэффициент полезного действия. Однако эти источники энергии обладают и недостатками Концентрированный электронный пучок (КЭП) хорошо реализуется в вакууме, что накладывает ограничение на подвижность и размеры детали, а также на производительность обработки Традиционная закалка ТВЧ характеризуется относительно низкой удельной мощностью нагрева - до 2 кВт/см2

В последнее время появилась новые научные разработки, позволяющие расширить технологические возможности указанных источников нагрева Максимальное использование физических эффектов, присущих нагреву ТВЧ, привело к возникновению нового метода поверхностной закалки, названного его авторами высокоэнергетичеким нагревом ТВЧ При этом уровень удельных мощностей нагрева на порядок выше традиционной обработки ТВЧ - до 40 кВт/см2 Научные разработки института ядерной физики Сибирского отделения РАН были реализованы в выпуске новых промышленных ускорителей электронов, обеспечивающих вывод мощных электронных пучков в атмосферу (вне вакуума)

Для эффективного использования новых и существующих концентрированных источников энергии необходимо иметь надежную методику назначения технологических режимов с целью обеспечения требуемых характеристик качества упрочненного поверхностного слоя В настоящее время в качестве основных параметров назначения режимов поверхностной закалки приняты средняя скорость и максимальная температура нагрева Однако, как показали исследования Шепе-ляковского К 3 , при различных режимах обработки, которым свойственны одинаковые значения этих показателей, величина глубины упрочненного слоя может отличаться на 30 %. Следовательно, необходимо учитывать не только скорость и максимальную температуру нагрева, но скорость охлаждения и время нахождения материала при температурах фазовых переходов

Исходя из этого, можно сделать вывод, что протекание фазовых превращений, а, следовательно, получаемая структура и глубина закалки, а также размер зерна аустенита, зависят от интегрального температурно-временного действия нагрева на структуру стали, и поэтому зависят от формы термической кривой

Использование математического моделирования температурных полей и процесса аустенитизации стали (Рыкалин Н Н, Углов А А, Зуев И.В , Григорянц А Г , Сафонов А.Н и др ) позволяет более точно, по отношению к аналитическим методам расчета, оценить влияние технологических режимов высокоскоростной закалки на глубину и твердость упрочняемого слоя Однако при этом полученные результаты носят частный характер, что связано, прежде всего, с отсутствием обобщенного критерия назначения режимов для всех используемых концентрированных источников энергии

В связи с этим, главной научной задачей данной диссертационной работы является решение проблемы управления параметрами термических циклов, реализуемых при поверхностной закалке с использованием концентрированных источ-

ников нагрева и шлифовании, с целью обеспечения необходимого уровня физико-механических свойств упрочняемого слоя металла

Второй раздел посвящен исследованию температурных полей в материале при поверхностной закалке и шлифовании

Чтобы воспользоваться разработанным математическим аппаратом теории теплопроводности, необходимо соответствующим образом описать тепловые источники, отражая физическую сущность моделируемого процесса

При нагреве с использованием ЭЛ форма источника в плоскости Х-У является кругом, диаметр которого определяется расстоянием от выпускного отверстия до поверхности детали Распределение удельной мощности нагрева по сечению пучка описывается достаточно точно гривой Гауса Распределение энергии по глубине металла можно описать, так называемой, дозной кривой, которая соответствует проекции пространственного распределения энергетических потерь электрона на ось 1, полученной методом Монте-Карло Главными параметрами электронного луча являются ток луча I и ускоряющее напряжение Е Мощность электронного луча определяется по формуле

<2 = 1Е

При использовании ВЭН ТВЧ форма источника в плоскости Х-У является прямоугольной со сторонами, равными ширине и длине паза магнитопровода, которым оснащен активный провод индуктора По длине источника (ось У) распределение удельной мощности является равномерным, а по ширине определяется, в первую очередь, отношением ширины паза магнитопровода к величине зазора между активным проводом индуктора и обрабатываемой поверхностью Для ВЭН ТВЧ это соотношение больше 5, поэтому действительное распределение удельной мощности, согласно работам Слухоцкого АЕ, близко к идеализированному -равномерному.

Описание распределения энергии по глубине материала при ВЭН ТВЧ является более сложной задачей Это связано с тем, что глубина, на которой выделяется энергия, зависит от ферромагнитных свойств материала, а, следовательно, и от температуры нагрева В технической литературе различают глубину проникновения тока в холодный металл, не потерявший ферромагнитные свойства, и глубину горячего проникновения тока, когда слой материала разогрет выше точки Кюри Причем все расчетные зависимости удельной мощности нагрева связаны с напряженностью магнитного поля на поверхности детали Данный параметр описывает физику процесса, но не является технологическим параметром, так как его трудно контролировать

В работе Г И Бабата материал в процессе нагрева ТВЧ рассматривается как будто состоящим из двух слоев потерявшим и не потерявшим ферромагнитные свойства В этом случае максимальная плотность тока наблюдается именно на стыке этих слоев На основании этого предложена оригинальная инженерная модель перераспределения удельной мощности нагрева по глубине материала q(Z) в зависимости от температуры нагрева (рис 2), которая описывает движение источника переменной мощности вглубь материала в зависимости от температуры

д(г)=д0е

Ч(2)= дкег

2 а)

Рис. 2. Распределение удельной мощности по глубине материала на разных стадиях нагрева 'ГВЧ, где 8 - глубина проникновения тока в металл; Тк значение температуры точки Кюри; Т, - текущее значение температуры в рассматриваемом /-ом слое: а)-Тю< Тк; б)-Тю> 7*, Тц < 7*; в) - Т,ц > 7*, Ti\ > П Та < Ть г) - Тю, Тц, Та- Тц к Тк нагрева. В свою очередь величину удельной мощности нагрева можно определить простым калориметрическим методом. Данное представление перераспределения выделяемой энергии по глубине материала не противоречит физике самого процесса и представляет собой инженерную модель, адаптированную к решению реальных технологических задач.

При шлифовании металла источник выделения энергии является поверхностным с габаритами, определяемыми контактом шлифовального круга с деталью. Площадь контакта, на основании работы В.И. Островского, рассчитывалась с учетом взаимодействия с обрабатываемой поверхностью не только абразивных зерен, но и связки шлифовального круга. Распределение энергии по поверхности при шлифовании периферией круга, согласно работам В.А. Сипайлова, принято равномерным. Эффективная мощность может быть определена либо по известным расчетным зависимостям, либо экспериментально, исходя из решения уравнения энергетического баланса мощности привода.

Расчет температурного поля в материале сводится к решению уравнения нестационарной теплопроводности с учетом начальных и граничных условий, отражающих особенности распределения тепла в реальной технологической схеме. Решение этого уравнения осуществлялось методом конечных разностей в явном виде. В данном случае при выборе шага сетки Н и расчете шага по времени Дт необходимо учитывать их взаимосвязь через критерий Фурье Уравнения имеют устойчивое решение при соблюдении условия

ЦТ) Дт

Рп =-

■ < 0,25,

0 с(т)р(т) Н2

где С(Т)\ р(Т)\ 'к(Т) - соответственно: удельная теплоемкость, плотность и коэффициент теплопроводности материала - функции температуры Т.

Численное моделирование температурных полей в материалах осуществлялось в диапазоне режимов: при закалке ТВЧ размер источника равен (1,2...2,5) мм, скорость движения - (50... 100) мм/с, удельная мощность нагрева - (150...350)

МВт/м2, при закалке КЭП размер источника - (2 ..45) мм, скорость движения -(25.. 100) мм/с, удельная мощность нагрева - (25 350) МВт/м2 Диапазон изменения режимов выбран исходя из обеспечения объемной (глубина упрочнения до 0,7 мм) и поверхностной (глубина упрочнения до 2 мм) схем нагрева В качестве материала для исследований выбрана углеродистая сталь с содержанием углерода 0,4 . 1,0%. Это связано, прежде всего, с широким применением данных сталей в промышленности для изготовления деталей, подвергаемых поверхностной закалке Кроме того, в технической литературе имеется достаточное количество материалов, посвященных исследованиям поведения данных сталей в области высоких температур. Это позволяет получить более достоверную информацию о свойствах материала в области высоких температур численные значения теплофизических характеристик, физико-механических свойств и коэффициентов диффузии, что необходимо для моделирования физических процессов, происходящих в материале при использовании предлагаемой комбинированной обработки.

