Технология и оборудование статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием

Соловьев, Дмитрий Львович

Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Технология и оборудование статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием

доктора технических наук: Соловьев, Дмитрий Львович
город: Орел
год: 2005
специальность ВАК РФ: 05.03.01

Диссертация по обработке конструкционных материалов в машиностроении на тему «Технология и оборудование статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием»

Автореферат диссертации по теме "Технология и оборудование статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием"

СОЛОВЬЕВ ДМИТРИЙ ЛЬВОВИЧ

ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ СТАТИКО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ

Специальности 05.03.01 - «Технологии и оборудование механической

и физико-технической обработки» 05.02.08 - «Технология машиностроения»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Орел 2005

Работа выполнена на кафедре «Технология машиностроения и конструкторско-технологическая информатика» Орловского государственного технического университета

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Киричек А.В.

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Бабичев А.П.

доктор технических наук, профессор Овсеенко А.Н.

доктор технических наук, профессор Федоров В.П.

Ведущее предприятие: Московский государственный университет

путей сообщения (МИИТ)

Защита состоится " 23 " декабря 2005 г. в 14.00 часов на заседании

диссертационного Совета Д 212.182.06 при Орловском государственном

техническом университете по адресу г. Орел, Наугорское шоссе, 29, аудитория 212.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Орловского государственного технического университета

Автореферат разослан " 18 " ноября 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного Совета Д 212.182.06 кандидат технических наук, доцент

Ю.В. Василенко

Актуальность проблемы. В современном машиностроении существует проблема преждевременного выхода из строя деталей машин. Потеря их работоспособности обычно связана с разрушением поверхностного слоя. Исследованиями Балтера М.А, Демкина Н.Б., Крагельского И.В., Кудрявцева И.В., Рыжова Э.В., Суслова А.Г. установлена взаимосвязь эксплуатационных свойств поверхностного слоя с его показателями качества. Поэтому в технологических процессах все чаще применяются операции поверхностного упрочнения, в результате которых создается требуемая микрогеометрия, высокая твердость, сжимающие остаточные напряжения, требуемая равномерность упрочнения.

В последнее время проведено ряд исследований направленных на разработку научно обоснованных требований к упрочненному слою. Так Безъязычным В.Ф., Киричеком A.B., Тескером Е.И. установлена необходимость создания в упрочненном слое эпюр твердости и остаточных напряжений по глубине, максимально соответствующих эксплуатационным требованиям. Ивановым Г.П., Куманиным В.И., Смелянским В.М. доказано, что в ряде случаев для повышения эксплуатационных свойств деталей машин наиболее эффективен поверхностный слой с гетерогенно упрочненной структурой. Реализация таких требований вызывает необходимость в совершенствовании и создании новых способов упрочнения.

Одними из наиболее простых и эффективных способов, обеспечивающих в широком диапазоне показатели качества поверхностного слоя, являются способы поверхностного пластического деформирования (ППД). В результате ПТТД формируется требуемая шероховатость поверхности, твердость может достигать 650 HV, сжимающие остаточные напряжения до 1200 МПа. Однако, возможность создания при ППД поверхностного слоя с необходимыми эпюрами твердости и остаточными напряжениями, а также с требуемой равномерностью упрочнения до сих пор остается не до конца реализованной, что часто является препятствием эффективного применения упрочнения ППД для целого ряда деталей машин.

На основании анализа способов ППД установлено, что такая возможность может бьггь обеспечена способами, использующими для нагружения энергию удара, которая позволяет получать наибольший диапазон регулирования показателей качества. Однако существенным недостатком таких способов является низкая точность при регулировании, т.к. энергия удара, расходуемая на пластическую деформацию, будет различной. Это связано с тем, что с увеличением скорости нагружения уменьшается время протекания пластической деформации, поэтому ее величина будет зависеть не только от силы удара, т. е. амплитуды ударного импульса, но и от его длительности. В результате для наиболее полного использования энергии удара необходимо стремиться к нагру-жению динамической нагрузкой, характеризуемой ударным импульсом с прямоугольной или близкой к ней пролонгированной формой.

Исследованиями ударных процессов Александровым Е.В., Соколин-ским В.Б., Алимовым О.Д., Манжосовым В.К., Еремьянцом В.Э. доказана возможность управления формой ударных импульсов за счет геометрических и акустических параметров используе\

0¥о36?адН¥Йо«Ив»И»» Применительно к БИБЛИОТЕКА {

svs&l

обработке ППД Лазуткиным А.Г. и Киричеком A.B. предложено сообщать энергию удара в очаг деформации через ударную систему с промежуточным звеном, что позволяет генерировать пролонгированные ударные импульсы, за счет использования отраженных волн деформации, формирующихся в виде хвостовой части импульса. Различные геометрические и акустические параметры бойка и волновода позволяют изменять форму как головной, так и хвостовой части ударного импульса. Непременным условием для реализации пролонгированного ударного импульса является неразрывный контакт инструмента с очагом деформации, осуществляемый предварительным статическим поджати-ем, т.е. условие статико-импульсного нагружения.

