автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Технологическое обеспечение наследуемых параметров качества при упрочняющей обработке на основе выбора рациональных режимов методом акустической эмиссии

На правах рукописи

Мирошин Игорь Викторович

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАСЛЕДУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА ПРИ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКЕ НА ОСНОВЕ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ МЕТОДОМ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ

05.02.08 - Технология машиностроения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Барнаул 2008

003460940

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высше профессионального образования «Кузбасский государственный технический универ ситет» (ГОУ ВПО КузГТУ).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессо]

Блюменштейн В.Ю

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессо;

Рахимянов X. М

кандидат технических наук, доцен Роговой В. М

Ведущая организация Московский Государственный технически"

университет (МГТУ «МАМИ», г. Москва

Защита состоится " 2(>" дек<зЪр(2008 г. в " /3~°" часов на заседании дис сертационного совета Д 212.004.01 в Алтайском государственном техническом уни верситете им. И.И. Ползунова по адресу: 656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Алтай ского государственного технического университета им. И.И. Ползунова.

Отзывы в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью организации, просьб направлять по адресу: 656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46; факс (3852)36-79-03; e-mail yuoshevtsov@mail.ru.

Автореферат разослан " " ноября 2008г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Шевцов Ю.О.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Актуальной задачей современного машиностроения является обеспечение долговечности деталей машин, которая в существенной мере определяется качеством поверхностного слоя. Прогрессивным технологическим методом повышения эксплуатационных свойств деталей машин является поверхностное пластическое деформирование (ППД), обеспечивающее требуемую шероховатость, упрочнение и сжимающие остаточные напряжения в поверхностном слое деталей машин. Качество поверхностного слоя формируется на всем протяжении процесса изготовления детали, что должно учитываться при проектировании технологии ППД. Традиционные параметры качества поверхностного слоя, такие как глубина и степень упрочнения, параметры шероховатости и другие, не позволяют в полной мере оценить накопление и изменение свойств в ходе технологического процесса обработки деталей машин и их дальнейшей эксплуатации.

Эффективным аппаратом учета наследуемых параметров является механика технологического наследования (ТН), в рамках которой формирование и трансформация состояния поверхностного слоя на стадиях механической обработки и последующего эксплуатационного усталостного нагружения рассматриваются как единый процесс непрерывного накопления деформации и исчерпания запаса пластичности металлом поверхностного слоя. Использование этого аппарата предполагает расчет таких известных из механики параметров, как степень деформации сдвига, степень исчерпания запаса пластичности, тензор остаточных напряжений и другие.

Анализ показал, что существующие методы определения указанных механических параметров состояния металла поверхностного слоя отличаются значительной сложностью и трудоемкостью, что, в свою очередь, ограничивает возможность использования механики ТН на практике. В то же время физический характер механики ТН позволяет использовать для оценки накопленных свойств поверхностного слоя физические методы исследований. Одним из таких методов, реально отражающим характер пластической деформации материалов на микроуровне, является метод акустической эмиссии (АЭ). Широкое использование метода АЭ для контроля состояния металла поверхностного слоя в процессах обработки и эксплуатации сдерживается отсутствием аналитического аппарата, в основу которого должны быть положены взаимосвязи параметров механики ТН, с одной стороны, и соответствующие параметры сигналов АЭ, поступающих из зоны обработки, с другой.

Учитывая возрастающие требования к качеству и долговечности деталей в процессе эксплуатации, данная работа, направленная на разработку аналитического аппарата и методики акустико-эмиссионного контроля наследуемого состояния поверхностного слоя при проектировании технологических процессов упрочняющей обработки ППД, является актуальной.

Цель работы. Повышение долговечности ответственных упрочняемых деталей машин на основе раскрытия физических закономерностей при формировании наследуемых параметров качества поверхностного слоя методом акустической эмиссии.

Для достижения цели в работе сформулированы и решены следующие задачи:

1. Разработать структурно-аналитическую модель состояний поверхностного слоя металла в категориях механики технологического наследования и сигналов акустической эмиссии.

2. Раскрыть физические закономерности формирования поверхностного слоя с учетом явления технологического наследования и создать экспериментально-аналитическую модель, описывающую взаимосвязи параметров сигналов АЭ и параметров качества упрочняемого поверхностного слоя.

3. Разработать методику экспериментальных исследований, позволяющую раскрыть закономерности формирования поверхностного слоя деталей машин при механической обработке по сигналам акустической эмиссии.

4. Провести экспериментальные исследования и установить взаимосвязи режимов обработки, интегральных параметров качества поверхностного слоя с параметрами сигналов акустической эмиссии.

5. Создать методическое и программное обеспечение акустико-эмиссионного контроля наследуемого механического состояния поверхностного слоя ответственных деталей машин.

Научная новизна.

1. Разработана структурно-аналитическая модель состояний поверхностного слоя металла в категориях механики технологического наследования и сигналов акустической эмиссии, позволяющая управлять формированием наследуемых параметров качества по сигналам акустической эмиссии, регистрируемым на операциях механической обработки деталей машин.

2. Создана экспериментально-аналитическая модель, устанавливающая взаимосвязь степени исчерпания запаса пластичности металлом с мощностью сигналов акустической эмиссии, особенностью которой является учет истории нагружения поверхностного слоя на последовательных стадиях технологического процесса.

3. Установлены наследственные закономерности формирования качества поверхностного слоя на операциях технологического процесса, заключающиеся в снижении интенсивности исчерпания запаса пластичности металлом поверхностного слоя при увеличении предварительной деформации с аналогичным изменением мощности сигналов акустической эмиссии, регистрируемой в процессе обработки.

Практическая ценность.

1. Разработаны и апробированы методики исследования поверхностного слоя детали при резании и поверхностном пластическом деформировании по картинам течения металла в очаге деформации, позволяющие рассчитать наследуемые деформационные параметры качества с учетом исходных свойств материала и режимов обработки.

2. Разработана и апробирована методика контроля наследуемых параметров качества поверхностного слоя, включая степень исчерпания запаса пластичности металла, по мощности сигналов акустической эмиссии, регистрируемых в процессах резания и поверхностного пластического деформирования.

3. Предложены технологические рекомендации по выбору режимов резания и ППД на основе акустико-эмиссионного контроля наследуемого состояния поверхностного слоя, обеспечивающих заданную циклическую долговечность деталей машин.

4. Создана программная система, автоматизирующая процедуру расчета наследуемых параметров качества поверхностного слоя, исчерпания запаса пластичности металла и циклической долговечности при упрочняющей обработке ППД по сигналам акустической эмиссии.

4

Достоверность полученных результатов. Результаты работы получены с использованием базовых положений технологии машиностроения и акустических методов исследования, методов общенаучной методологии, в том числе, структурного моделирования и синтеза, статистического и компьютерного моделирования, механики деформируемых сред, метода конечных элементов и других, что в целом обеспечило корректность постановки и решения задач, а также адекватность полученных математических и статистических моделей. Сформулированные научные положения, результаты работы, выводы и рекомендации обоснованы теоретическими решениями и экспериментальными данными, не противоречат известным положениям технических и фундаментальных наук и основаны на строго доказанных выводах, предложенных авторами ранних исследований.

Реализация результатов работы. Результаты научных исследований апробированы и приняты к внедрению в виде технологических процессов, методики и компьютерной программы с суммарным годовым экономическим эффектом около 140000 руб. в условиях инновационного учебно-научно-производственного центра «КузбассРИЦ» и ООО инженерного центра «АСИ».

Представленные в диссертационной работе исследования выполнялись в рамках научно-технической программы Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», подпрограмма 205 - «Транспорт», раздел - 205.03 «Наземные транспортные средства» в период с 2000 по 2003 г.г.

Личный вклад автора. В работах [1-2, 12] автором приведены результаты экспериментальных исследований влияния параметров напряженно-деформированного состояния на сигналы акустической эмиссии при различных схемах нагружения поверхностного слоя, в том числе с учетом технологического наследования [7, 10]. Автор принимал непосредственное участие в постановке и проведении эксперимента по определению параметров состояния поверхностного слоя методом делительных сеток [8]. В работе [4] автором предложена модель состояний поверхностного слоя металла в категориях наследуемых параметров качества и сигналов акустической эмиссии; в работе [13] - методика выбора режимов упрочняющей обработки для обеспечения долговечности методом акустической эмиссии. Все результаты, изложенные в работах [3, 5-6, 9, 11], получены автором лично.

Апробация работы. Основные положения работы были доложены и получили одобрение на XXVI международной научно-технической конференции ассоциации автомобильных инженеров (ААИ) «Автотракторостроение. Промышленность и высшая школа», посвященной 60-летию воссоздания МАМИ, Москва, 1999 г.; XXXI международной научно-технической конференции ассоциации автомобильных инженеров (ААИ) «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки кадров», посвященной 135-летию МАМИ, Москва, 2000 г.; всероссийской конференции молодых ученых «Материаловедение, технология и экология на рубеже веков», Томск, 2000 г.; XXXIX международной научно-технической конференции ассоциации автомобильных инженеров (ААИ) «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров», Москва, 2002 г.; IV международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения», «Технология-2003», Орел, 2003 г.; всероссийской научно-практической конференции «Прогрессивные технологии и экономика в машиностроении», Юрга, 2003 г.; VI международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы в машино-

5

строительном комплексе», «Технология-2005», Орел, 2005 г.; IV всероссийской научно-практической конференции «Прогрессивные технологии и экономика в машиностроении», Юрга, 2006; VII международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы в машиностроительном и строительном комплексах», «Технология-2006», Орел, 2006; заседаниях кафедры «Технология машиностроения» ГОУ ВПО «Кузбасский государственный технический университет».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 1 в издании, рекомендуемом ВАК РФ, и 1 программа для ЭВМ, зарегистрированная в Российском агентстве по патентам и товарным знакам, 2 отчета о НИР.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка использованной литературы из 168 наименований и 3 приложений.

Работа содержит 243 страницы, в том числе 212 страниц основного текста, 109 рисунков, 27 таблиц и приложения на 6 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко определен объект исследований, изложены суть поставленной научной задачи, цель и задачи исследования, приведены основные результаты работы.

В первой главе проведен анализ работ в области формирования качества поверхностного слоя в процессах упрочняющей механической обработки и эксплуатации деталей машин. Значительный вклад в формирование представлений о технологическом наследовании, как о совокупности сложных явлений переноса комплекса зависимых друг от друга параметров качества поверхностного слоя детали внесли ученые В.И. Аверченков, Б.М. Базров, В.Ю. Блюменштейн, A.C. Васильев, A.M. Дальский, Г.В. Карпенко, В.М. Кован, Э.В. Рыжов, В.М. Смелянский, А.П. Соколовский, А.Г. Суслов, A.B. Тотай, Ю.А. Шачнев, Д.Л. Юдин, П.И. Ящерицын и другие.

Анализ работ показал, что современная наука позволяет описать протекающие в поверхностном слое явления с использованием положений механики технологического наследования.