В результате моделирования температурных полей при поверхностной закалке ВЭН ТВЧ и КЭП в исследуемом диапазоне режимов были установлены численные значения параметров термических циклов Уи, хн - скорость нагрева и время нахождения материала в интервале температур фазовых переходов, Foi, V02 - скорости охлаждения в интервале температур наименьшей устойчивости аусте-нита и мартенситного образования, Т„ш - максимальное значение температуры нагрева, а также их зависимость от технологических режимов обработки Однако управление отдельными параметрами не представляется возможным, так как изменение одного из технологических режимов обработки приводит к изменению значений всех параметров термических циклов Так, например, при закалке ВЭН ТВЧ с режимами обработки q = 35 107 Вт/м2, Ra =2 мм, F„ = 80 мм/с значения параметров термических циклов составили т„= 0,042 с, V¡¡ = 33000 °С/с, Foi = 5400 °С/с, V02 = 1130 °С/с Увеличение скорости движения источника нагрева до F„ = 100 мм/с привело к изменению численных значений всех параметров цикла тн = 0,019 с, К = 33850 °С/с, F01 = 7300 "С/с, V02 = 1500 °С/с

При реализации поверхностной схемы нагрева КЭП и ВЭН ТВЧ без использования охлаждающей жидкости было установлено, что скорости охлаждения в интервале температур мартенситного образования V02 имеют значения меньше 300 "С/с В этом случае, согласно исследованиям Шепеляковского К 3-, имеет место явление самоотпуска мартенсита в процессе его образования Данное явление было подтверждено экспериментальными исследованиями. Например, при реализации объемной схемы закалки ВЭН ТВЧ стали У8 с режимами R„ = 2 мм, q = 36 107 Вт/м2, F„= 85 мм/с (Fo2 = 1500°С/с) был зафиксирован уровень поверхностной микротвердости 9000 МПа При обработке данной стали с использованием КЭП при режимах с?н = 26 мм, q = 35 106 Вт/м2, F„ = 25 мм/с (F02 = 100°С/с) уровень поверхностной твердости составил 8400 МПа Следовательно, использование данной схемы обработки не позволяет достигать максимальных значений твердости упрочненного слоя, свойственных закаливаемой марки стали

Моделирование температурных полей в материале при шлифовании показало, что основными технологическими параметрами, влияющими на температуру в

зоне обработки, являются глубина резания t и скорость движения заготовки относительно инструмента Vv Если взять минимальные сочетания значений t = 0,005 мм и V3 - 15 м/мин, рекомендованные для чистового режима при плоском шлифовании периферией круга 25А25СМ2К5 закаленной стали 45, то средняя температура в зоне резания будет иметь значения порядка 430 °С. В этом случае, несмотря на то, что материал находится в интервале температур мартенситного образования приблизительно 0,01 с, наблюдается явление частичного отпуска закаленного слоя. Исходя из полученных экспериментальных данных, это приводит к снижению микротвердости поверхностного слоя в локальных участках обрабатываемой поверхности порядка200...300 МПа.

При использовании предлагаемой комбинированной обработки можно существенно повысить производительность процесса шлифования. Это связано с тем, что снятие основного припуска осуществляется до поверхностной закалки. В этом случае при обработке сырого материала можно назначать достаточно жесткие режимы обработки с точки зрения теплонапряженности процесса шлифования, исключающие лишь возможность появления микротрещин. Последующий нагрев при поверхностной закалке устранит как наличие нежелательных растягивающих остаточных напряжений материала, так и возможные локальные изменения структуры поверхностного слоя. На рис. 3 представлены термические циклы, реализуемые в поверхностных слоях материала (сталь 45) при сочетании максимальных рекомендуемых значений t и V3 для предварительного шлифования тем

же шлифовальным кругом. Как видно из рисунка поверхностный слой разогревается выше температуры начала фазовых переходов. При этом время нахождения материала при данных температурах составляет всего 0,0012 с, что явно недостаточно для завершенности структурно фазовых превращений, но приводит к возникновению структурной неоднородности локальных участков обрабатываемой поверхности, сопровождающейся изменением величины микротвердости данных участков.

Полученные численные значения температурных полей являются необходимыми исходными данными для осуществления моделирования напряженно-деформированного состояния материала и структурно-фазовых превращений в материале.

0,002 0,004 0,006 0,008 0,010 0,012 т, с

Рис. 3. Распределение термических циклов по глубине материала при шлифовке стали 45, К = 30 м/с, В = 15 мм, У3 = 30 м/мин, I = 0,04 мм: / - г = 0; 2 -2 = 0,05 мм; 3 - 2 = 0,1 мм

В третьем разделе приведены исследования структурно-фазовых превращений в материале при поверхностной закалке ВЭН ТВЧ и КЭП.

Моделирование процесса аустенитизации стали сводится к решению дифференциального уравнения второго закона Фика с соответствующими начальными и граничными условиями для доэвтектоидной, эвтектоидной и заэвтектоидной сталей. Решение данного уравнения осуществлялось так же методом конечных разностей, но в неявном виде. Последнее вызвано взаимосвязью моделирования температурных полей и процесса аустенитизации стали через расчетный интервал времени. Использование неявной схемы расчета позволяет снять условие устойчивости, однако приводит к усложнению расчетов, что связанно с решением системы уравнений, количество которых определяется числом рассматриваемых узловых точек разностной сетки.

При использовании концентрированных источников нагрева широкое распространение получила диффузионная модель образования и роста аустенитного зерна. Это связано с тем, что нагрев осуществляется до температур близких к температурам плавления материала. При этом диффузионный механизм роста ау-стенита является определяющим (рис. 4, кривая 1). Однако более глубокие слои материала разогреваются до температур, немного превышающих температуру начала фазовых переходов. В этом случае, согласно исследованиям, представлен-

G, мм/с 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01

0 730

ным в работах Дьяченко С.С., Брук Б.И., Speich G.R.,'Dirnfeld S.F, Kinoshita S., Zerweken R.P., Barucha V., Eichen E. и других, необходимо учитывать возможность образования и роста аустенита по сдвиговому механизму (кривая 2). Скорости роста аустенита при температурах начала структурно-фазовых переходов по сдвиговой модели больше, чем значения, полученные согласно диффузионной модели роста аустенитного зерна. Для более точного прогнозирования величин переходных слоев расчет перемещения границы аустенит-феррит хг при температурах начала структурно-фазовых превращений осуществлялся по зависимости, полученной из формулы Любова Б.Я.:

/

1

1

—-е 1

Г,° С

750 770 790 BIO 830 850 870 Рис.4. Зависимости скорости роста аустенитного зерна от температуры нагрева (сталь У8): 1 — диффузионная модель; 2 - сдвиговая модель

а*.

Waf0Od

exр

-Е,

дх 9И(Т{ т))

где Д/^ - изменение свободной энергии при образовании единицы объема новой фазы; <1 - диаметр атома металла растворителя; к - постоянная Планка; 0д - температура Дюбая; Е - энергия активации; Л - газовая постоянная; Т- абсолютная температура; т - время.