При управлении процессом статико-импульсной обработки (СИО) приходится варьировать значениями комплекса новых параметров. Это с одной стороны, существенно расширяет возможности ППД, а с другой — резко усложняет управление формированием показателей качества поверхностного слоя. Следовательно, СИО - наиболее общий способ динамического нагружения очага деформации при ППД.

Таким образом, имеет место научная проблема, заключающаяся в выявлении закономерностей статико-импульсного волнового нагружения очага деформации с целью повышения эффективности и расширения технологических возможностей ППД, обеспечения заданных показателей качества поверхностного слоя, глубоко и гетерогенно упрочненных слоев материала.

Цель работы: обеспечение показателей качества глубоко и гетерогенно упрочненного поверхностного слоя материала за счет разработки научных основ управления процессом статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием.

Задачи исследований:

1. Выявить и систематизировать параметры наиболее общего метода обработки ППД — статико-импульсной обработки, разделить их на конструктивные, конструктивно-технологические и технологические. Разработать обобщенную классификацию способов обработки ППД.

2. Разработать математическое обеспечение для расчета конструктивно-технологических параметров статико-импульсной обработки: формы, размеров и материалов элементов ударной системы, формы и размеров инструмента из условия обеспечения требуемой формы ударного импульса в очаге деформации.

3. Обосновать и выбрать конструктивные параметры статико-импульсной обработки: размеры конструктивных элементов генератора механических импульсов (ГМИ) и технологической оснастки. Разработать аналитические зависимости для расчета характерных конструктивных элементов генератора импульсов.

4. Исследовать влияние конструктивно-технологических и технологических параметров СИО на показатели качества поверхностного слоя. Выявить возможности регулирования равномерности упрочнения поверхностного слоя с целью создания гетерогенной структуры.

5. Выполнить экспериментальную и производственную апробацию стати-ко-импульсной обработки деталей различной формы. Разработать технологические рекомендации по созданию требуемых показателей качества поверхностного слоя обрабатываемых деталей машин.

Связь с научно-техническими программами. Выполненное в диссертации научное исследование связано с:

- научно-технической программой министерства образования 2032/98 «Энерго- и ресурсосберегающие технологии статико-импульсного упрочнения" 01.01.1998 г.-31.12.1999г.;

- научно-технической программой министерства образования 205.03.01.026 «Разработка технологической оснастки и рекомендаций по использованию ста-тико-импульсной обработки для упрочнения тяжелонагруженных транспортных деталей» 01.01.2000 г.-31.12.2000 г.;

- научно-технической программой министерства образования 205.03.01.009 «Совершенствование технологии статико-импульсного упрочнения транспортных деталей» 01.01.2001 г.-31.12.2002 г.;

- научно-технической программой министерства образования 205.03.01.029 «Обеспечение качества внутренних цилиндрических поверхностей деталей технологических и транспортных машин статико-импульсной обработкой» 01.01.2003 г.-31.12.2004г.;

- научно-технической программой министерства образования 210.01.01.011 «Разработка информационного каталога технологических методов обеспечения качества и продления жизненного цикла машиностроительных изделий» 01.01.2003 г.-31.12.2004 г.;

- научно-технической программой министерства образования №4387 «Управление параметрами деформационного упрочнения деталей машин статико-импульсной обработкой» 01.01.2005 г. -31.12.2005 г.;

- грантом РФФИ РК ЦЧР-2003 № 03-01-96481 «Исследование закономерностей формирования и влияния волны деформации на свойства нагружаемого материала» 01.01.2003 г. -31.12.2005 г.;

- выполнением ряда хоздоговоров.