В настоящее время работами В.М. Смелянского и В.Ю. Блюменпггейна показано, что физическая природа поведения металла на последовательных стадиях жизненного цикла изделия, таких как резание, поверхностное пластическое деформирование и последующее эксплуатационное усталостное нагружение может быть описана в единых терминах и категориях феноменологической теории технологического наследования. Главной особенностью данных работ является представление формирования поверхностного слоя как процесса непрерывного накопления в нем деформаций и исчерпания запаса пластичности металла. Наряду с традиционными параметрами качества используются показатели механического состояния поверхностного слоя, такие как степень деформации сдвига А, степень исчерпания запаса пластичности 4P, тензор остаточных напряжений \Г0ост ] и др.

Указанные параметры рассчитываются в очаге пластической деформации вдоль линий тока и по глубине поверхностного слоя с учетом ее немонотонности. В соответствии с механикой ТН немонотонность процессов резания и ППД приводит к частичному восстановлению запаса пластичности металла. При этом, если известен профиль очага деформации то, используя его в качестве граничного условия, можно

рассчитать параметры пластического течения металла, параметры качества поверхностного слоя и определить режимы обработки.

Физический xapaicrep этих параметров позволяет использовать для оценки накопленных свойств поверхностного слоя физические методы исследований.

Одним из таких методов, реально отражающим характер пластической деформации материалов на микроуровне, является метод акустической эмиссии. Данный метод, основанный на регистрации механических колебаний поверхности материала с помощью высокочувствительных датчиков, в настоящее время нашел применение в двух основных направлениях: в качестве метода неразрушагощего контроля и в качестве эффективного метода физических исследований, в том числе, и иа дислокационном уровне.

Развитию и внедрению метода акустико-эмиссионных исследований способствовали работы отечественных ученых A.A. Барзова, В.А. Грешникова, Ю.Б. Дробота, Д.Г. Евсеева, A.B. Кибальченко, A.M. Лазарева, Д.Л. Мерсона, Г.Б. Муравина, В.В. Муравьева, В.Н. Подураева, А.Н. Смирнова, Л.Н. Степановой, а также зарубежных исследователей Дж. Гилмана, Д. Джеймса, С. Карпентера, Л. Лалли, Дж. Спаннера, Р. Фишера и других.

Кроме вышеназванного, метод акустической эмиссии используется для контроля технологических процессов механической обработки с целью выбора режимов, обеспечивающих максимальную стойкость режущего инструмента или требуемую макро- и микрогеометрию поверхности. Однако результаты этих исследований не позволяют оценить поверхностный слой детали с точки зрения его внутреннего состояния, определяющего эксплуатационные свойства изделия. В то же время, метод акустической эмиссии позволяет контролировать процессы, происходящие в поверхностном слое материала при воздействии на него внешних факторов на стадиях обработки и эксплуатации деталей машин. Для этого требуется идентификация феноменологических параметров в терминах и категориях сигналов названого метода контроля.

Во второй главе приведены результаты аналитических исследований, полученных с использованием разработанной структурно-аналитической модели состояний поверхностного слоя металла в категориях качества поверхностного слоя, механики технологического наследования и сигналов акустической эмиссии (рис. 1).

Предлагаемая модель отражает процесс формирования поверхностного слоя на операциях механической обработки резанием и ППД до момента разрушения детали при эксплуатационном усталостном нагружении.

Состояния объектов обладают какими-либо свойствами, которые отражают связи aa...a4',bl,b2. В исходном состоянии (0) металл ПС не деформирован, сигнал акустической эмиссии отсутствует. В общем виде состояние описывается как:

Азаг - 0;

А^А/П); (1)

[М,см L=0;

N,A,E,W = 0.

Рис. 1. Модель состояний поверхностного слоя: А, ТУ, Е,ТУ - параметры сигналов АЭ

В процессе резания, характеризуемого технологическими режимами, такими как скорость, подача, глубина резания происходит переход объекта от состояния 0 к состоянию 1. В поверхностном слое происходит постепенное накопление деформаций Ара, частично исчерпывается запас пластичности на величину возникают

остаточные напряжения в виде [(Т<г)ост\ре]. В итоге формируется поверхностный

слой с определенными параметрами шероховатости, глубиной (Л) и степенью упрочнения (3). При этом начинается излучение сигналов акустической эмиссии, их накопление, которое регистрируется и, по достижению состояния 1, связь Ь1 отражает значения ]У,А,Е,1¥, накопленные к данному моменту. Данное состояние описывается как:

Л1 =Лрез; ~ Ч'рез'

[МкД ЧМ,

■ Е1 = £ (Л,, , [(Та)вст ^ ); (2)

К =

5\=§Р<П-

Изменившееся состояние (1) поверхностного слоя и параметры сигналов АЭ, накопленных к данному состоянию, определяют совокупность связей х1Л ...х^.

Формирование поверхностного слоя на операции ПДЦ (1-2) под воздействием определенных параметров режима обработки (скорость, подача, геометрия и натяг инструмента) будет зависеть от свойств, накопленных на предшествующей операции резания.

Степень исчерпания запаса пластичности Ч'цпд представляет собой сумму по

1 и 2 операциям, т.е. стадиям механической обработки с учетом истории нагружения. Данное состояние может быть выражено в виде:

Изменившееся состояние (2) поверхностного слоя и параметры сигналов АЭ, накопленных к данному состоянию, определяют совокупность связей х2_]

Свойства, накопленные в поверхностном слое после механической обработки резанием и ППД, будут определять долговечность изделия в процессе эксплуатационного усталостного нагружения (до состояний 3 и 4, рис. 1). В процессе усталостного нагружения продолжается исчерпание запаса пластичности до значения = 1, при котором появляются первые признаки разрушения в виде несплошностей материала.

В соответствии с основной научной гипотезой, связи хи...;е14 и хи...хгл отражают характер формирования поверхностного слоя. В то же время определенные параметры сигнала АЭ связаны с изменением состояния поверхностного слоя материала, вызванного, в свою очередь, изменением режимов обработки. Поэтому для контроля наследуемых параметров состояния поверхностного слоя требуется установление зависимостей лг, ¡...д^ 4 и х2л в виде

[{Та)ост\ ~ [(7а)«ст]пЦГ

~ Л(А2>х¥2,[(Тсг)0ст)]2);

£2=£(Л2,¥2,[(Г<7)0СД); 1У2=ТГ(Л2,Ч'2,[(Т<т)ост]2);

Ка2 =ЯаППд-,

(3)

1г2 - ЬППД' ¿2 = 3ППД •

А^А^К^АТаош^ Е^Е^К^^ТаосщХУ, ^И'ДЛ^Д Та ],

остI

где / - стадия нагружения поверхностного слоя.

Как показал анализ, существующие модели связывают источники сигнала акустической эмиссии с изменением дислокационной структуры материала в процессе нагружения его поверхностного слоя, и могут быть представлены в общем виде:

0, А, £, РГ) = /(Ар), (5.

где Ар - изменение плотности дислокаций.

Анализ известных моделей позволил установить, что мощность сигнала АЭ при деформировании материала зависит от его постоянных составляющих - физико-механических свойств и геометрии образца (детали), а также от скорости деформации (в условиях плоской деформации - интенсивности скоростей деформации £■ ).

Однако использование этих моделей на практике, особенно в инженерных расчетах при проектировании технологических процессов, представляет определенную трудность.

Для определения связей между механическим состоянием поверхностного слоя и акустической эмиссией были проведены предварительные экспериментальные исследования в условиях простого нагружения при сжатии экспериментальных образцов. При этом были учтены результаты анализа литературных источников по контролю параметров сигнала АЭ, которые показали, что:

1) в условиях простого нагружения достаточной информативностью обладают скорость счета N и амплитуда сигнала А;

2) в случае немонотонного нагружения используют, как правило, интегральный параметр - энергию сигнала Е;

3) если в деформированном состоянии находится непостоянный объем материала, процесс акустического излучения удобнее определять как энергию сигнала, выделившуюся в единицу времени, т.е. в единицах измерения мощности IV.

Статистическая обработка данных предварительных экспериментальных исследований для однократного нагружения металла при сжатии позволила получить зависимость скорости счета сигнала акустической эмиссии от накопленной степени деформации сдвига:

/ (А-0,6)2) 0,17

N =1218-ехр

(6)

Обнаруженные закономерности позволили провести на следующем этапе исследования истории нагружения материалов, показавшие ее влияние на характер распределения и величину скорости счета акустической эмиссии в условиях одно- и двухэтапного монотонного нагружения.

Однако резание и ППД принадлежат к немонотонным процессам, поэтому были проведены дополнительные экспериментальные исследования данных процессов в условиях плоского деформированного состояния.

В соответствии с основной гипотезой было определено, что излучение сигнала акустической эмиссии, как при резании, так и при ППД происходит из области очага деформации; при этом было установлено, что «звучит» весь очаг деформации одновременно, а импульсы с разной глубины приходят в случайном порядке. Для того чтобы получить распределение импульсов по глубине поверхностного слоя, было проведено ранжирование сигналов по энергии (рис. 2 и 3).

о И 40 СО ВО 100 120 140 160 160 200 220 240 Л

Рис. 2. Ранжированное распределение импульсов по энергии АЭ из очага деформации за 2 с обработки резанием: п - количество импульсов

ю 15 га гб зо л

Рис. 3. Распределение импульсов по энергии АЭ из очага деформации за 0,2 с обработки резанием: п - количество импульсов

Анализ распределения АЭ импульсов показал, что форма кривой не зависит от временного интервала, на котором производилась выборка, поэтому в дальнейшем рассмотрен промежуток времени, за который материальная точка проходит очаг деформации, что имеет не только физический (полный цикл исчерпания запаса пластичности), но и технологический смысл - связь с подачей инструмента и глубиной резания.

Исследования позволили установить, что распределение Е по глубине поверхностного слоя за любой промежуток времени может быть описано в виде:

Е = а2 + ехр(Ь2 + с2 ■ I), (7)

где а2,Ь2,с2 - коэффициенты, зависящие от условий обработки и определяемые по сигналу АЭ; t - время прохождения материальной точкой очага деформации.

Для исключения влияния разницы в объемах деформируемого металла очага деформации, целесообразно для идентификации параметров ¥иЛ использовать хаЛЕ

рактеристику \У = ——. В этом случае выражение (7) примет вид:

Л

IV

¿Е Л

= с2 ■ ехр(¿2 + с2 • /).

(8)

Тогда с учетом выражений (7 и 8) и результатов предварительных экспериментальных исследований зависимость для оценки степени исчерпания запаса пластичности от параметров сигнала акустической эмиссии может быть представлена в виде: ¥ = <»!+ А, • (1п(с, + (с2 • ехр(А2 + С2 ■ /)))). (9)

Здесь г = т выступает как обобщенный критерий, зависящий от параметров ОД, которые в свою очередь определяются технологическими факторами; а],Ь> — коэффициенты, зависящие от физико-механических и геометрических параметров обрабатываемых изделий; С) - выравнивающий коэффициент; Ь2,с2 - коэффициенты, зависящие от условий текущего нагружения и определяемые по сигналу АЭ.

Установлено, что модели (7-9) отражают характер исчерпания запаса пластичности поверхностного слоя в категориях сигналов акустической эмиссии. Для определения значений коэффициентов в зависимости (9) и характера их влияния па связи между параметрами качества поверхностного слоя и энергетическими параметрами

11

сигналов акустической эмиссии были проведены исследования в процессах резания и ППД по специальной методике в наследственной постановке, позволяющие в итоге разработать методику АЭ-контроля.