При достижении на границе аустенит-феррит концентрации углерода в ау-стените, соответствующей равновесному состоянию стабильной у - фазы с™'", происходит смена механизма образования аустенита со сдвигового на диффузионный и расчет перемещения границы х2 осуществляется по зависимости

где Б- коэффициент диффузии функция температуры, сф - концентрация углерода в феррите

Моделирование процесса аустенитизации стали осуществлялось для всех слоев материала, нагретых выше температуры фазовых переходов Результаты расчетов позволяют определить процентное содержание во времени основных структурных составляющих- аустенита, цементита и феррита, а также процентное содержание углерода в образовавшемся аустените

На основании этих данных производился анализ распада образовавшегося аустенита на стадии охлаждения Для тех слоев материала, где произошла полная гомогенизация аустенита, достаточно воспользоваться термокинетическими кривыми распада аустенита для соответствующей марки стали В этом случае, имея значения скоростей охлаждения в интервале температур наименьшей устойчивости аустенита У01 и в интервале температур мартенситного образования У02, то есть, имея кривую охлаждения, можно прогнозировать процентную долю состава структур, образующихся в процессе распада аустенита, и уровень микротвердости, характерный для данного состава структур

При этом следует отметить, что наиболее мелкодисперсная структура мартенсита должна получаться в случае, когда гомогенизация аустенита завершается непосредственно в момент времени выхода материала из зоны температур фазовых переходов

Более сложный анализ распада аустенита осуществляется для переходных слоев материала, где гомогенизация аустенита не завершилась В этом случае в разных микрообъемах устойчивость аустенита будет разная Следовательно, С-кривые на термокинетической диаграмме распада аустенита могут значительно смещаться влево и вправо Кроме того, ввиду наличия аустенита с различным содержанием углерода, следует ожидать значительного повышения точки М„ в микрообъемах с пониженным содержанием углерода и понижения Мк в микрообъемах с повышенным содержанием углерода Это приводит к формированию в малоуглеродистых участках малоуглеродистого мартенсита, мартенситотростита, бейнита или феррита в зависимости от количества углерода и скорости охлаждения В высокоуглеродистых участках возможно образование повышенного количества остаточного аустенита и нерастворившегося цементита Иными словами, в переходном слое анализ фиксации той или иной структуры ведется для каждого микрообъема рассматриваемого слоя, соответствующего дискретности расчетной модели

Количество остаточного аустенита Аа в зависимости от содержания углерода рассчитывалось по усредненному выражению

А0 = - 3,125 + 23,099 С- 43,336 С2 + 34,59 С3, % Расчет доли образовавшегося мартенсита тг в процессе закалки оосуществ-лялся по зависимости (Ко^епеп, МагЬиг§ег)

т2(Т) = 1 - ехр[-0,011 (М„ - 7)] Для проверки точности прогнозирования глубины закаленного слоя были проведены экспериментальные исследования микротвердости закаленного слоя и закономерности ее распределения по глубине материала в исследуемом диапазоне режимов обработки Сравнение результатов моделирования и экспериментальных данных показало, что ошибка расчетов при оценке общей величины структурно измененного слоя во всех исследуемых диапазонах режимов обработки как для ВЭН ТВЧ, так и при использовании КЭП, составляет ~ 5 8 %

При обработке заэвтектоидной стали с исходной грубой структурой совместное моделирование температурных полей и процесса аустенитизации показало, что при больших скоростях нагрева избыточный цементит может не успеть раствориться, тогда при температуре, соответствующей линии ЕР диаграммы "железо - углерод" на границе "аустенит-цементит" должна протекать реакция А2>14 + Цб,б7 —► Жу с образованием локальных участков жидкой фазы Следовательно, в процессе охлаждения в этих участках должна наблюдаться структура ледебурита Для подтверждения данного факта были проведены специальные экспериментальные исследования

Предварительный анализ показал, что наиболее подходящим материалом для получения и металлографического исследования структуры ледебурита является сталь заэвтектоидного состава с перлито-цементитным строением При этом в стали необходимо обеспечить наличие вторичного цементита видманштеттова типа, т е цементита пластинчатой формы. Грубые цементитные пластины являются удобными объектами для проведения металлографических исследований и решения поставленной задачи

В качестве основного исследуемого материала в работе использовали заэв-тектоидную сталь, содержащую 1,6 % С. Структуру, содержащую цементит видманштеттова типа получали путем насыщения стали У8 углеродом в твердом карбюризаторе в течение 8 часов при 1100 °С и последующего охлаждения образцов вместе с печью Толщина кристаллов видманштеттова цементита составляла 1. .5 мкм (рис 5)

В результате проведенных металлографических исследований было установлено, что в процессе электронно-лучевого нагрева со скоростью 2500 °С/с и последующего охлаждения со скоростью, обеспечивающей образование структуры троостита, на месте кристаллов видманштеттова цементита формируется структура ледебурита (рис 6) Весьма важным является то, что материал, окружающий участки ледебурита, находился в твердом состоянии Расплав образовался лишь в тех локальных зонах, где содержание углерода соответствовало эвтектике, а температура нагрева достигла температуры эвтектической реакции Грубые исходные и вновь образованные мелкие кристаллы цементита в зоне сопряжения имеют одинаковую ориентацию Форма структурных образований позволяет определить границу, на которой в процессе электронно-лучевого нагрева бы-

Рис. 5. Исходная структура видманштеттова Рис. б. Образование ледебурита на месте цементита в заэвтектоидной стали (1,6 % С) кристаллов видманштеттова цементита

яа достигнута температура эвтектической реакции. Данный факт также подтверждает обоснованность принятых расчетных схем и точность результатов моделирования.

Анализ влияния значений параметров термических циклов, реализуемых в поверхностных слоях обрабатываемого материала, на завершенность процесса ау-стенитизации стали показал, что установить однозначную зависимость не представляется возможным. Например, на рис. 7 приведены два фрагмента различных термических циклов, при которых происходят структурно фазовые превращения в стали У8. С точки зрения завершенности процесса гомогенизации аустенита они совершенно идентичны. И в первом, и во втором случае завершение процесса гомогенизации аустенита происходит в момент времени выхода рассматриваемого слоя материала из зоны температур фазовых переходов, что является наиболее оптимальным, с точки зрения получения в процессе охлаждения мелкодисперсной структуры мартенсита. При этом значения параметров термических циклов различны: для кривой нагрева 1 - Ун = 14036 °С/с, Ттах = 921 °С, т = 0.064 с, К0| = 2123 °С /с, У02 = 261 °С/с; для кривой нагрева 2 -Гп = 328 °С/с, Ттах = 769 °С, т = 0.27 с, К0,= 1210 °С/с, К02= 210 °С/с.

Полученные данные об объемных долях структурных составляющих на различных стадиях термического цикла являются исходными данными для моделирования напряженно-деформированного состояния обрабатываемого материала.

Четвертый раздел содержит результаты исследований напряженно-деформированного состояния материала, моделирование которого осуществлялось методом конечных элементов с помощью программного продукта ЛАСТУ 9.0.

Величина полной деформации 6 рассчитывалась по зависимости

Т, С° 900 800 700 600

Л. -

Л

\

\

Ла

0 0,1 0,2 т, с

Рис. 7. Кинетические кривые нагрева и охлаждения стали У8 на глубине 0,6 мм при поверхностной закалке КЭГ1:

1 - д, = 2-108 Вт/м2, ¿4 = 2 мм, V,, = 50 мм/с, 2- =2'107 Вт/м2, = 26 мм, V,, = 30 мм/с

Б = Б +8

где Ее - упругая деформация; еир - вязкопластическая деформация; е" - тепловая деформация; гр>' - деформация от фазового превращения. Для учета вязкопла-стического поведения материала в АК^УЯ была выбрана модель Репсе.

Важным этапом при моделировании данного процесса является расчет физико-механических свойств стали в процессе нагрева. Изменение модуля упругости и коэффициента Пуассона в области высоких температур (более 800 °С) были приняты согласно работам М. Джонсона, Л. Линдгрена и Л. Карлссона. При осуществлении в сталях структурно-фазовых превращений результирующее значение предела текучести и модуля упрочнения определялось с учетом данных характеристик отдельных структурных составляющих стали и значений их удельных объемов.

Сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными исследования остаточных напряжений показало, что в области приповерхностных слоев материала отличие кривых находится в пределах доверительного интервала обработки экспериментальных данных (рис.8). В более глубоких слоях материала ст МПа расчетные значения остаточных на-

пряжений превышают экспериментальные значения. Последнее можно объяснить тем, что экспериментальные исследования осуществлялись с использованием разрушающего метода определения остаточных напряжений. В процессе электролитического удаления слоев металла происходит перераспределение напряжений, которое трудно учесть в расчетных зависимостях, свойственных этому методу.

Анализ результатов моделирования и экспериментальных исследований показал, что при реализации объемной схемы нагрева с определенным сочетанием режимов обработки формируется резкий переход от закаленной зоны к исходному состоянию материала (отношение величины переходного слоя к величине закаленного слоя менее 0,1). Это приводит к возникновению значительных градиентов напряжений, что может привести к возникновению закалочных микротрещин вблизи переходной зоны (рис. 9). Данное явление наиболее опасно, так как возникшие микротерщины ви-

400300 200100' о--100-200-3001 -400 -500 -600 -700-800 -900 -1000 -1100

2- -4

г-1

.....У / Г '

Г. ._ -3

/

/

/

0 100 300 500 700 900 А, мкм Рис. 8. Распределение остаточных напряжений в поверхностном слое стали 45:1,2- экспериментальная и расчетная кривые при = 3,5-10® Вт/м2, К„ =100 мм/с; 3,4 - экспериментальная и расчетная кривые при д„ = 2,3-Ю8Вт/м2, К„ = 50 мм/с

зуально на детали не видны, но являются очагами разрушения детали в процессе ее эксплуатации.

в) в) Рис. 9. Закалочные трещины при закалке ВЭН ТВЧ: я) - сталь У10,д„ = 2,3-108 Вт/м2, К, = 50 мм/с; б), в) - стали У10 и 60, = 3,5-108 Вт/м2, К„ = 80 мм/с

В связи с тем, что глубина упрочнения, необходимый уровень твердости и материал задается конструктором, исходя из функционального назначения каждой детали, осуществить технологическое воздействие на величину и характер распределения остаточных напряжений возможно лишь путем изменения величины переходной зоны.

Учитывая тот факт, что очагом разрушения детали в процессе эксплуатации является место расположения максимальных растягивающих напряжений <У?тах, необходимо переместить опасную зону как можно глубже от поверхности изделия. Естественно, глубина залегания стР„1ах будет наибольшей, если величина переходного слоя окажется максимальной. Но тогда наблюдается значительное снижение сжимающих напряжений <УСтах на поверхности. Анализ результатов экспериментальных и теоретических исследований показал, что величина переходного слоя должна составлять 25...33 % от глубины упрочненного слоя, что хорошо согласуется с данными, представленными в работе Г.Ф. Головина. Именно при выполнении этого требования существует определенный баланс между тем, что значения а,, тах смещаются в более глубокие слои материала и при этом величина сжимающих напряжений на поверхности в среднем уменьшается не более чем на 4...6 %. Большие значения величины переходной зоны необходимо обеспечить при закале сталей соответственно с большим содержанием углерода.

При комбинированной обработке окончательное напряженно-деформированное состояние будет формироваться на последнем переходе "выхаживание". Проведенные экспериментальные исследования позволили установить зависимость повышения микротвердости поверхностного слоя от времени обработки. Так, например, при выхаживании кругом I-600х63*305-25А-25-СМ2-К5 сталей 45, 60 и У10 эти зависимости имеют вид (рис. 10)

НТ ) = (Я2Г +к)-к.ехр(-п- хШК ),

где Н2qK и Н^- значение микротвердости на поверхности исходное (после термообработки) и после выхаживания соответственно; твь|Х - время выхаживания; к и п - коэффициенты, свойственные данной марке стали (сталь 45: к = 1900, п = 0,025; сталь 60: к = 1650, п = 0,028; сталь У10: к = 1500, п = 0,033).

При этом следует отметить, что возрастание поверхностной твердости приводит и к увеличению уровня сжимающих напряжений в поверхностном слое материала. Так например, при обработке стали 60 по предлагаемой комбинированной схеме после поверхностной закалки ВЭН ТВЧ (V„= 50 мм/с; q„ = 2,4Т08 Вт/м2; Л„ = 2,4 мм) была зафиксирована микротвердость на поверхности #20 = Ю100 МПа. Последующий переход - выхаживание в течение 20 с - позволил увеличить поверхностную твердость материала до значения Я20 = 1 1200 МПа. Это в свою очередь привело к увеличению значений сжимающих напряжений на поверхности образца с 950 МПа до 1180 МПа.

В пятом разделе_проведен синтез полученных результатов исследований, на основании которого разработана новая методика назначения технологических режимов комбинированной обработки.

Результаты проведенных исследований показали, что установить однозначную связь численных значений параметров термических циклов с режимами обработки и характеристиками качества упрочненного слоя не представляется возможным. Однако, очевидно, что численные значения параметров термических циклов определяются величиной передаваемой энергии и характером ее распределения в материале.

На основании этого предлагается при назначении режимов поверхностной закалки с использованием концентрированных источников нагрева использовать вместо двух параметров: средней скорости и максимальной температуры нагрева,

\ НЫЛ / \ LW /

HV10

6000

1000

1 10 100 Время выхаживания, с Рис. 10. Зависимость микротвердости поверхности от времени выхаживания: 1 - сталь 45, 2 - стальУЮ

один комплексный - интегральную температурно-временную характеристику 5, которая позволяет наиболее полно описать процесс аустенитизации стали. Так, процесс образования аустенита будет протекать в период времени тв = т3 - т, (рис.

11) независимо от того имеет ли термическая кривая восходящий или нисходящий характер в данный период времени. Это значит, что суммарное время т„ и температуры, при которых ла —г^4^*"3*^ происходит процесс аустенитизации, можно

охарактеризовать величиной площади (З^ас), ограниченной сверху кривой нагрева, а снизу -прямой, соответствующей температуре АС\ ч

*______ в

1М

А Г/,

/1 1 \ \ 5 !

/ 1 / 1 ! т, ;

X ■ » 1 /II »

Т, Т2 Тз

Рис.11. Кинетическая кривая нагрева и охлаждения стали в процессе закалки

5= /Г^г-Л^з-г,).

(1)

Физический смысл этой характеристики становится понятным из зависимости

где д _ энергия, Дж, Ят - термическое сопротивление материала, °С-с/Дж. Иными словами эта характеристика косвенным образом определяет величину энергии, затрачиваемую на структурно-фазовые превращения. Она может быть легко рассчитана по зависимости (1) в процессе моделирования температурных полей в материале.

Посредством совместного моделирования температурных полей и процесса аустенитизации стали были установлены численные значения характеристики 5, обеспечивающие завершенность процесса аустенитизации стали. На рис. 12, 13 представлены зависимости значений этой характеристики от содержания углерода в стали и исходного состояния материала (а0 - среднестатистическое расстояние между двумя соседними пластинами цементита в перлите). На рис.12 кривая 1 соответствует получению гомогенного аустенита с минимальным размером зерна.