На защиту выносятся следующие основные результаты:

- обобщенная классификация способов обработки ППД, включающая кроме известных параметров, характеризующих кинематику, геометрию контакта и силу деформирования, параметры волнового импульсного нагружения, значительно расширяющая возможности и количество способов обработки ППД;

- совокупность теоретико-экспериментальных зависимостей, выявляющих закономерности статико-импульсного волнового нагружения очага деформации:

а) для расчета формы ударных импульсов в очаге деформации, а также расчета энергии удара, затрачиваемой на упругопластическую деформацию при волновом статико-импульсном нагружении, исходя из геометрических и акустических параметров ударной системы, а также сопротивления деформируемой среды;

б) для определения коэффициента сопротивления внедрению, зависящего от приведенного радиуса кривизны контактирующих поверхностей, параметра пластической твердости, позволяющего учитывать свойства деформируемого металла;

в) для расчета глубины упрочненного слоя, исходя из кривизны контактирующих поверхностей инструмента и детали, энергии удара, затрачиваемой на упругопластическую деформацию при волновом статико-импульсном на-гружении и свойств нагружаемого материала;

- рекомендации по геометрическим параметрам элементов ударной системы, а также комплекс аналитических зависимостей для расчета конструктивных элементов гидравлического генератора импульсов, учитывающих взаимосвязь его настроечных характеристик: давления и расхода рабочей жидкости с энергией и частотой ударных импульсов;

- технология деформационного упрочнения СИО деталей машин различной формы, рекомендации по выбору технологических режимов СИО.

Научная новизна полученных результатов заключается:

- в теоретическом обосновании требований к параметрам статико-импульсной обработки, обеспечивающим наиболее эффективную для данных условий форму ударного импульса, результатом которого являются аналитические зависимости, связывающие изменение контактной силы в очаге деформации по времени со скоростью, формой и размерами элементов ударной системы и кривизной инструмента и нагружаемой поверхности, свойствами обрабатываемого материала;

- теоретическом обосновании конструкций генераторов импульсов для обработки поверхностным пластическим деформированием, включающем аналитические зависимости, связывающие настроечные характеристики: давление и расход рабочей жидкости, конструктивные элементы: форму и размеры ударной системы, форму и размеры распределителя, а также геометрические параметры трубопровода, свойства рабочей жидкости, с энергией и частотой ударных импульсов;

- в выявлении вида и характера взаимосвязей между конструктивными (линейными и диаметральными размерами бойковой части и кранового распределителя генератора импульсов), конструктивно-технологическими (линейными и диаметральными размерами, а также акустическими свойствами элементов ударной системы, формой и размерами инструмента) и технологическими (энергией и частотой ударов, статической составляющей нагрузки, подачей) параметрами статико-импульсной обработки;

- в теоретическом и экспериментальном обосновании требований к параметрам статико-импульсной обработки, обеспечивающим заданные показатели качества поверхностного слоя, результатом которых являются аналитико-экспериментальные зависимости, связывающие энергию деформирующего воздействия и перекрытие пластических отпечатков с получаемой шероховатостью поверхности, глубиной, степенью и равномерностью упрочнения.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

• использованием в исследованиях фундаментальных положений волновой теории, технологии машиностроения, теории упругости, пластичности;

• данными выполненных экспериментальных исследований и удовлетворительной сходимостью теоретических и экспериментальных результатов;

• результатами опытно-промышленной проверки и внедрением отдельных составляющих работы в производство.

Практическая ценность работы заключается в разработке

- конструкторско-технологической инфраструктуры статико-импульсной обработки, обеспечивающей создание глубоко и гетерогенно упрочненного поверхностного слоя материала;

- рекомендаций по конструктивным параметрам статико-импульсной обработки, позволяющих проектировать конструкции генераторов импульсов;

- технологических рекомендаций по выбору параметров СИО для обеспечения требуемых показателей качества, в том числе создания гетерогенно упрочненного поверхностного слоя деталей машин.

Результаты работы реализованы на предприятиях г. Мурома Владимирской обл.: технология статико-импульсного упрочнения в ДРСУ, ОАО «Муромский стрелочный завод».

Отдельные результаты работы используются в учебном процессе (чтении лекций, проведении лабораторных работ, в ходе курсового и дипломного проектирования).

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических и научно-практических симпозиумах, конференциях и семинарах: «Актуальные проблемы машиностроения на современном этапе» (Владимир, 1995), «Ресурсосберегающие технологии машиностроения» (Москва, 1995, 1996); «Наука в вузе» (Муром, 1996); «Гага-ринские чтения» (Москва, 1996-2003); «Новые материалы и технологии в машиностроении и приборостроении» (Пенза, 1996); «Новые технологии» (Казань, 1996); «Новые материалы и технологии» (Москва, 1997); «Высокоэффективные технологии в машиностроении» (Киев, 1996); «Ресурсосберегающие технологии, связанные с обработкой металлов давлением» (Владимир, 1996); «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 1998); «Точность технологических и транспортных систем» (Пенза, 1998); «Теория и практика зубчатых передач» (Ижевск, 1998); «Ресурсосберегающие технологии в машиностроении» (Владимир, 1999); «Автотракторостроение. Промышленность и высшая школа» (Москва, 1999); «Актуальные проблемы повышения качества машиностроительной продукции» (Владимир, 1999); «Производственные технологии» (Владимир, 2000); «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки кадров» (Москва, 2000); «Конструкторско-технологическая информатика - 2000» (Москва, 2000); «Механизмы и машины ударного, периодического и вибрационного действия» (Орел, 2000); «Материа-