В третьей главе изложена методика экспериментальных исследований формирования поверхностного слоя в условиях простого нагружения, а также на стадиях резания и ППД во взаимосвязи с регистрацией сигналов акустической эмиссии. В качестве основного материала для исследований была выбрана сталь 45 (HV 160...180).

Целью экспериментальных исследований на стадиях резания и ППД являлась проверка корректности принятых моделей, связывающих параметры состояния поверхностного слоя и сигналы акустической эмиссии, и определение влияния на них режимов обработки.

Экспериментальные исследования в условиях резания и ППД проводились на горизонтально-фрезерном станке с использованием специального приспособления, на котором устанавливали датчики для регистрации сигналов акустической эмиссии непосредственно в процессе обработки. В процессе исследований при резании толщина срезаемого слоя а варьировалась от 0,24 мм до 0,8 мм; подача инструмента S

- от 0,025 м/мин до 0,1 м/мин; передний угол у - от 12° до 33°, остальные режимы составляли: радиус закругления режущей кромки р~0,1 мм; задний угол а =9°. На стадии ППД варьировались натяг инструмента Ьц - от 0,04 мм до 0,072 мм, подача инструмента 5 - от 0,025 м/мин до 0,07 м/мин и профильный радиус инструмента р

- от 1,25 мм до 3,0 мм. Использовались различные технологические схемы обработки: «резание-резание», «резание-ППД», «резание-ППД1-ППД2», «ППД1-ППД2-ПВДЗ».

Расчет параметров напряженно-деформированного состояния выполнялся методом делительных сеток, по геометрическим параметрам профиля очага деформации и методом конечных элементов.

Исследование наследуемых деформационных параметров в зависимости от режимов свободного ортогонального резания и ППД проводилось с использованием метода визиопластичности, заключающегося в фиксации картины течения металла в процессе обработки с помощью скоростной видеосъемки. Геометрические размеры оптической системы обеспечивали необходимое линейное увеличение и поле зрения при минимальных аберрациях. Линзы устанавливались в специальные оправки на микровинтах для тонкой настройки оптической системы. Юстировка оптической системы производилась с помощью He-Ne лазера. Толщина образцов для обеспечения плоскодеформированного состояния составляла 5 мм.

Идентификация линий тока в очаге деформации при механической обработке проводилась по искажению делительной сетки на экспериментальных образцах. Расчет параметров напряженно-деформированного состояния в очаге деформации позволил определить интегральные показатели качества поверхностного слоя Ли*Р,

Акустико-эмиссионный контроль интегральных параметров качества в условиях простого нагружения проводили с помощью восьмиканального АЭ монитора «Vulcan 8SM»; при резании и ППД - АЭ системы DiSP16L фирмы РАС (США), представляющей собой шестнадцатиканальный блок обработки полной формы сигнала с частотой до 10000 импульсов в секунду на канал. Особенностью методики контроля являлось определение акустических параметров сигналов непосредственно в процессе механической обработки.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований влияния режимов обработки на формирование качества поверхностного слоя и взаимосвязей его параметров с параметрами сигнала акустической эмиссии, которые проводились в наследственной постановке в условиях сложной немонотонной обработки.

На первом этапе исследований повторному сжатию на прессе Бринелля с постоянным усилием в 30 кН подвергали образцы, которые после первого этапа исчерпали запас пластичности на определенную величину Ч*,. В результате чего в материале образцов происходило дальнейшее исчерпание запаса пластичности на величину 4*2 > которое зависело от значения, накопленного на первом этапе . Общее исчерпание запаса пластичности определялось как = + (рис. 4).

Установлено, что в процессе повторного сжатия при уменьшении наблюдается увеличение мощности сигнала АЭ. В свою очередь, уменьшение меньшее исчерпание запаса пластичности Ч*2 вызвано большим исчерпанием запаса пластичности Ч^ на первом этапе. Таким образом, большее значение мощности сигнала акустической эмиссии на втором этапе И/2 свидетельствует о большем исчерпании запаса пластичности на первом этапе.

Исследования параметров напряженно-деформированного состояния во взаимосвязи с регистрацией мощности сигналов акустической эмиссии, как для операции резания, так и для ППД проводились по картинам течения металла, фиксировавшихся с использованием скоростной видеосъемки (рис. 5).

Геометрические параметры очагов деформации в зависимости от режимов резания, полученные графически, явились одним из главных граничных условий для построения конечно-элементной модели при определении параметров НДС. Использование данного расчетного метода для контроля результатов экспериментальных исследований показали их корректность, как и принятых моделей. Относительная погрешность экспериментальных и расчетных значений степени исчерпания запаса пластичности не превышает 8%.

«I *10'

0,20 0,26 0,30 0.25 0,40 0,46 0,60 0,65 0.60 0,66 0,70 0.76 У*

Рис. 4. Зависимость суммарной мощности сигнала АЭ от значения Ч^ после двухэтапного нагружения

Рис. 5. Картина течения металла и геометрические параметры очага деформации (подача 5=0,025 м/мин, толщина срезаемого слоя а =0,23 мм)

В результате проведенных экспериментальных исследований установлено, что тесная корреляционная связь {К>0,85) обнаруживается между мощностью сигнала акустической эмиссии IV и значением степени исчерпания запаса пластичности Т.

Исследования показали, что на операциях резания технологическое наследование проявляется при последовательной обработке со снятием припуска, величина которого не превышает глубины упрочненного на предшествующем технологическом переходе поверхностного слоя. Для случая, не учитывающего историю нагру-жения в процессе резания, была получена следующая зависимость (рис. 6):

¥ = -1,345 + 0,143 • (1 п(25000 + №)). (10)

Для решения задачи контроля накопления свойств в поверхностном слое с учетом истории нагружения была получена зависимость Т от мощности сигналов АЭ, полученных в ходе одно-, двух- и трехэтапной обработки поверхностным пластическим деформированием. Установлено, что на формирование свойств поверхностного слоя на стадии ППД существенное влияние оказывает технологическое наследование, что находит отражение в накоплении сигналов АЭ (рис. 7). Зависимость определена для значений полученных в приращениях на каждой последующей стадии обработки по отношению к предшествующей, в отличие от стадии резания, где использовали значения Т после однократного нагружения:

¥ = 0,0453 • ехр(3,42 • 10 5 ■№). (11)

Характер данной зависимости отличается от полученной при резании (формула 10), что объясняется учетом истории нагружения - для двух- и трехэтапного поверхностного пластического деформирования.

Рис. б. Зависимость от мощности сиг- Рис. 7. Зависимость ¥ от мощности сигналов АЭ, полученная в процессе резания налов АЭ, полученная в процессе ППД

Установлено, что обработка ППД по предварительно упрочненному поверхностному слою привела к тому же эффекту, что и поверхностное пластическое деформирование материала с большей твердостью, а именно: уменьшились размеры очага деформации, и уменьшилась глубина упрочнения в сравнении с обработкой по неуп-рочненному материалу. Однако при деформировании более твердых материалов наблюдается увеличение излучаемой энергии сигналов АЭ. При ППД упрочненной поверхности наоборот, было отмечено снижение выделяющейся энергии сигналов акустической эмиссии.

Анализ показал, что режимы обработки при резании и ППД влияют как на формирование наследуемых параметров качества поверхностного слоя, так и на сигналы акустической эмиссии.

Обработкой экспериментальных данных были получены модели, учитывающие влияние варьируемых режимов при резании на степень исчерпания запаса пластичности (12) и мощность акустического сигнала IV (13) (рис. 8, 9).

Ч' = а0'0739-50'277. (12)

ГУ = П963Е5а1'81 (13)

Установлено, что подача в большей мере оказывает влияние, как на исчерпание запаса пластичности, так и на мощность сигнала АЭ, что объясняется увеличением скорости деформации и накопленной степени деформации сдвига Л.

Рис. 8. Зависимость ¥ от подачи 5 Рис. 9. Зависимость мощности сигнала АЭ и толщины срезаемого слоя а от подачи 5 и толщины срезаемого слоя а

Анализ экспериментальных результатов показал, что наибольшее влияние из варьируемых факторов при резании по схеме строгания на высотные параметры шероховатости (Лг) оказывает подача инструмента 5.

Установлено, что в зависимости от параметров режима резания глубина упрочнения изменяется в пределах 0,1 ...0,33 мм и возрастает с увеличением толщины срезаемого слоя; значимого влияния подачи инструмента в диапазоне 5 = 0,025...0,1 м/мин не наблюдается.

Полученные результаты показывают, что история нагружения оказывает значительное влияние на степень упрочнения поверхностного слоя и практически не оказывает влияния на глубину упрочнения, что соответствует базовым положениям механики технологического наследования.

Степень упрочнения, возрастающая при увеличении, как подачи, так и толщины срезаемого слоя составила 5 = 23...37%, В процессе обработки резанием установлена взаимосвязь между степенью упрочнения 6 и сигналами акустической эмиссии, а также между и 8. Проведенный анализ сигналов позволил установить влияние истории нагружения на степень упрочнения, заключающееся в значительном снижении мощности излучения (более чем в 2 раза) по сравнению с определенным уровнем (рис, 10).

а, мм

При ППД с максимально допустимыми значениями натяга (0,05-0,1 мм) была достигнута степень упрочнения 15-25% при однократном нагружении и 35-55% при двух- трехкратном упрочнении поверхностного слоя, что нашло свое отражение в накоплении мощности сигналов акустической эмиссии (рис. И). При обработке была получена глубина упрочнения 1-2 мм и шероховатость Яа = 0,05 - 0,1 мкм при использовании инструмента с профильным радиусом Япр = 1,25 - 3 мм.

АЭ от степени упрочнения 5 при реза- АЭ от степени упрочнения 6 при ППД

Особенность методики контроля заключалась в регистрации сигналов АЭ из зоны пластического течения металла с фильтрацией программными средствами вы-сокоэнергетичных импульсов, свойственных разрушению и контактному взаимодействию инструмента с обрабатываемой поверхностью. В связи с этим в исследовании не было установлено взаимосвязи между параметрами сигналов АЭ и шероховатости.

Результаты экспериментальных исследований подтвердили корректность полученных аналитических решений для стадий резания и ППД, и не противоречат результатам других авторов.

Установлены пути обеспечения основных параметров качества поверхностного слоя путем контроля формирования свойств в процессе механической обработки по сигналам акустической эмиссии. Полученные взаимосвязи положены в основу алгоритма расчета параметров упрочняющей обработки с учетом явления технологического наследования, позволяющего управлять качеством поверхностного слоя с целью обеспечения заданной циклической долговечности детали.

Выявленные в результате экспериментально-аналитических исследований взаимосвязи объясняют более 85% всей дисперсии экспериментальных данных, относительная погрешность определения не превышает 10%.

Пятая глава посвящена разработке методик, алгоритмов и программной системы проектирования упрочняющих технологических процессов, позволяющих управлять наследуемыми параметрами качества поверхностного слоя и циклической долговечности деталей машин.

Для практического использования полученных в работе результатов разработан алгоритм расчета циклической долговечности по сигналам акустической эмиссии.

В соответствии с этим алгоритмом на первом этапе назначаются режимы механической обработки, определяется кинетика пластического течения металла и рас-

считывается время накопления энергии сигналов АЭ, Далее по значениям мощности сигналов акустической эмиссии, зарегистрированным в процессе обработки, определяются наследуемые параметры поверхностного слоя и продолжительность стадии циклической долговечности.