°Сс

О

0,25 0,5 0,75 ¡,0 1,25 С„% 0.5 0,7 0,9 «о.мкм

Рис. [2. Зависимость температурно- Рис.13. Зависимость температурно-времен-

временной характеристики от концентрации ой характеристики от структурного фактора углерода в стали (ао = 0,8 мкм) ац: 1 - сталь 45; 2 - сталь У8; 3 - сталь У10

Кривая 2 соответствует незавершенному процессу аустенитизации, при котором в стадии охлаждения может быть зафиксировано 50 % мартенсита Полученные численные значения этой характеристики справедливы для любых концентрированных источников нагрева, т е если в рассматриваемом слое будут достигнуты значения характеристики 5, соответствующие кривой 1, то это гарантирует получение в этом слое гомогенного мелкого зерна аустенита, а, следовательно, и мелкодисперсного мартенсита в процессе соответствующего охлаждения стали

При этом следует отметить, что распределение значений характеристики 5 по глубине нагреваемого слоя не является равномерным Например, при закалке стали У8 минимальное значение характеристики 5 составляет 4,3 °С с (рис 12) При закалке ВЭН ТВЧ данной стали на глубину 0,5 мм (объемная схема нагрева) на расстоянии 0,2 мм от поверхности 5 = 6,2 °С с, а при закалке КЭП на глубину 2,5 мм (поверхностная схема нагрева) в этом же слое 5 = 500 °С с Избыточная тепловая энергия расходуется на рост аустенитного зерна, что в процессе охлаждения приведет к получению более крупнодисперсного мартенсита в этом слое В этом случае для ответственных деталей необходимо предусматривать дополнительную обработку, связанную с отпуском данной структуры Это лишний раз подтверждает большую эффективность объемной схемы нагрева по отношению к поверхностной

Для использования параметра 5 при назначении режимов поверхностной закалки были установлены зависимости этой характеристики, реализуемой в наиболее теплонапряженном слое (0,2 мм), от глубины упрочнения При закалке стали У8 с использованием КЭП данная математическая зависимость имеет вид

5(A) = 1,99-29,09 А+ 95,1 А2+5,25 А3, где А - глубина упрочненного слоя в мм

Подобные функции были получены и для остальных исследуемых сталей, причем зависимость 5(A) описывается одинаковой функцией, только с разными коэффициентами Так например, при поверхностной закалке с использованием ВЭН ТВЧ сталей 45,60 и У8 эта зависимость имеет вид

5(A) =0,55+ 3,69 А-5,95 А2 + 38,62 А3, (2)

5(A) =0,77 + 3,33 А-5,36 А2+45,17 А3, 5(A) = 0,90 + 3,19 А-5,14 А2+50,18 А3 (3)

Для установления функциональной зависимости интегральной температур-но-временной характеристики 5 от технологических режимов экспериментальные данные обрабатывались с использованием программных продуктов STATIST1CA 6 0 и Table Curve 3Dv4 0 Максимальная погрешность не превышает 5 % Примеры результатов обработки представлены на рис 14

Данные поверхности описываются следующими математическими зависимостями

для стали У8 S(qK ,VJ=-' , h ,Д ,-Л • (4)

1 + gbiV. +h{lnVJ + llrtqa +j{lnqJ

где приближенные значения коэффициентов а = 0,832268, b~- 0,762648,

К. м/с

дш 108 Вт/м"

Рис.14. Функциональные зависимости У„) при ВЭН ТВЧ, й„ = 2мм: а) - сталь 60, б) - сталь 45

с = - 0,34283, а = - 0,052029, е = - 0,142092,/= 0,003596, £ = 0,000855, к = 0,000136, г = - 0,099891,у = 0,002498;

для стали 45: 4?ЦЛ)= а +

1 + Ъ 1п V» + + /(/и К„ )2 + )2 + Ы У„

где приближенные значения коэффициентов: а = 21,316752, с = 15,516421,

е = - 3,597660-10"8, £ = 2,834549, / = 1,118652-Ю"17, Аг = - 1,357673-10"8,

Ъ = 0,522523, а? = - 8,669906-Ю"10,/= 0,079151, к = 3,796139-Ю-19,

; = - 1,618069-Ю"10.

Имея зависимости 5(Л) и £'(д„,К„) можно назначать режимы обработки, исходя из обеспечения требуемой глубины упрочненного слоя. Однако полученный диапазон режимов не гарантирует получение рационального распределения остаточных напряжений по глубине и отсутствия закалочных микротрещин. Для исключения этого недостатка, исходя из результатов исследования напряженно-деформированного состояния материала, вводится еще один критерий - относительная величина переходной зоны К„), то есть отношение величины переходной зоны к глубине закаленного слоя.

В результате обработки экспериментальных данных были получены соответствующие функциональные зависимости для исследуемых материалов, источников энергии и диапазонов режимов обработки. Так на рис.15, в качестве примера, представлены зависимости 1Р(<:/И) К„) при закалке ВЭН ТВЧ сталей У8 и 45, которые могут быть описаны соответствующим математическим выражением:

(6)

где 0,25 < ^(К,,,^,,) < 0,33; а, Ь, с - приближенные значения коэффициентов: для стали У8- а = 0,799; Ь = 371,487; с = 2,1496-Ю"26; для стали 45 - а = 0,8132; Ь = 378,613; с=1,0174-Ю"26.

?„, 10", Вт/м2 3,5 4 о

Г* м/с 108, Вт/м2 3'54Т0-09"

о) б)

Рис.15. Функциональная зависимость Ч* (д,„КУ- а)-сталь У8; б)-сталь45

Таким образом, определение удельной мощности и скорости перемещения источника нагрева при поверхностной закалке осуществляется посредством решения системы уравнений .?(/?), ,5(д„, УИ) и УИ) при заданных значениях глубины закалки, относительной величины переходной зоны и размера источника.

Рассмотрим использование данной методики на примере: требуется осуществить закалку ВЭН ТВЧ деталей из сталей У8 и 45 при ширине активного провода индуктора Л„ = 2 мм на глубину к\ = 0,5 мм и й2 ~ 0,7 мм. Согласно заданной чертежом глубины закаленного слоя (И) по зависимостям (2, 3) получаем значения интегральной температурно-временной характеристики которую необходимо реализовать на глубине 0,2 мм, равные соответственно для стали У8: при /г, - 5,74 °С-с и И2- 13,46 °С-с; для стали 45: при /г, - 7,485 °С-с и И2- 17,83 °Ос. Далее, по данному значению характеристики 5, согласно уравнениям (4, 5), получаем функциональную зависимость технологических режимов дИ (К,„). На рис.16 представлено графическое решение данной системы уравнений. Кривые 1...4 являются сечениями поверхностей Уи) (рис. 13) при соответствующих значениях У Любые сочетания режимов (У„, (]„), отвечающие данным зависимостям, позволяет при соответствующих

0,0 0,06 0,07 0,08 0,09 V», м/с Рис. 16. Определение области режимов обработки при закалке ВЭН ТВЧ на глубину - 0,5 мм: 1 - сталь У8; 3 -сталь 45; на глубину 0,7 мм: 2 - сталь У8; 4 - сталь 45

условиях охлаждения обеспечить заданную глубину упрочнения Пересечение функциональных зависимостей У(Уи,ди) = 0,25 и „) = 0,33 с кривыми 1 . 4 существенно сужает диапазон возможных сочетаний скорости и удельной мощности источника нагрева (на рисунке данный диапазон ограничен соответствующими точками) В данном случае полученные режимы обработки гарантируют реализацию необходимой глубины закалки и рациональную величину переходной зоны, в том числе устраняют возможность возникновения закалочных микротрещин

Для использования предложенной методики назначения режимов поверхностной закалки с использованием концентрированных источников нагрева необходимо иметь значение технологической глубины упрочнения. Данная задача решается путем определения операционных размеров из условия обеспечения глубины термоупрочняемого слоя, заданного чертежом детали

Так, согласно работе Иващенко И А, при обработке цилиндрических наружных поверхностей диаметр предварительной обработки резанием А-1 (перед поверхностной закалкой) определяется по зависимости

А-1 = А + гитп + 8,.1 - Артт, гтт = 2(Кг + 7),.1 + 2Е8е„ где 6,.1 - допуск предварительной механической обработки, А - диаметр детали, заданный чертежом, Т - шероховатость поверхности и глубина дефектного слоя на предшествующей обработке, Х5И - суммарные погрешности предшествующей стадии технологического процесса и установки детали, АРтш - минимальная величина увеличения диаметра детали (разбухание), возникающего в результате структурно-фазовых превращений При этом минимальная АТ„„„ и максимальная А'Г„иа технологическая глубина упрочняемого слоя равны

Ат„ш = Ак„,„, + Яг + Т+ 8„ Аъ„ах = АКтах + Л7+Т, 8, = X8е, + ,

где Актт, Актах ~ минимальная и максимальная глубина закалки, заданная чертежом, 3, - допуск на окончательный диаметр детали, заданный чертежом, 5'_, -допуск на диаметр после термоупрочнения