Процедуры выполнения этапов разработанного алгоритма представлены в виде программной системы «Расчет циклической долговечности по сигналам акустической эмиссии», предназначенной для автоматизированного расчета накопления деформации и исчерпания запаса пластичности по глубине поверхностного слоя, продолжительности стадии циклической долговечности, на основе полученной в процессе механической обработки акустико-эмиссионной информации.

Для проектирования технологических процессов обкатывания предложена методика акустико-эмиссионного экспресс-контроля, позволяющая по заданной циклической долговечности детали в процессе эксплуатации определять режимы операций механической обработки. В качестве исходных данных при решении данной задачи выступают значения параметров качества поверхностного слоя, механического состояния и циклической долговечности детали, которые технолог ожидает получить после механической обработки. Погрешность определения циклической долговечности по экспресс-методике относительно точного решения для деталей, подвергаемых усталостному нагружению в условиях поперечного изгиба с вращением, не превышает ±15%, что является удовлетворительным при прогнозировании долговечности в производственных условиях.

Результаты научных исследований апробированы и приняты к внедрению на машиностроительных предприятиях в виде методик, программной системы расчета и технологических процессов с суммарным годовым экономическим эффектом около 140000 рублей.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Установлено, что решение научной задачи технологического обеспечения наследуемых параметров качества возможно на основе раскрытия физических закономерностей формирования поверхностного слоя на стадиях механической обработки с использованием современных методов контроля. Акустическая эмиссия, отражающая характер пластической деформации материалов на микроуровне, позволяет оценить накопление свойств в поверхностном слое при его обработке в режиме реального времени.

2. Разработана структурно-аналитическая модель состояний металла поверхностного слоя, описывающая его формирование на стадиях жизненного цикла изделия, и устанавливающая взаимосвязи между наследуемыми параметрами качества и сигналами акустической эмиссии, регистрируемыми в процессе механической обработки деталей машин.

3. Создана экспериментально-аналитическая модель, в основе которой лежат представления о накоплении деформации и исчерпании запаса пластичности *Р металлом и их взаимосвязи с мощностью сигналов акустической эмиссии. Особенностью модели является учет истории нагружения поверхностного слоя на последовательных стадиях технологического процесса на основе анализа полученной акустико-эмиссионной информации.

4. Разработана оригинальная методика контроля накопления свойств в очагах деформации при резании и поверхностном пластическом деформировании в зависимости от режимов обработки с одновременной регистрацией сигналов акустической эмиссии, особенностью которой является использование визуальной записи пластического течения металла, получаемой с помощью скоростной видеосъемки, для последующего расчета наследуемых параметров качества поверхностного слоя.

5. Установлены наследственные закономерности формирования качества поверхностного слоя на операциях механической обработки, заключающиеся в снижении интенсивности исчерпания запаса пластичности металлом поверхностного слоя при увеличении предварительной деформации с аналогичным изменением мощности сигналов акустической эмиссии W, регистрируемой в процессе обработки. Определено, что при исчерпании запаса пластичности до значения не более ¥ = 0,5 происходит накопление мощности сигналов акустической эмиссии до уровня W = 40000, в то время как превышение указанного порога запаса пластичности приводит к 2,5-кратному приросту значения W.

6. Разработана методика акустико-эмиссионного контроля формирования поверхностного слоя при обработке резанием и ППД, позволяющая рассчитывать наследуемые параметры качества, включая степень деформации сдвига и исчерпания запаса пластичности с целью прогнозирования циклической долговечности деталей машин, работающих в условиях усталостного нагружения. Для упрощенного расчета при проектировании технологических процессов обкатывания предложена методика экспресс-контроля, позволяющая по заданной циклической долговечности детали в процессе эксплуатации определять режимы окончательной обработки.

7. Результаты диссертационной работы апробированы и внедрены на машиностроительных предприятиях в виде методик, алгоритмов и программной системы, которая позволяет автоматизировать расчет параметров механического состояния и циклической долговечности по сигналам акустической эмиссии. Внедрение результатов научных исследований позволило более чем в 3 раза увеличить долговечность детали путем управления параметрами качества поверхностного слоя, и получить годовой экономический эффект около 140000 рублей.

Основные положения диссертации опубликованы в издании, включенном в перечень ВАК РФ:

1. Мирошин, И.В. Оценка взаимосвязей феноменологических параметров металла с сигналами акустической эмиссии [Текст] / И.В. Мирошин, O.A. Останин // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2006. - №2. С. 44-50.

Публикации в других изданиях:

2. Блюменштейн, В.Ю. Об использовании сигналов акустической эмиссии для оценки, механических параметров технологической наследственности [Текст] / В.Ю. Блюменштейн, И.В. Мирошин // Автотракторостроение. Промышленность и высшая школа: сборник трудов XXVI научно-техн. конф. Ассоциации автомобильных инженеров (международный научный симпозиум, посвященный 60-летию воссоздания МАМИ). - М.: МАМИ. - 1999. - С.37-38.

3. Мирошин, И.В. Исследование взаимосвязей напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя и сигналов акустической эмиссии [Текст] / И.В. Мирошин // Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки кадров: сборник трудов XXXI научно-техн. конф. Ассоциации ав-

томобильных инженеров (международный научный симпозиум, посвященный 135-летию МГТУ МАМИ). - М.: МАМИ. - 2000. - С. 46-47.

4. Блюменштейн, В.Ю. Модель состояний поверхностного слоя в категориях механики технологической наследственности и сигналов акустической эмиссии [Текст] / В.Ю. Блюменштейн, И.В. Мирошин // Инструмент Сибири. - 2000. -№4(7).-С. 5-9.

5. Мирошин, И.В. Исследование формирования напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя по сигналам акустической эмиссии [Текст] / И.В. Мирошин // Материаловедение, технологии и экология на рубеже веков: сборник трудов Всероссийской конф. молодых ученых. - Томск : ТНЦ СО РАН, 2000.-С. 151-153.

6. Мирошин, И.В. Исследование роли технологического наследования на стадиях механической обработки по сигналам акустической эмиссии [Текст] / И.В. Мирошин // Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров : сборник трудов XXXIX Международной научно-технической конференции АИИ. - М.: МАМИ. - 2002. — С. 23-24.

7. Блюменштейн, В.Ю. Исследование механики технологического наследования и разработка автоматизированных средств проектирования технологии упрочняющей обработки [Текст] / В.Ю. Блюменштейн, И.В. Мирошин, A.A. Кречетов // Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники : сборник трудов по подпрограмме 205 «Транспорт» научно-технической программы Минобразования РФ. - М.: МАИ, 2003. - С. 132-133.

8. Блюменштейн, В.Ю. Применение метода акустической эмиссии для контроля наследуемого механического состояния поверхностного слоя деталей при резании и ППД [Текст] / В.Ю. Блюменштейн, И.В. Мирошин // Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения: сборник трудов IV Международной научно-технической конференции. - Орел, 2003. - С. 455-458.

9. Мирошин, И.В. Контроль накопления механических свойств в поверхностном слое при обработке резанием и ППД по сигналам акустической эмиссии [Текст] / И.В. Мирошин // Прогрессивные технологии и экономика в машиностроении : труды Всероссийской научо-практ. конф. -Томск : Изд-во ТПУ, 2003. - С. 102-103.

Ю.Блюменштейн, В.Ю. Исследование влияния истории нагружения на сигналы акустической эмиссии [Текст] / В.Ю. Блюменштейн, И.В. Мирошин, A.A. Кречетов, O.A. Останин // Известия ОрелГТУ. Машиностроение. Приборостроение. - 2005. - № 4. - С. 60-63.

11.Мирошин, И. В. Моделирование процесса нагружения поверхностного слоя при внедрении индентора [Текст] / И. В. Мирошин // Известия ОрелГТУ. Машиностроение. Приборостроение. В 2-х т. Т.2. - 2006. - № 3(529) - С. 45-47.

12.Мирошин, И.В. Исследование влияния накопленных механических свойств на сигналы акустической эмиссии в процессах свободного ортогонального резания [Текст] / И.В. Мирошин, O.A. Останин // Прогрессивные технологии и экономика в машиностроении: труды IV Всероссийской научо-практ. конф. с международным участием. В 2 т. / ЮТИ ТПУ. - Юрга: Изд-во ТПУ, 2006. - Т. 1. - С. 40-42.

13.Программа для ЭВМ № 2008610463 Российская Федерация. Расчет циклической долговечности по сигналам акустической эмиссии [Электронный ресурс] / В. Ю. Блюменштейн, А. А. Кречетов, И. В. Мирошин ; заявитель и правообладатель И. В. Мирошин. - № 2007614816; заявл. 30.12.07; per. 24.01.08.

Мирошин Игорь Викторович

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАСЛЕДУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА ПРИ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКЕ НА ОСНОВЕ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ МЕТОДОМ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ

05.02.08 - Технология машиностроения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано к печати^^-Ов Формат /^

Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе Уч. изд. л. ¿££. Тираж 100. Заказ .Л?^ ГУ Кузбасский государственный технический университет 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28 Типография ГУ Кузбасский государственный технический университет 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4 А

Введение.

1 Технологическое наследование и проблема контроля формирования свойств поверхностного слоя ответственных деталей машин.

1.1 Технологическое наследование качества поверхностного слоя при механической обработке деталей машин.

1.2 Анализ формирования качества и проблема контроля наследуемого состояния поверхностного слоя деталей машин.

1.3 Анализ влияния технологических факторов и качества поверхностного слоя на параметры сигналов акустической эмиссии.

1.3.1 Контроль накопления поврежденности в материале при его деформировании акустическими методами.

1.3.2 Использование метода акустической эмиссии для контроля технологических факторов в процессе обработки.

1.3.3 Контроль долговечности изделия методом акустической эмиссии.

1.4 Анализ связей сигналов акустической эмиссии с дислокационными процессами при нагружении конструкционных материалов.

1.5 Выводы. Цель и задачи исследований.

2 Экспериментально-аналитическое исследование наследственных связей сигналов акустической эмиссии с напряженно-деформированным состоянием поверхностного слоя.

2.1 Структурно-аналитическая модель состояний поверхностного слоя металла в категориях механики технологического наследования и сигналов акустической эмиссии.

2.2 Анализ взаимосвязей сигналов акустической эмиссии с накоплением свойств в материале при его нагружении.

2.3 Экспериментальные исследования взаимосвязей деформационных параметров с параметрами сигнала акустической эмиссии в условиях простого нагружения.

2.3.1 Определение взаимосвязей между степенью деформации сдвига и сигналами акустической эмиссии в условиях простого нагружения.

2.3.2 Исследование влияния истории нагружения на сигналы акустической эмиссии.

2.4 Экспериментально-аналитическое исследование взаимосвязей сигналов акустической эмиссии с параметрами напряженно-деформированного состояния в условиях немонотонного нагружения.

2.4.1 Исследование влияния программы нагружения на сигнал акустической эмиссии.

2.4.2 Экспериментально-аналитическое исследование взаимосвязей сигналов акустической эмиссии с параметрами напряженно-деформированного состояния с учетом истории нагружения.

2.5 Выводы по 2 главе.

3 Методики проведения экспериментальных исследований.

3.1 Общий план проведения экспериментальных исследований.

3.2 Методика проведения тарировочных экспериментов в условиях простого одноосного сжатия.

3.2.1 Оборудование и образцы.

3.2.2 Порядок проведения акустико-эмиссионных исследований

3.3 Методика исследования технологического наследования на примере двухэтапного нагружения.

3.4 Методика проведения эксперимента по исследованию формирования и трансформации напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя при резании и поверхностном пластическом деформировании.

3.4.1 Оборудование и образцы.

3.4.2 Методика проведения акустико-эмиссионных исследований.

3.4.3 Методика обработки данных сигнала акустической эмиссии, полученных при резании и поверхностном пластическом деформировании.

3.5 Методика исследования напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя с помощью фото- и видеосъемки.

3.5.1 Методика визуальной записи картины пластического течения металла.

3.5.2 Методика расчета напряженно-деформированного состояния методом делительных сеток.

3.5.3 Методика расчета степени исчерпания запаса пластичности по геометрическим параметрам профиля очага деформации при поверхностном пластическом деформировании.

3.6 Методика исследования качества поверхностного слоя.

3.7 Методика решения задач механики технологического наследования методом конечных элементов.

3.8 Выводы по 3 главе.

4 Экспериментальные исследования взаимосвязей качества поверхностного слоя с сигналами акустической эмиссии.

4.1 Исследование влияния повторного нагружения на сигналы акустической эмиссии при немонотонном нагружении.

4.2 Экспериментальные исследования взаимосвязей параметров состояния поверхностного слоя с параметрами сигнала акустической эмиссии на стадии резания.

4.2.1 Экспериментальное определение напряженно-деформированного состояния.

4.2.2 Моделирование напряженно-деформированного состояния методом конечных элементов.

4.2.3 Накопление механических свойств и сигналов акустической эмиссии на стадии резания с учетом истории нагружения.

4.2.4 Определение влияния режимов обработки на степень использования запаса пластичности и сигналы акустической эмиссии при резании.

4.2.5 Определение влияния технологического наследования на качество поверхностного слоя и сигналы акустической эмиссии при резании.

4.3 Экспериментальные исследования взаимосвязей механического состояния поверхностного слоя с параметрами сигнала акустической эмиссии на стадии поверхностного пластического деформирования с учетом истории нагружения.

4.3.1 Определение напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя.

4.3.2 Трансформация механических свойств pi сигналов акустической эмиссии на стадии поверхностного пластического деформирования с учетом истории нагружения.

4.3.3 Определение влияния режимов обработки на качество поверхностного слоя и сигналы акустической эмиссии при поверхностном пластическом деформировании

4.4 Экспериментальное исследование влияния программ нагружения на сигнал акустической эмиссии.

4.5 Выводы по 4 главе.

5 Технологическое обеспечение качества контроля деталей машин с учетом технологического наследования.

5.1 Методика контроля циклической долговечности по сигналам акустической эмиссии (прямая задача).

5.2 Программная система "Расчет циклической долговечности по сигналам акустической эмиссии".

5.3 Методика акустико-эмиссионного экспресс-контроля и назначения оптимальных режимов обработки.

5.4 Использование методики акустико-эмиссионного контроля деталей из других конструкционных материалов.

5.5 Технико-экономические аспекты внедрения методики акустико-эмиссионного контроля.

5.4 Выводы по 5 главе.

В условиях непрерывно возрастающих требований к качеству и надежности машин важной задачей современного машиностроения является повышение долговечности деталей машин, так как до 80% отказов машин обусловлены усталостным разрушением их деталей. Известно, что эксплуатационные свойства, в том числе, и долговечность, определяются состоянием поверхностного слоя деталей машин. Одним из базовых положений технологии машиностроения является учение о технологическом наследовании, в соответствии с которым состояние поверхностного слоя детали формируется и трансформируется на всех стадиях обработки и эксплуатации, что должно учитываться при проектировании технологических, особенно, упрочняющих процессов поверхностного пластического деформирования.

Значительный вклад в формирование представлений о технологическом наследовании, как о совокупности сложных явлений переноса комплекса зависимых друг от друга параметров качества поверхностного слоя детали внесли ученые В.И. Аверченков, Б.М. Базров, В.Ю. Блюменштейн, A.C. Васильев, A.M. Дальский, Г.В. Карпенко, В.М. Кован, Э.В. Рыжов, В.М. Сме-лянский, А.П. Соколовский, А.Г. Суслов, A.B. Тотай, Ю.А. Шачнев, Д.Л. Юдин, П.И. Ящерицын и другие.

Анализ работ в области формирования и трансформации состояния поверхностного слоя в процессах механической обработки и эксплуатации показывает, что современная наука позволяет описать протекающие в поверхностном слое явления с использованием положений механики деформируемых сред. В настоящее время работами В.М. Смелянского и В.Ю. Блюмен-штейна показано, что физическая природа поведения металла на последовательных стадиях жизненного цикла изделия, таких как резание, поверхностное пластическое деформирование и последующее эксплуатационное усталостное нагружение может быть описана в единых терминах и категориях феноменологической теории технологического наследования. Главной особенностью данных работ является представление формирования поверхностного слоя как процесса непрерывного накопления в нем деформаций и исчерпания запаса пластичности металла. Наряду с традиционными параметрами качества оценка состояния поверхностного слоя металла проводится с помощью феноменологических критериев поврежденности, таких как степень деформации сдвига Л, степень исчерпания запаса пластичности , тензор остаточных напряжений [Тсгост] и др.

Однако сложность определения механических параметров состояния поверхностного слоя ограничивает возможность использования феноменологического подхода на практике. В то же время физический характер феноменологической теории технологического наследования позволяет использовать для оценки накопленных свойств поверхностного слоя физические методы исследований.

Одним из таких методов, реально отражающим характер пластической деформации материалов на микроуровне, является метод акустической эмиссии. Данный метод, основанный на регистрации механических колебаний поверхности материала с помощью высокочувствительных датчиков, в настоящее время нашел применение в двух основных направлениях: в качестве метода неразрушающего контроля и в качестве эффективного метода физических исследований, в том числе, и на дислокационном уровне.

Развитию и внедрению метода акустико-эмиссионных исследований способствовали работы отечественных ученых A.A. Барзова, В.А. Грешнико-ва, Ю.Б. Дробота, Д.Г. Евсеева, A.B. Кибальченко, A.M. Лазарева, Д.Л. Мер-сона, Г.Б. Муравина, В.В. Муравьева, В.Н. Подураева, А.Н. Смирнова, Л.Н. Степановой а также зарубежных исследователей Дж. Гилмана, Д. Джеймса, С. Карпентера, Р. Фишера, Л. Лалли, Дж. Спаннера и других.

Кроме вышеназванного, метод акустической эмиссии используется для контроля технологических процессов механической обработки с целью выбора режимов, обеспечивающих максимальную стойкость режущего инструмента или требуемую макро- и микрогеометрию поверхности. Однако результаты этих исследований не позволяют оценить поверхностный слой детали с точки зрения его внутреннего состояния, определяющего эксплуатационные свойства изделия. В то же время, метод акустической эмиссии позволяет контролировать процессы, происходящие в поверхностном слое материала при воздействии на него внешних факторов на стадиях обработки и эксплуатации деталей машин. Однако в данном случае требуется идентификация феноменологических параметров в терминах и категориях сигналов названого метода контроля.

Цель работы: Повышение долговечности ответственных упрочняемых деталей машин на основе раскрытия физических закономерностей при формировании наследуемых параметров качества поверхностного слоя методом акустической эмиссии.

Идея работы: Разработка методики акустико-эмиссионного контроля металла на стадиях жизненного цикла деталей машин на базе использования закономерностей технологического наследования и взаимосвязей физических» критериев металла поверхностного слоя с сигналами акустической эмиссии.

В работе получена структурно-аналитическая модель состояний металла поверхностного слоя, описывающая степень исчерпания запаса пластичности на стадиях резания и последующего поверхностного пластического деформирования детали в терминах и категориях сигналов акустической эмиссии. В рамках модели процесс формирования качества поверхностного слоя, накопления деформаций и исчерпания запаса пластичности металла детали представлен на последовательных стадиях механической обработки, включающих резание и поверхностное пластическое деформирование, с выходом на эксплуатационное усталостное нагружение, во взаимосвязи с поэтапным накоплением сигналов акустической эмиссии.

Предложено экспериментально-аналитическое описание технологического наследования в терминах и категориях сигналов акустической эмиссии, выделяемых на каждой операции механической обработки или стадии эксплуатации в виде функциональных моделей.

Разработана оригинальная методика контроля накопления свойств в очагах деформации при резании и поверхностном пластическом деформировании, особенностью которой является использование визуальной записи пластического течения металла, получаемой непосредственно в процессе обработки. Разработана и апробирована методика параллельной регистрации и последующей обработки сигналов акустической эмиссии при различных способах нагружения поверхностного слоя.

Экспериментально подтверждены зависимости влияния интенсивности накопления деформации и исчерпания запаса пластичности на мощность сигналов акустической эмиссии, регистрируемой в процессе многостадийного нагружения поверхностного слоя металла.

Использование методики акустико-эмиссионного контроля состояния поверхностного слоя позволило экспериментально определить накопленные значения степени деформации сдвига и степень исчерпания запаса пластичности на стадиях механической обработки; экспериментальные результаты подтверждают корректность аналитических решений, полученных в работе.

Результаты работы положены в основу методики контроля качества поверхностного слоя при проектировании технологических процессов резания и последующего обкатывания, обеспечивающих заданную циклическую долговечность деталей машин. В рамках разработанной методики решение прямой задачи предполагает определение циклической долговечности деталей машин по выбранной структуре технологического процесса с назначенными режимами обработки.

Для решения задачи обеспечения циклической долговечности в производственных условиях разработана методика акустико-эмиссионного экспресс-контроля, позволяющая по заданному числу циклов усталостного нагружения деталей в процессе эксплуатации определить последовательность и технологические режимы операций упрочняющей обработки.

Результаты работы в виде методик и программной системы расчета параметров состояния поверхностного слоя и циклической долговечности по сигналам акустической эмиссии, полученным на стадиях механической обработки, методики оперативного акустико-эмиссионного контроля состояния поверхностного слоя деталей машин на стадиях механической обработки и циклической долговечности внедрены на машиностроительных предприятиях. В результате внедрения результатов работы суммарный годовой экономический эффект составил около 140000 рублей.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Установлено, что решение научной задачи технологического обеспечения наследуемых параметров качества возможно на основе раскрытия физических закономерностей формирования поверхностного слоя на стадиях механической обработки с использованием современных методов контроля. Акустическая эмиссия, отражающая характер пластической деформации материалов на микроуровне, позволяет оценить накопление свойств в поверхностном слое при его обработке в режиме реального времени.

2. Разработана структурно-аналитическая модель состояний металла поверхностного слоя, описывающая его формирование на стадиях жизненного цикла изделия, и устанавливающая взаимосвязи между наследуемыми параметрами качества и сигналами акустической эмиссии, регистрируемыми в процессе механической обработки деталей машин.