Предлагаемая комбинированная обработка содержит три перехода предварительное шлифование, поверхностная закалка и окончательное шлифование (выхаживание) Предварительное шлифование устраняет погрешности, возникшие на предшествующей стадии технологического процесса и установки детали, следовательно, 15а = 0 При этом следует отметить, что в этом случае б)., имеет минимальные значения, свойственные используемому методу поверхностной закалки Финишное шлифование осуществляется после закалки, следовательно, Г=0 В связи с тем, что поверхностная закалка осуществляется без изменения шероховатости поверхности, а механическая обработка ведется одним шлифовальным кругом, достижение заданной чертежом шероховатости поверхности предполагается за счет использования процесса выхаживания На основании этого величина Лг= 0

Приведенные в диссертационной работе расчеты для конкретных технологических процессов показали, что использование предлагаемой финишной стадии технологического процесса при обработке жестких деталей позволяет осуществ-

лять предварительное шлифование поверхностей в размер, заданный чертежом Малая величина припуска на финишное шлифование, которая возникает в результате поверхностной закалки за счет изменения удельных объемов структурных составляющих, гарантирует отсутствие прижогов, позволяет придать поверхности блестящий товарный вид, а также обеспечивает превалирование деформационного механизма процесса шлифования над тепловым фактором Последнее, в свою очередь, приводит к повышению поверхностной твердости и сжимающих остаточных напряжений в поверхностном слое, что должно отразиться на повышении эксплуатационных свойств обработанных деталей

В шестом разделе показана эффективность внедрения новых технологий и оборудования, реализующих предлагаемую комбинированную обработку, на ряде промышленных предприятий

Подробно рассмотрены варианты оснащения станков шлифовальной группы выносными закалочными контурами для реализации на этих станках дополнительно высокоэнергетической поверхностной закалки ТВЧ обрабатываемых деталей Закалочный контур состоит из блока конденсаторов, закалочного трансформатора, индуктора, гибкого шинопровода, обеспечивающего электрическую связь между индуктором и трансформатором, и привода перемещения индуктора в рабочую зону С помощью разработанных прикладных программ показана возможность оптимизации геометрических размеров и электрических характеристик всех элементов закалочного контура, исходя из конкретной компоновки станка и типоразмеров обрабатываемых деталей

На базе разработанного оборудования, реализующего идею новой комбинированной обработки, предложен ряд новых технологий обработки различных поверхностей от плоскостных и цилиндрических до сложных фасонных Новизна технических решений подтверждена двумя авторскими свидетельствами и патентом на изобретения

Эффективность разработанных технологий рассмотрена на примере обработки наиболее ответственных деталей лицензионного швейцарского ткацкого станка фирмы SULZER RUTI, так как в технологии их изготовления предусмотрена поверхностная закалка ТВЧ на глубину 0,5. 1,5 мм В качестве объекта сравнения была взята заводская финишная стадия технологического процесса, которая содержит отдельные операции поверхностной закалки ТВЧ и финишного шлифования В результате можно отметить, что предлагаемая комбинированная обработка по отношению к заводской финишной стадии технологического процесса позволяет

- повысить производительность поверхностной закалки в 6,4 раза и снизить энергозатраты в 9,3 раза,

- повысить производительность шлифования в 2,6 раза и снизить энергозатраты в 1,3 раза

Повышение производительности и снижение энергозатрат поверхностной закалки связано, прежде всего, с уменьшением технологической глубины упрочнения до 1,5 раз по отношению к заводской технологии, что позволяет реализо-

вахь эффективную объемную схему нагрева ВЭН ТВЧ Повышение производительности процесса шлифования объясняется тем, что основной припуск снимается в процессе шлифования сырого материала на более жестких режимах обработки

Данные показатели относятся к обработке отдельных деталей, которым свойственна наибольшая погрешность установки Средние показатели в целом по финишной стадии технологического процесса по 40 наименованиям деталей приведены в основных выводах автореферата На основании этого, можно констатировать, что поставленная цель, повышение производительности и снижение энергозатрат финишной стадии технологического процесса - достигнута

Основные результаты и выводы

1 Проведенный анализ показал, что физико-механические свойства поверхностных слоев материала определяются численными значениями параметров термических циклов, реализуемых в материале в процессе поверхностной закалки и финишного шлифования При традиционном построении финишной стадии технологического процесса, когда эти операции производятся на различном технологическом оборудовании, шлифование осуществляется с преобладанием теплового фактора над деформационным, что негативно сказывается на качестве упрочненного слоя Максимальное использование упрочняющего эффекта, свойственного так же процессу шлифования (преобладание деформационного фактора над тепловым), возможно путем объединения финишных операций на одном технологическом оборудовании, что позволяет минимизировать значение припуска на окончательную механическую обработку

2 Для исследования физических процессов, происходящих в материале при использовании предлагаемой комбинированной обработки, разработан комплекс взаимосвязанных математических моделей Данные модели отличаются от известных тем, что

- в них используются общие технологические параметры обработки вне зависимости от природы выделяемой энергии размер источника, скорость его движения и удельная мощность нагрева,

- при моделировании процесса аустенитизации сталей предусмотрена смена механизмов роста аустенитного зерна со "сдвигового" на "диффузионный", в зависимости от температуры нагрева;

- при моделировании напряженно-деформированного состояния материала расчет физико-механических свойств материала осуществляется с учетом изменения удельных объемов различных структурных составляющих

3. Определены численные значения параметров термических циклов при поверхностной закалке с использованием ВЭН ТВЧ и КЭП В диапазоне режимов, реализующих глубинную схему нагрева (глубина закалки до 0,8 мм), численные значения параметров термических циклов имеют значения Уи = (5000 40000) °С/с, К0, = (1500 35000) °С/с, Ут = 600 . 4500 °С/с, тн - до 0,09 с, Ттах - до температуры плавления В диапазоне режимов, реализующих поверхностную схему нагрева (глубина закалки до 2,0 мм), численные значения параметров термиче-

ских циклов имеют значения FK = (1500 3000) °С/с, Vm = (700 2200) °С/с, F02 = 200 350 °С/с, т„ - до 1 с, Ттах - до температуры плавления При этом управление каждым в отдельности параметром термического цикла не представляется возможным

4 Установлено, что при поверхностной закалки ВЭН ТВЧ и КЭП без использования охлаждающей жидкости (в атмосфере) имеет место отпуск мартенсита в процессе его образования (самоотпуск) Подтверждено, что снижение микротвердости наиболее заметно при скоростях охлаждения в интервале температур мартенситного образования Ког < 350 °С/с. Исследования температурных полей при шлифовании материала после поверхностной закалки так же показали, что средние температуры в зоне резания даже при чистовом шлифовании находятся в пределах отпуска мартенсита

5 Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность образования структуры ледобурита, характерной для термической обработки чугунов, при поверхностной закалке заэвтектоидных сталей Данный факт свидетельствует о правильности выбранных расчетных схем моделирования температурных полей и процесса аустенитизации сталей Теоретически доказана возможность образования локальных участков структуры ледобурита при поверхностной закалке эвтектоидной стали При этом скорость нагрева в интервале температур структурно-фазовых превращений должна превышать значение 40000 °С/с

6 Предложено использовать в качестве основного параметра назначения режимов поверхностной закалки с использованием любых концентрированных источников нагрева, вместо средней скорости и максимальной температуры нагрева, характеристику S, определяющую интегральное температурно-временное воздействие на металл и наиболее полно описывающую процесс аустенитизации стали Это позволяет более точно прогнозировать общую глубину структурно измененного слоя и назначать режимы обработки, обеспечивающие получение более мелкодисперсной структуры упрочненного слоя