3. Создана экспериментально-аналитическая модель, в основе которой лежат представления о накоплении деформации и исчерпании запаса пластичности металлом и их взаимосвязи с мощностью сигналов акустической эмиссии. Особенностью модели является учет истории нагружения поверхностного слоя на последовательных стадиях технологического процесса на основе анализа полученной акустико-эмиссионной информации.

4. Разработана оригинальная методика контроля накопления свойств в очагах деформации при резании и поверхностном пластическом деформировании в зависимости от режимов обработки с одновременной регистрацией сигналов акустической эмиссии, особенностью которой является использование визуальной записи пластического течения металла, получаемой с помощью скоростной видеосъемки, для последующего расчета наследуемых параметров качества поверхностного слоя.

5. Установлены наследственные закономерности формирования качества поверхностного слоя на операциях резания и поверхностного пластического деформирования, заключающиеся в снижении интенсивности исчерпания запаса пластичности 4х металлом поверхностного слоя при увеличении предварительной деформации с аналогичным изменением мощности сигналов акустической эмиссии IV, регистрируемой в процессе обработки. Определено, что при исчерпании запаса пластичности до значения не более *Р = 0,5 происходит накопление мощности сигналов акустической эмиссии до уровня IV = 40000, в то время как превышение указанного порога запаса пластичности приводит к 2,5-кратному приросту значения \¥.

6. Разработана методика акустико-эмиссионного контроля формирования поверхностного слоя при обработке резанием и ППД, позволяющая рассчитывать наследуемые параметры качества, включая степень деформации сдвига и исчерпания запаса пластичности с целью прогнозирования циклической долговечности деталей машин, работающих в условиях усталостного нагружения. Для упрощенного расчета при проектировании технологических процессов обкатывания предложена методика экспресс-контроля, позволяющая по заданной циклической долговечности детали в процессе эксплуатации определять режимы окончательной обработки.

7. Результаты диссертационной работы апробированы и внедрены на машиностроительных предприятиях в виде методик, алгоритмов и программной системы, которая позволяет автоматизировать расчет параметров механического состояния и циклической долговечности по сигналам акустической эмиссии. Внедрение результатов научных исследований позволило более чем в 3 раза увеличить долговечность изделия путем управления параметрами качества поверхностного слоя, и получить годовой экономический эффект около 140000 рублей.

1. Дальский, А. М. Технологическое обеспечение надежности высокоточных деталей машин Текст. / A.M. Дальский. -М. : Машиностроение, 1975. 223 с.

2. Маталин, A.A. Технологические методы повышения долговечности деталей машин Текст. / A.A. Маталин. Харьков : Техшка, 1971. — 144 е.: ил.

3. Рыжов, Э.В. Влияние технологической наследственности на качество поверхности при обработке поверхностным пластическим деформированием (ППД) Текст. / Э.В. Рыжов, В.А. Бауман // Вестник машиностроения. -1973. -№ 10.-С. 59-62.

4. Ящерицы», П.И. Технологическая наследственность и эксплуатационные свойства деталей Текст. — Минск: Наука и техника, 1971. 210 с.

5. Ящерицын, П.И. Технологическая наследственность в машиностроении / П.И. Ящерицын, Э.В. Рыжов, В.И. Аверченков. М.: Наука и техника, 1977. -256 с.

6. Рыжов, Э.В. О возможности управления технологической наследственностью Текст. / Э.В. Рыжов, В.И. Аверченков // В сб. "Проблемы технологичности конструкций изделий машиностроения". — Вып. 2. Брянск, 1974.

7. Качество машин: Справочник. В 2 т. Т1 Текст. / А.Г. Суслов, Э.Д. Браун, H.A. Виткевич и др. М.: Машиностроение, 1995. - 256 е.: ил.

8. Качество машин: Справочник. В 2 т. Т2 Текст. / А.Г. Суслов, Ю.В. Гуляев, A.M. Дальский и др. М.: Машиностроение, 1995. - 430 е.: ил.

9. Суслов, А.Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей Текст. — М.: Машиностроение, 1987. 208 с.

10. Ю.Технологическая наследственность в машиностроительном производстве Текст. / под ред. A.M. Дальского. М. : Изд-во МАИ, 2000. - 364 с. : ил.

11. П.Савенюк, Э.П. Исследование влияния технологической наследственности на точность формообразования дорожек качения колец шариковых подшипников Текст. Труды ВНИИП, № 2, М., 1974. - С. 31-35.

12. Упрочнение стали механической обработкой Текст. / Г.В. Карпенко [и др.]. Киев : Наукова думка, 1966.

13. Ящерицын П.И. Повышение эксплуатационных свойств шлифованных поверхностей Текст. / П.И. Ящерицын Минск : Наука и техника, 1966.

14. Торбило, В.М. Остаточные напряжения в поверхностном слое закаленных сталей после алмазного выглаживания Текст. / Торбило В.М., Маркус Л.И. // Вестник машиностроения. — 1969. № 6. - С. 53-58.

15. Ящерицын, П.И. Влияние технологической наследственности на формирование физико-механических свойств поверхностного слоя шлифованных деталей // В сб.: Прогрессивная технология машиностроения. Вып. 4. -Минск, Вышэйшая школа, 1972.

16. Бутенко, В.И. Влияние технологической наследственности на качество поверхностей деталей машин Текст. В сб. : Чистовая обработка деталей машин. - Саратов, 1984. - С. 32-37.

17. Хворостухин, JI.A. Отделочно-упрочняющая обработка алмазным выглаживанием Текст. / Хворостухин JI.A. [и др.] // Вестник машиностроения. -1969.-№9.-С. 37-42.

18. Митряев, К.Ф. Повышение сопротивления усталости деталей из титановых сплавов ППД Текст. / К.Ф. Митряев, Ю.А. Серяпин // Вестник машиностроения. 1984. - № 4. - С. 23-25.

19. Шульпан, П.А. Качество поверхности, обработанной алмазами Текст. / Шульпан П.А. [и др.] Киев : Техника, 1972. - 176 с.

20. Цветков, В.Д. Система автоматизации проектирования технологических процессов Текст. М. : Машиностроение. - 1972. — 275 с.

21. Чарико, Д.В. Основы выбора технологического процесса механической обработки Текст. -М. : Машгиз. 1963.

22. Суслов, А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин Текст. М.: Машиностроение, 2000. — 320 е.: ил.

23. Суслов, А.Г. Инженерия поверхности деталей резерв в повышении конкурентоспособности машин Текст. // Инженерия поверхности. Приложение к журналу "Справочник. Инженерный журнал". - М. : Машиностроение, 2001.-№4.-С. 3-9.

24. Дальский, A.M. Технологическое наследование и направленное формирование эксплуатационных свойств изделий машиностроения Текст. / A.M. Дальский, A.C. Васильев, А.И. Кондаков // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1996. - №10-12. - С. 70-76.

25. Михайлов, В.А. Определение напряженно-деформированного состояния обработанной поверхности методом конечных элементов Текст. // В сб.: "Пути интенсификации производственных процессов при механической обработке". Томск, 1981. - С. 56-60.

26. Макаров, Э.С. Конечноэлементный метод решения пространственных задач теории жесткопластических сред Текст. / Макаров Э.С. [и др.] // Машиноведение, 1983. № 9. - С. 93-95.

27. Колмогоров, В.Л. Механика обработки металлов давлением Текст. — М. : Металлургия, 1986. 688 с.

28. Теоретические основы процессов поверхностного пластического деформирования / под ред. В.И. Беляева. Мн.: Наука и техника, 1988. - 184 с.

29. Огородников, В.А. Оценка деформируемости металлов при обработке давлением Текст. Киев : Вища школа, 1983. — 176 с.

30. Смирнов-Аляев, Г.А. Механические основы пластической обработки металлов Текст. М. : Машиностроение, 1968. - 272 с.

31. Богатов, A.A. Ресурс пластичности металлов при обработке давлением Текст. / A.A. Богатов, О.И. Мижирицкий, C.B. Смирнов. М. : Металлургия, 1984.-144 с.

32. Богатов, A.A. О разрушении металлов при обработке давлением Текст. // Кузнечно-штамповочное производство. 1997. — № 8. - С. 2-7.

33. Смирнов, C.B. Деформируемость и поврежденность металлов при обработке давлением : автореф. дис. . докт. техн. наук : 05.16.05 / C.B. Смирнов. Екатеринбург, 1998. - 38 с.

34. Филиппов, Ю.К. Критерий оценки качества деталей, получаемых холодной объемной штамповкой Текст. // Кузнечно-штамповочное производство. -1999.-№2.-С. 3-9.

35. Красневский, С.М. Разрушение металлов при пластическом деформировании Текст. / С.М. Красневский, Е.М. Макушок, В.Я. Щукин. Мн. : Наука и техника, 1983.-173 с.

36. Смелянский, В.М. Механика формирования поверхностного слоя деталей машин в технологических процессах поверхностного пластического деформирования Текст. : дис. . докт. техн. наук : 05.02.08; 05.03.05 / Смелянский Вадим Михайлович. М., 1986. - 555 с.

37. Смелянский, В.М. Исчерпание запаса пластичности металла в поверхностном слое деталей при обработке обкатыванием Текст. / В.М. Смелянский, Ю.Г. Калпин, В.В. Баринов // Вестник машиностроения. — 1990. № 8. - С. 54-58.

38. Смелянский, В.М. Механика упрочнения поверхностного слоя деталей машин в технологических процессах поверхностного пластического деформирования Текст. / В.М. Смелянский. М. : Машмир, 1992. - 60 с.

39. Смелянский, В.М. Моделирование процесса упрочнения деталей поверх-' ностным пластическим деформированием Текст. / В.М. Смелянский, A.A. Шапарин // Кузнечно-штамповочное производство. 1998. — № 7. — С. 1722.

40. ГОСТ 27655-88. Акустическая эмиссия. Термины, определения и обозначения Текст. -Введ. 1989-01-01. -М. : Изд-во стандартов, 1988.

41. Мерсон, Д.Л. Физическая природа акустической эмиссии при деформационных процессах в металлах и сплавах Текст. : дис. . докт. техн. наук : 01.04.07/Мерсон Дмитрий Львович. — Тольятти : 2001. — 327 с.

42. Смирнов, Е.Г. Акустическая эмиссия Текст. / Е. Г. Смирнов // Итоги науки и техники. Металловедение и термическая обработка. — 1981.

43. Бартенев, O.A. Применение АЭ для оценки магнитострикции Текст. / O.A. Бартенев, В.А. Халитов // Заводская лаборатория, 1983. №12. - С. 46-47.

44. Калмыкова, Т.Ф. Акустические и электрические методы в триботехнике Текст. / Т.Ф. Калмыкова [и др.] ; под ред. Белого В.А. Минск : Наука и техника, 1987. - 280 с.

45. Баранов, В.М. Акустическая эмиссия при трении Текст. / В.М. Баранов [и др.]. -М. : Энергоатомиздат, 1998. 256 с.

46. Баранов, В.М. Применение акустической эмиссии для исследования и контроля коррозионных процессов Текст. / В.М. Баранов, Т.В. Губина. -М. : МИФИ, 1990. 72 с.

47. Грешников, В.А. Акустическая эмиссия Текст. / В.А. Грешников, Ю.Б. Дробот. -М.: Издательство стандартов, 1976. 277 с.