7 Установлены численные значения интегральной температурно-временной характеристики S, которые необходимо реализовать в поверхностных слоях материала при закалке с использованием концентрированных источников нагрева до-эвтектоидных, эвтектоидной и заэвтектоидных сталей, обеспечивающих получение гомогенного по углероду аустенита при различном состоянии исходной структуры материала

8 Определены зависимости интегральной температурно-временной характеристики S, реализуемой на глубине 0,2 мм при закалке сталей ВЭН ТВЧ и КЭП в исследуемом диапазоне режимов обработки от глубины упрочнения, с одной стороны, и от режимов обработки, с другой стороны

9 Установлено, что при реализации объемной схемы нагрева с ростом производительности обработки возрастают практически с той же интенсивностью и энергозатраты на обработку При промежуточной схеме нагрева с ростом производительности обработки в начале исследуемого диапазона режимов наблюдается снижение энергозатрат, а затем их возрастание. Поверхностная схема нагрева характеризуется тем, что при возрастании производительности снижаются энергоза-

траты на обработку, хотя общий уровень затрат энергии намного выше объемной схемы нагрева

10 Анализ результатов экспериментальных и теоретических исследований показал, что величина переходного слоя должна составлять 25 33 % от глубины упрочненного слоя При выполнении этого требования пик растягивающих напряжений смещается в более глубокие слои материала и при этом величина сжимающих напряжений на поверхности в среднем уменьшается не более 4 6 % В этом случае снижается вероятность появления закалочных трещин и повышается долговечность работы деталей в условиях знакопеременных нагрузок

11 Разработана новая методика назначения рациональных режимов поверхностной закалки стальных деталей, отличающаяся от известных тем, что при назначении режимов учитывается не только необходимая глубина упрочнения слоя, но и характер распределения остаточных напряжений по глубине материала

12 Доказано, что при использовании предлагаемой комбинированной обработки жестких стальных деталей предварительная механическая обработка необходимой поверхности может быть осуществлена в окончательный размер Малая величина припуска на финишное шлифование, возникшая в результате поверхностной закалки за счет изменения удельных объемов структурных составляющих, гарантирует отсутствие прижогов, а также обеспечивает превалирование деформационного механизма процесса шлифования над тепловым фактором (нивелирование процесса резания) Последнее, в свою очередь, приводит к повышению твердости и сжимающих остаточных напряжений в поверхностном слое

13 Разработано оборудование, инструмент и ряд новых технологий комбинированной обработки, внедрение в производство которых позволяет на финишной стадии технологического процесса изготовления деталей в сравнении с традиционной технологией достичь следующих результатов*

- повысить производительность обработки в 2 4 раза,

- снизить энергозатраты на обработку в 4 6 раз,

- повысить микротвердость и уровень сжимающих напряжений в поверхностном слое материала на 10 15 %,

- исключить возможность появления брака при финишном шлифовании,

- уменьшить вспомогательное и подготовительно-заключительное время

Новизна технических решений при создании устройств, инструмента и технологии подтверждена авторскими свидетельствами и патентом на изобретения

Основные положения и результаты диссертационной работы отражены в следующих работах:

1 Аксенов В А Связь режимов обработки с тепловыми явлениями при шлифовании / В А. Аксенов, Ю. С Чесов, В В. Иванцивский // Известия высших учебных заведений Машиностроение- 1988 - №8 - С 124-127

2 Аксенов В А Теплофизический анализ технологических процессов комбинированной обработки деталей из конструкционных сталей / В А Аксенов, В В. Иванцивский И Известия высших учебных заведений Машиностроение -1997 -№4-6 - С 86-89

3 Иванцивский В В Технология, оборудование и инструмент для финишных операций / В. В. Иванцивский, Ю С Чесов, С В Птицын // Обработка металлов-2001.-№ 1 (12) - С 52-54

4 Иванцивский В В Интеграция процессов механической и поверхностной термической обработки на станочном оборудовании / В В Иванцивский, Ю С Чесов, С В Птицын //Вестник машиностроения -2001 -№10 - С 53-56

5 Иванцивский В В Связь параметров термических циклов, реализуемых в поверхностных слоях деталей машин, с глубиной упрочнения при воздействии объемных концентрированных источников нагрева / В В Иванцивский, В А Ба-таев // Известия высших учебных заведений Черная металлургия - 2004 - № 10 -С 30-34

6 Иванцивский В В Поверхностное упрочнение стали электроннолучевой обработкой в атмосфере /В В Иванцивский // Известия тульского государственного университета Серия электрофизико-химические воздействия на материалы-2004 -Вып 5 -С 96-107

7 Батаев А А Особенности структурных превращений в сталях, обусловленные использованием источников высококонцентрированной энергии / А А Батаев , И. А Батаев, В Г Буров, В В Иванцивский В В // Обработка металлов -2004 -№4(25) -С 18-19

8 Иванцивский В В Численное моделирование температурных полей в материалах при упрочнении с использованием концентрированных объемных источников нагрева / В В Иванцивский // Научный вестник НГТУ - 2004 - № 2 -С 161-172

9 Иванцивский В В Упрочнение поверхностных слоев деталей машин с использованием высокоэнергетического нагрева токами высокой частоты / В В Иванцивский, В А Батаев //Ползуновский вестник-2005 -№2 -С 104-113

10 Иванцивский В В Технологическое обеспечение качества поверхностного слоя деталей машин при интеграции поверхностной термической и финишной механической обработки / ВВ. Иванцивский, X М Рахимянов // Упрочняющие технологии и покрытия - 2005 - № 6. - С 43-46

11 Иванцивский В В , Скиба В Ю , Степанова Н П Назначение режимов закалки с использованием концентрированных источников нагрева // Обработка металлов-2005 -№3(28) - С 22-24

12 Иванцивский В В Совмещение операций поверхностной закалки и финишного шлифования на одном технологическом оборудовании / В В Иванцивский, В Ю Скиба//Обработка металлов-2006 -№1(30) -С 16-18

13 Иванцивский В В Повышение поверхностной микротвердости стали при интеграции поверхностно-термической и финишной механической обработок /ВВ. Иванцивский, В Ю Скиба // Научный вестник НГТУ - 2006 - № 3(24) -С 187-192

14 Батаев А А Особенности структурных превращений, обусловленные скоростным нагревом углеродистых сталей / А А Батаев, В В Иванцивский, И А Батаев, В Г Буров и др. // Известия высших учебных заведений Черная металлургия - 2006 -№ 10 -С 31-33

15 ИванцивскийВ В Расчет скорости роста аустенита при нагреве сталей с использованием концентрированных источников нагрева / В В Иванцивский // Обработка металлов - 2006 - № 4 (33) - С 12-15

16 Иванцивский В В. Методика назначения рациональных режимов поверхностной закалки сталей с использованием концентрированных источников нагрева / В В Иванцивский, В. Ю Скиба, H П Степанова И Обработка металлов -2006 -№4(33) - С 17-19

17 А с 1540037 СССР, МКИ H 05 В 6/36 Высокочастотное устройство для нагрева поверхности детали / С H Дорохов, В А Аксенов, В В Иванцивский и др - № 4360244/24-07 , заяв. 07 01 88 ; опубл 30 01 90, Бюл № 4 - 3 с

18 А с 1652359 СССР, МКИ С21 D 1/10 Способ закалки с нагревом ТВЧ / В А Аксенов, Ю С. Чесов, С В Птицын, В В. Иванцивский и др. - № 4620299/02, заяв 14 12 88, опубл 30 05 91, Бюл № 20 - 6 с

19. Пат № 1779265 СССР, МКИ С 21 D 1/42 Устройство для индукционного нагрева / С В Птицын, В А Аксенов, Ю С Чесов, В В Иванцивский - № 4838479/02, заяв 12 06 90, опубл 30 11 92, Бюл № 44 - 7 с

20 Аксенов В А Расчет и анализ параметров термических циклов при упрочняющем шлифовании / В А Аксенов, Ю С Чесов, В В Иванцивский // Совершенствование процессов абразивно-алмазной и упрочняющей обработки в машиностроении межвуз сб науч тр - Пермь : изд-во ГОШ, 1987 -С 14-21

21 Аксенов В А Анализ термических циклов при упрочняющем шлифовании / В А Аксенов, Ю С Чесов, В. В. Иванцивский // Объемное и поверхностное упрочнение деталей машин межвуз сб. науч тр. - Новосибирск изд-во НЭТИ, 1987 - С 82-89

22 Аксенов В А Структура и свойства поверхностного слоя в условиях высокоскоростного нагрева / В А. Аксенов, Ю С Чесов, В В Иванцивский // Структура и оптимальное упрочнение конструкционных материалов межвуз сб науч тр - Новосибирск изд-во НЭТИ, 1988 - С 54-60.