48. Иванов, В.И. Акустико-эмиссионный контроль сварки и сварных соединений Текст. / В.И. Иванов, В.М. Белов. М. : Машиностроение, 1981.-184 с.

49. Акустическая эмиссия и ее применение для неразрушающего контроля в ядерной энергетике Текст. / под ред. К.Б. Вакара. М. : Атомиздат, 1980. - 216 с.

50. Андрейкив, А.Е. Метод акустической эмиссии в исследовании процессов разрушения Текст. / А.Е. Андрейкив, Н.В. Лысак ; отв. ред. В.В. Панасюк. Киев : Наукова думка, 1989. - 176 с.

51. Андрейкнв, А.Е. Использование акустической эмиссии для оценки трещи-ностойкости материалов при монотонном нагружении Текст. / А.Е. Анд-рейкив, Н.В. Лысак // Физ.-хим. механика материалов. 1983. - № 4. — С. 110-114.

52. Лезвинская, JI.M. О прогнозировании разрушения по акустической эмиссии Текст. / JI.M. Лезвинская, Г.Б. Муравин, В.М. Финкель // Дефектоскопия. 1979. - № 2. - С. 55-60.

53. Кузнецов, Н.С. Теория и практика неразрушающего контроля изделий с помощью акустической эмиссии: Методическое пособие Текст. /Н.С. Кузнецов. — М.: Машиностроение, 1998. 96 с.

54. Дробот, Ю.Б. Неразрушающий контроль усталостных трещин акустико-эмиссионным методом Текст. / Ю.Б. Дробот, A.M. Лазарев. М. : Изд-во стандартов, 1987. -128 с.

55. Дробот, Ю.Б. Применение акустической эмиссии для обнаружения и оценки усталостных трещин (обзор) Текст. / Ю.Б. Дробот, A.M. Лазарев // Дефектоскопия. 1979. - № 2. - С. 25-45.

56. Гулевский, И.В. Обнаружение устойчивого роста трещины методом акустической эмиссии Текст. / И.В. Гулевский // Автоматическая сварка. -1984.-№5.-С. 21-25.

57. Инжеваткин, И.Б. Изучение зарождения микротрещин в металлах методом акустической эмиссии Текст. / И.Б. Инжеваткин, А.И. Ляшков, В.Н. Савельев // Дефектоскопия. 1980. - № 6. - С. 98-101.

58. Смирнов, В.И. Об оценке размеров дефектов методом акустической эмиссии с позиции линейной механики разрушения Текст. / В.И. Смирнов // Дефектоскопия. 1979. - № 2. - С. 45-50.

59. Гулевский, И.В. О некоторых теоретических моделях акустической эмиссии от растущей усталостной трещины Текст. / И.В. Гулевский // Дефектоскопия. 1985. - № 7. - С. 31-37.

60. Муравин, Г.Б. Идентификация механизма разрушения материалов методами спектрального анализа сигналов акустической эмиссии Текст. / Г.Б. Муравин, А.И.Мерман, Я.В. Симкин // Дефектоскопия. 1989. - № 4. - С. 815.

61. Муравин, Г.Б. Анализ акустических и механических параметров развития трещин нормального разрыва и поперечного сдвига в конструкционном материале Текст. / Г.Б. Муравин [и др.] // Дефектоскопия. 1992. - № 4. - С. 13-24.

62. Дробот, Ю.Б. Об оценке параметров развивающейся трещины с помощью акустической эмиссии Текст. / Ю.Б. Дробот // Проблемы прочности. 1982. - № 6. - С. 25-29.

63. Гулевский, И.В. Обнаружение устойчивости роста трещин методом акустической эмиссии Текст. / И.В. Гулевский // Автоматическая сварка. — 1984. -№ 5. -С. 21-24.

64. Лазарев, A.M. Исследование акустической эмиссии при испытаниях образцов на вязкость разрушения Текст. / A.M. Лазарев, В.Д. Рубинштейн // Дефектоскопия. -1988. №12. - С. 42-47.

65. Маслов, Л.А. Общие принципы действия трещины как излучателя упругих волн и связь ее параметров с характеристиками сигналов акустической эмиссии Текст. / Л.А. Маслов, Б.Н. Щигрин // Дефектоскопия. 1979. — № 1. -С. 103-112.

66. Куксенко, B.C. Оценка параметров растущих трещин и областей разгрузки по параметрам акустических сигналов Текст. / B.C. Куксенко, С.А. Стан-чиц, Н.Г. Томилин // Механика композиционных материалов. 1983. - № 3. -С. 536-543.

67. Методы неразрушающих испытаний Текст. / под ред. Р. Шарпа. — М. : Мир, 1972.-495 с.

68. Смирнов, Е.Г. Акустическая эмиссия Текст. / Е.Г. Смирнов. В кн. : Итоги науки и техники. Металловедение и термическая обработка. — М. : ВИНИТИ, 1981.-т. 15.-С. 111-159.

69. Буйло, С.И. Акустическая эмиссия. Физико-механические аспекты Текст. / С.И. Буйло, A.C. Трипалин. Ростов-на-Дону : Госуниверситет. — 1986. — 160 с.

70. Баранов, В.М. Акустико-эмиссионные приборы ядерной энергетики Текст. / В.М. Баранов, ЬС.И. Молодцов. М. : Атомиздат, 1980. 144 с.

71. Буйло, С.И. Использование амплитудной селекции для определения координат развивающихся дефектов методом акустической эмиссии при высокой активности источников Текст. / С.И. Буйло, A.C. Трипалин // Дефектоскопия. 1983. - № 4. - С. 95-96.

72. Анисимов, В.К. О быстродействии систем определения координат источников акустической эмиссии Текст. / В.К. Анисимов // Дефектоскопия. -1984. -№ 1.-С. 43-47.

73. Васильев, A.M. Исследование ошибок определения местоположения источников акустической эмиссии для одномерных объектов Текст. / A.M. Васильев, Б.Я. Маслов // Дефектоскопия. 1983. - № 1. - С. 59-64.

74. Анисимов, В.К. Определение координат источников акустической эмиссии по сигналам разных типов волн Текст. / В.К. Анисимов // Дефектоскопия. — 1990. -№8. -С. 37-39.

75. Жирков, A.M. Локализация источников акустической эмиссии методом последовательных приближений Текст. / А.М. Жирков, О.И. Слепцов // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 1990. - № 3. — С. 75-79.

76. Анисимов, В.К. Однозначное определение координат источников акустической эмиссии в листовых материалах Текст. / В.К. Анисимов // Дефектоскопия. 1990. -№ 7.-С. 11-15.

77. Серьезнов, А.И. Локализация источников акустической эмиссии при прочностных исследованиях авиационных материалов и элементов конструкций Текст. / А.И. Серьезнов [и др.] // Дефектоскопия. 1991. -№ 9. - С. 82-89.

78. Брагинский, А.П. Амплитудно-частотная методика локации источников акустической эмиссии Текст. / А.П. Брагинский, Б.М. Медведев, А.И. Платков // Дефектоскопия. 1988. - № 9. - С. 59-66.

79. Буйло, И.С. Количественное определение достоверности результатов аку-стико-эмиссионного метода контроля и диагностики Текст. / С.И. Буйло // Дефектоскопия. 1994. -№ 10. - С. 17-25.

80. Иванов В.И. Обобщенный алгоритм разработки методики АЭ контроля Текст. / В.И. Иванов, В.А. Миргазов // Дефектоскопия. — 1994. № 1. — С. 93-96.

81. РД 03-131-97. Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов. Госгортехнадзор России Текст. М.: Изд-во стандартов, 1997.

82. РД 03-299-99. Требования к аппаратуре акустической эмиссии, используемой для контроля опасных производственных объектов. Госгортехнадзор России Текст. — М. : Изд-во стандартов, 1999.

83. РД 03-300-99. Требования к преобразователям акустической эмиссии, используемой для контроля опасных производственных объектов. Госгортехнадзор России Текст. М. : Изд-во стандартов, 1999.

84. ГОСТ 25.002-80. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Акустическая эмиссия. Термины,'определения и обозначения Текст. -М. : Изд-во стандартов, 1981.

85. Кибальченко, A.B. Применение метода акустической эмиссии в условиях гибких производственных систем Текст. / A.B. Кибальченко. М.: ВНИИ-ТЭМР, 1986.-56 с.

86. Ерминсон, A.JI. Акустико-эмиссионные приборы и системы Текст. / A.J1. Ерминсон, Г.Б. Муравин, В.В. Шип // Дефектоскопия. 1986. - № 5. - С. 311.

87. Подураев, В.Н. Исследование процесса резания методом акустической эмиссии Текст. / В.Н. Подураев [и др.] // Известия вузов. Машиностроение. 1976. -№ 12.-С. 160-163.

88. А. с. 1098674. Устройство для контроля твердости в процессе резания методом акустической эмиссии Текст. / В.Н. Подураев [и др.]. № 3360585/25-08 ; заявл. 23.03.84 ; опубл. 30.11.84, Бюл. № 12. - 2 с.

89. Бабак, С.П. Амплитудный анализ как средство идентификации источников акустической эмиссии Текст. / С.П. Бабак, A.B. Кибальченко, В.Н. Подураев // Известия вузов. Машиностроение. 1985. — № 6. — С. 109-112.

90. Барзов, A.A. Автоматизация определения оптимальных режимов обработки Текст. / A.A. Барзов, В.П. Логинов, В.К. Облов // Механизация и автоматизация производства. 1983. - № 2. - С. 17-18.

91. Барзов, A.A. Определение оптимальной скорости обработки пластичных материалов методом акустической эмиссии Текст. / A.A. Барзов, А.Ю. Кулагин, И.А. Тутков // Металлорежущий и контрольно-измерительный инструмент. 1979. - № 6. С. 22-25.

92. Николаев, В.В. Акустическая эмиссия как фактор снижения трудоемкости при оптимизации ППД цилиндрических деталей Текст. /В.В. Николаев, В.А. Фирсов // Сб. науч. тр. ТПИ. Тула, 1988. - С. 85-89.

93. Алтухов, В.Н. Прогнозирование стойкости режущего инструмента методом акустической эмиссии Текст. / В.Н. Алтухов A.B. Кибальченко, В.Н. Подураев // Известия вузов. Машиностроение. 1985. - № 7. — С. 109-112.

94. Попов, A.B. К вопросу оценки достоверности определения технического состояния конструкций методом акустической эмиссии Текст. / A.B. Попов // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 1998. № 3. - С. 38-42.

95. Банов, М.Д. Оценка накопленного повреждения материала лопаток турбин методом акустической эмиссии при программном циклическом нагру-жении Текст. / М.Д. Банов // Дефектоскопия. 1985. - № 11. - С. 29-43.

96. РД 50-345-82. Методические указания. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при циклическом нагруже-нии Текст.

97. Микитишин, С.И. Акустическая эмиссия при разрушении материалов Текст. / С.И. Микитишин, В.В. Панасюк, О.Н. Сергиенко // Физика, химия, механика материалов. 1983. - № 6. - С. 50-53.

98. Волков, В.А. Связь размеров микротрещин с параметрами акустической эмиссии и структурой деформированной роторной стали Текст. / В.А. Волков [и др.] // Дефектоскопия. 1986. - № 3. - С. 41-44.