23 Аксенов В А Влияние условий формирования поверхностного слоя на эксплуатационные свойства деталей машин / В А Аксенов, Ю С Чесов, В В Иванцивский // Поверхностный слой, точность, эксплуатационные свойства и надежность деталей машин и приборов материалы науч семинара - M изд-во МДНТП, 1989 - С 8-12

24 Аксенов В А Поверхностная термическая обработка и свойства стали при высокоэнергетическом нагреве / В А Аксенов, Ю С Чесов, В В Иванцивский // Структура и конструктивная прочность стали межвуз сб науч. тр - Новосибирск : изд-во НЭТИ, 1989 - С 62-66

25 Аксенов В А Управление уровнем эксплуатационных свойств деталей машин при шлифовании / В. А. Аксенов, Ю С Чесов, В В Иванцивский // Совершенствование процессов абразивно-алмазной и упрочняющей обработки в машиностроении межвуз сб науч трудов - Пермь изд-во ППИ, 1990 - С 111-119

26 Аксенов В А Технологические возможности создания оптимальных структур конструкционных сталей поверхностным упрочнением / В А Аксенов,

Ю. С. Чесов, В В Иванцивский И Структура и свойства упрочненных конструкционных материалов межвуз сб науч тр - Новосибирск изд-во НЭТИ, 1990 -С 75-82

27 Аксенов В А Упрочнение профиля дисковых кулачков абразивной обработкой / В А Аксенов, Ю С Чесов, В В Иванцивский // Алмазная и абразивная обработка деталей машин и инструментов • межвуз сб науч тр - Пенза изд-во ППИ, 1990, вып 18 - С 35-39

28 Аксенов В А Интеграция процессов механической и термической обработки в ГПМ / В А Аксенов, Ю С Чесов, В В. Иванцивский // Металлорежущие станки респ. меж-вед науч-технич сб. - Киев, 1991, Вып 19 -С 46-50

29 Аксенов В А Исследование параметров точности и шероховатости поверхности при абразивном упрочнении / В А Аксенов, Ю С Чесов, В В Иванцивский // Алмазная и абразивная обработка деталей машин и инструмента межвуз сб науч тр -Пенза изд-во ППИ, 1991, вып 19 - С 12-16

30 Аксенов В А Формирование профиля губок прокладчика утка ткацкого станка шлифованием / В А Аксенов, Ю С Чесов, В В Иванцивский // Алмазная и абразивная обработка деталей машин и инструмента межвуз сб науч тр -Пенза изд-во ППИ, 1991, вып 20 -С 55-58

31. Аксенов В А Автомат для разрезки пружины прокладчика утка ткацкого станка / В А Аксенов, Ю С Чесов, В В Иванцивский // Совершенствование процессов абразивно-алмазной и упрочняющей обработки и САПР • межвуз сб науч трудов- Пермь • изд-во ППИ, 1992 -С 79-84

32 Иванцивский В В Расчет температурного поля в материалах при движущемся источнике в условиях высокоэнергетического нагрева ТВЧ / В. В Иванцивский // Оборудование и технология машиностроительного производства . межвуз сб науч труд - Новосибирск изд-во НГТУ, 1994 - С 8-17

33 Иванцивский В В Энергетические возможности процессов упрочнения при механической и поверхностной термической обработке / В В Иванцивский, Ю С Чесов // Оборудование и технология машиностроительного производства межвуз. сб науч труд. - Новосибирск изд-во НГТУ, 1994 - С 17-23

34 Иванцивский В В Структура и твердость стали 45 после высокоэнергетического упрочнения ТВЧ / В В Иванцивский // Оборудование и технология машиностроительного производства . межвуз сб. науч труд - Новосибирск изд-во НГТУ, 1996 - С. 8-12.

35 Чесов Ю С Технологический модуль для поверхностной термической обработки /ЮС Чесов, В В Иванцивский, С В Птицын // Оборудование и технология машиностроительного производства . межвуз сб. науч труд. - Новосибирск • изд-во НГТУ, 1996. - С 61-66

36 Иванцивский В В Гибкие шинопроводы для передачи высокочастотной энергии / В В Иванцивский, Ю С Чесов, С В Птицын // Оборудование и технология машиностроительного производства межвуз сб науч труд - Новосибирск изд-во НГТУ, 1996 - С 67-72

37. Иванцивский В В Упрочнение поверхностного слоя стали 45 с использованием высокоэнергетического нагрева ТВЧ / В В Иванцивский, А. П Фадеев

// Научные основы высоких технологий тр междунар науч -техн конф - Новосибирск изд-воНГТУ, 1997, Т 4 -С 63-66

38 Иванцивский В В Обеспечение требуемого качества поверхностного слоя при упрочнении деталей машин / В. В Иванцивский, Ю. С Чесов, С В Пти-цын // Научные основы высоких технологий : тр междунар науч.-техн конф -Новосибирск . изд-во НГТУ, 1997, Т 4 - С 164-167

39 Которое С А Роль локализованной деформации в процессах разрушения сталей /С А Которов, А А Батаев, В В Иванцивский, J1 Н Суханова// Актуальные проблемы электронного приборостроения тр IV междунар конф -Новосибирск изд-воНГТУ, 1998,Т 15 -С 57-61

40 Батаев В. А Расчет температурных полей при упрочнении конструкционных сталей с использованием объемных источников энергии / В А Батаев, В В Иванцивский, М Г Голковский // Строительство, материаловедение, машиностроение сб научн тр - Днепропетровск изд-во Gaudemus, 2000, Вып 10 - С 62-64

41 Иванцивский В В Расчет параметров термических циклов реализуемых в материалах при действии объемных источников нагрева / В В Иванцивский, В А Батаев // Актуальные проблемы электронного приборостроения тр V междунар конф - Новосибирск : изд-во НГТУ, 2000, Т 3 -С 145-150

42 Иванцивский В В Численное моделирование температурного поля в материале при электронно-лучевом источнике нагрева / В В Иванцивский, Н А Золотухина //Сборник научных трудов НГТУ - 2002, №4(30) - С 93-100

43 Иванцивский В В Связь режимов обработки с теплофизическими процессами в материале при интеграции поверхностной термической и финишной механической обработок / В В Иванцивский // Современная электротехнология в промышленности России тр Всеросс нуч -техн конф, Тула, 27-28 окт 2003 г -Тула изд-во ТулГУ, 2003 - С 249-258 - электрон опт диск (CD-ROM) - ISBN 0320300984

44 Иванцивский В В Численное моделирование напряженно-деформированного состояния материала при поверхностной закалке объемными концентрированными источниками тепла / В В Иванцивский, В Ю Скиба // Сборник научных трудов НГТУ - 2004, №4(30) - С 83-90

45 Иванцивский В В Обеспечение рационального распределения остаточных напряжений по глубине материала при поверхностной закалке ВЭН / В В Иванцивский, X М Рахимянов, В Ю Скиба // Современная элекгротехнология в машиностроении тр междунар нуч -техн конф , Тула, 5-6 июня 2007 г - Тула изд-во ТулГУ, 2007 - С 15-22

Подписано в печать^й$02ОО7 г. Формат 60x84/16 Бумага офсетная. Тираж 100 экз Печ л 2,0 Заказ № //

Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630092, г Новосибирск, пр К Маркса, 20