99. Тишкин, А.П. Связь числа сигналов акустической эмиссии с развитием пластической зоны в вершине трещины Текст. / А.П. Тишкин // Дефектоскопия. 1989. -№ 2. - С. 61-65.

100. Донин, А.Р. К вопросу о расчете долговечности изделий по активности сигналов акустической эмиссии Текст. / А.Р. Донин // Дефектоскопия. — 1981. — № 9. С. 11-17.

101. Карзов, Г.П. Схема эксплуатационного контроля конструкций методом акустической эмиссии Текст. / Т.П. Карзов, Ю.А. Никонов, Е.В. Несмаш-ный // Диагностика и прогнозирование разрушений сварных конструкций. — 1985. — Вып. 1.-С. 97-102.

102. Штремель, М.А. Прочность сплавов Текст. 4.1. Дефекты решетки / М.А. Штремель. М. : Металлургия, 1982. - 280 с.

103. Старков, В.К. Дислокационные представления о резании металлов Текст. / В.К. Старков. М. : Металлургия, 1979. - 160 с.

104. Физическое металловедение Текст. : в 3 т. Т. 2 : [пер. с англ.] / Р.У. Канна [и др.]. М. : Металлургия, 1987. - 624 с.

105. Усталость и вязкость разрушения металлов Текст. — М. : Наука, 1974. — 263 с.

106. Владимиров, В.И. Физическая теория прочности и пластичности Текст. : в 2 ч. Ч. 2 / В.И. Владимиров. Л. : ЛПИ, 1975. - 152 с.

107. Иванова, B.C. Разрушение металлов Текст. / B.C. Иванова. М. : Металлургия, 1979. - 168 с.

108. Физическое металловедение Текст. : в 3 т. Т. 3 : [пер. с англ.] / Р.У. Канна [и др.]. М. : Металлургия, 1987. - 663 с.

109. Гусев, О.В. Акустическая эмиссия при деформировании монокристаллов тугоплавких металлов Текст. / О.В. Гусев. М. : Наука, 1982. - 108 с.

110. Дробот, Ю.Б. Исследование связи акустической эмиссии с образованием полос скольжения при пластическом деформировании аустенитной стали Текст. / Ю.Б. Дробот, В.В. Корчевский // Дефектоскопия. 1985. - № 6. — С. 38-42.

111. Гилман, Дж. Микропластическая теория пластичности Текст. : в кн. "Микропластичность" / Дж. Гилман. — М.: Металлургия, 1972. 18-37 с.

112. Панасюк, В.В. Акустическая эмиссия при деформировании поликристаллических металлов Текст. / В.В. Панасюк [и др.] //Физико-химическая механика материалов. 1983. - № 3. — С. 33-38.

113. Нацик, В.Д. Звуковое излучение при аннигиляции дислокаций Текст. / В.Д. Нацик, К.А. Чишко // Физика твердого тела. 1972. - т. 14. - С. 31263132.

114. Нацик, В.Д. Динамика и звуковое излучение дислокационного источника Франка-Рида Текст. / В.Д. Нацик, К.А. Чишко // Физика твердого тела. -1975. т.17, вып.2. - С. 342-345.

115. Нацик, В.Д. Излучение релеевских волн краевой дислокацией, выходящей на поверхность кристалла Текст. / В.Д. Нацик, А.Н. Бурканов // Физика твердого тела. 1972. - т. 14. - С. 1289-1296.

116. Бойко, B.C. Синхронная регистрация перемещения дислокаций и генерируемого ими звукового излучения Текст. / Бойко B.C. [и др.] // Физика твердого тела. -1975. т. 17. - С. 1541-1543.

117. Нацик, В.Д. Звуковое излучение дислокаций, движущихся у поверхности кристалла Текст. / В.Д. Нацик, К.А. Чишко // Физика твердого тела. 1978.- т. 20, вып. 2. С. 457-460.

118. Нацик, В.Д. Акустическая эмиссия дислокаций, выходящих на поверхность кристалла Текст. / В.Д. Нацик, К.А. Чишко // Акустический журнал.- 1982. т. 26, № 3. - С. 421-429.

119. Мерсон, Д.Л. Физическая природа акустической эмиссии при деформационных процессах в металлах и сплавах Текст. : автореф. дис. . докт. техн. наук : 01.04.07 / Д.Л. Мерсон. Барнаул, 2001. - 40 с.

120. Смелянский, В.М. Механика упрочнения поверхностным пластическим деформированием Текст. / В.М. Смелянский. М. : Машиностроение, 2002.- 300 с.

121. Грешнов, В.М. Инженерная физическая модель деформируемости металлов Текст. / В.М. Грешнов, Ю.А. Лавриненко, A.B. Напалков // Кузнечно-штамповочное производство. — 1998. № 7. — С. 5 — 9.

122. Вайнберг, В.Е. Акустическая эмиссия при деформации образцов с различными скоростями и с переменой знака Текст. / В.Е. Вайнберг // Дефектоскопия. 1975. - № 5. - С. 133-135.

123. Кибальченко, A.B. Акустическая эмиссия при обработке материалов резанием Текст. / A.B. Кибальченко, H.H. Рассказов // Известия вузов. Машиностроение. 1991. № 6. - С. 34-37.

124. Горбунова, В.И. Исследование процесса пластических деформаций в зоне стружкообразования при помощи киносъемки Текст. / А.И. Исаев, В.И. Горбунова // Вестник машиностроения. 1960. - № 5. - С. 57-59.

125. Мелихов, С.Г. Метод расчета напряженного и деформированного состояния металла в процессе резания на основе теории пластического течения неоднородного тела Текст. : автореф. дис. . канд. техн. наук : 05.02.08 / С.Г. Мелихов. М., 1971.

126. Смирнов-Аляев, Г.А. Механические основы пластической обработки металлов Текст. / Г.А. Смирнов-Аляев. М. : Машиностроение, 1968. - 272 с.

127. Колмогоров, B.JI. Теория пластических деформаций металлов Текст. / B.JI. Колмогоров [и др.]. -М.: Машиностроение, 1983. 598 с. : ил.

128. Ренне И.П. Теория конечных деформаций и экспериментальных методов исследования деформированного состояния Текст. : учебное пособие / И.П. Ренне. Тула, 1985. - 78 с.

129. Зенкевич, О.И. Метод конечных элементов в теории сооружений и в механике сплошных сред Текст. / О.И. Зенкевич М. : Недра, 1967. - 240 с.

130. Морозов, Е.М. Метод конечных элементов в механике разрушения Текст. / Е.М. Морозов, Г.П. Накишков. М. : Наука, 1980. - 255 с.

131. Колесников, К.С. Машиностроение. Энциклопедия Текст. : в 2-х кн. Кн. 1. Динамика и прочность машин. Теория механизмов и машин / К.С. Колесников [и др.]. М. : Машиностроение. - 1994. — 534 е.: ил.

132. Кречетов, A.A. Методика расчета параметров механического состояния поверхностного слоя деталей машин Текст. / A.A. Кречетов // Вестник Куз-ГТУ. 2001. -№ 5. - С. 27-31.

133. Блюменштейн, В.Ю. Информационная поддержка жизненного цикла упрочненных ППД деталей машин. Функциональная модель механики технологического наследования Текст. / В.Ю. Блюменштейн, A.A. Кречетов,

134. B.М. Смелянский // Упрочняющие технологии и покрытия. — 2005. — №1. —1. C.14-23.

135. Кречетов, A.A. Модель процесса накопления деформации на стадии циклической долговечности Текст. / A.A. Кречетов, // Упрочняющие'технологии и покрытия. 2005. - №4. - С. 11-13.

136. Кричмар, К.С. Определение глубины наклепанного слоя при точении углеродистых сталей Текст. / К.С. Кричмар // Труды Днепропетровского хим.-техн. ин-та. Днепропетровск : изд. ДХТИ, 1955. — Вып. 4. - С. 139143.

137. Добычина, А.П. Исследование наклепа при механической обработке Текст. : дис. . канд. техн. наук : 05.02.08 / А.П. Добычина -М., 1952. 108 с.

138. Барзов, A.A. Эмиссионная технологическая диагностика. Библиотека технолога Текст. / A.A. Барзов. М. : Машиностроение, 2005. - 384 с: ил.

139. Боровиков, В.П. Statistica. Статистический анализ и обработка данных в среде Windows Текст. / В. П. Боровиков, И. П. Боровиков. — М. : Информационно-издательский дом "Филинъ", 1998. 608 с.

140. Боровиков, В. П. Прогнозирование в системе Statistica в среде Windows. Основы теории и интенсивная практика на компьютере Текст. : учеб. пособие / В. П. Боровиков, Г. И. Ивченко. М. : Финансы и статистика, 1999. -384 е.: ил.

141. Овсеенко, А. Н. Формирование состояния поверхностного слоя деталей машин технологическими методами Текст. / А. Н. Овсеенко, M. M. Gajek, В. И. Серебряков. Opole: Politechnika Opolska, 2001. - 228 с.

142. Шачнев, Ю.А. Метрологическая проблема компенсации возмущенного движения в переходных процессах Текст. / Ю.А. Шачнев // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. 1994. № 4. - С. 63-74.

143. Кудрявцев, И.В. Внутренние напряжения как резерв прочности в машиностроении Текст. / И.В. Кудрявцев. М. : Машгиз, 1951. - 280 с.

144. Повышение усталостной прочности стальных и чугунных деталей поверхностным наклепом Текст. / под ред. И.В. Кудрявцева. М. : Машгиз, 1955.- 172 с.

145. Бурдуковский, В.Г. Феноменологическая модель накопления повреждений и разрушения при различных условиях нагружения Текст. /В.Г. Бурдуковский, B.JI. Колмогоров B.JL, В.А. Мигачев. — Екатеринбург : УрО РАН, 1994.- 104 с.

146. Зюзин, В.И. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением. Справочник Текст. / В.И. Зюзин, A.B. Третьяков Изд. 2-е, пе-рераб. и доп. - М. : Металлургия, 1973. - 224 с.

147. Кроха, В.А. Упрочнение металлов при холодной пластической деформации: справочник Текст. / В. А. Кроха. М. : Машиностроение, 1980. - 157 с. : ил.

148. Богатов, A.A. Определение поврежденности приповерхностного слоя металла при точении Текст. / A.A. Богатов, В.Ф. Игошин, О.И. Мижирицкий. В сб. "Обработка металлов давлением". - Свердловск, 1987. — № 14. - С. 102-113.

149. Макаров, А.Д. Оптимизация процессов резания Текст. / А.Д. Макаров. — М. : Машиностроение, 1976. 278 е.: ил.

150. Махалов, М.С. Совершенствование технологии упрочняющей обработки деталей машин размерным совмещенным обкатыванием Текст. : дис. . канд. техн. наук : 05.02.08 / М.С. Махалов. Барнаул, 2007.

151. Беренс, В. Руководство по оценке эффективности инвестиций Текст. : [пер. с англ.] / В. Беренс, П.М. Хавранек. М. : Интерэксперт, ИНФРА-М, 1995.-528 с.

152. Идрисов, А.Б. Стратегическое планирование и анализ эффективности инвестиций Текст. / А.Б. Идрисов, C.B. Картышев, A.B. Постников. М. : Информационно-издательский дом "Филинъ", 1996. - 272 с.