лы и технологии XXI века» (Пенза, 2001); «Качество машин» (Брянск, 2001); «Состояние и перспективы развития дорожного комплекса» (Брянск, 2001); «Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения» (Орел, 2001, 2002, 2003); «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2002); «Контактная жесткость. Износостойкость. Технологическое обеспечение» (Брянск, 2003); «Надежность и ремонт машин» (Орел, 2004), «Производство и ремонт машин» (Ставрополь, 2005). «Обеспечение и повышение качества машин на этапах их жизненного цикла» (Брянск, 2005).

Публикации. По материалам диссертации автором опубликовано более 80 работ.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы (207 наименований) и приложений. Работа содержит 375 стр. сквозной нумерации, включает 97 рис., 17 табл., 8 стр. приложений.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы.

Первая глава посвящена анализу: показателей качества поверхностного слоя формируемых различными способами 111Щ; возможностей при нагруже-нии металла пролонгированными ударными импульсами; способов подвода энергии удара в очаг деформации при ППД. Сформулированы и разбиты по этапам задачи, решение которых необходимо для достижения поставленной цели исследований.

Обобщен накопленный научный и производственный опыт в области технологического обеспечения качества поверхностного слоя деталей машин поверхностным пластическим деформированием и создания управляемого импульсного воздействия. Большой вклад в развитие упрочнения ППД внесли такие ученые как: Аверченков В.И., Албагачиев А.Ю., Алексеев П.Г., Андрианов А.И., Бабичев А.П., Балтер М.А., Безъязычный В.Ф., Бойцов А.Г., Браслав-ский В.М., Горленко O.A., Дальский A.M., Дрозд М.С., Жасимов М.М., Кири-чек A.B., Копылов Ю.Р., Кудрявцев И.В., Лапин В.В., Лашнев С.И., Мата-лин A.A., Михайлов A.A., Овсеенко А.Н., Одинцов Л.Г., Олейник Л.В., Пап-шев Д.Д., Петросов В.В., Пономарев В.П., Рыжов Э.В., Сергиев А.П., Серебряков В.И., Смелянский В.М., Сорокин В.М., Петросов В.В., Проскуряков Ю.Г., Рыковский Б.П., Суслов А.Г., Торбило В.М., Федоров В.П., Хворостухин Л.А., Чепа П.А., Шнейдер Ю.Г., Юдин Д.Л., Якушев А.И., Ямников A.C. и др. Созданием импульсных машин в разное время занимались: Александров Е.В., Алимов О.Д., Батуев Г.С., Еремьянц В.Э., Ешуткин Д.Е., Кичигин А.Ф., Лазуткин А.Г., Манжосов В.К., Пановко Я.Г., Ушаков Л.С. и др.

В результате установлено, что

1. Одним из направлений развития обработки ППД является обеспечение возможности точного регулирования эпюр твердости и остаточных напряжений по глубине поверхностного слоя, а также регулирования равномерности упроч-

нения, что позволяет создавать поверхностный слой с гетерогенной структурой, способствующей повышению эксплуатационных свойств деталей машин.

2. Предпосылки для реализации таких направлений существуют у способов ППД использующих для нагружения динамическую энергию. Возможность ее дополнительного регулирования волнами деформации через форму ударного импульса, подаваемого в очаг деформации, будет способствовать повышению количества энергии, идущей на пластическую деформацию, и обеспечивать высокую точность при регулировании показателей качества поверхностного слоя.

3. Новые параметры, регулирующие форму ударного импульса, образуют новые взаимосвязи с известными параметрами, осуществляющими обработку ППД и показателями качества. Определение таких взаимосвязей позволит использовать волновое импульсное нагружение при ППД, расширяя его возможности. Появляется ряд новых способов ППД, использующих волновое импульсное воздействие для нагружения.

Вторая глава посвящена исследованиям взаимосвязей параметров ППД при регулировании показателей качества поверхностного слоя.

Все параметры способов ППД можно разбить на параметры, характеризующие кинематику обработки, условия контакта и силу деформирования (рис. 1).

I * §

И г?

§ °

• < с»

/ / А / / £М И 53 Н г / у /

> / / /

/ / / /

/ / ' /

/ / / /

/ / /

/ / и щ А У" У У

АГ.о

Кг Л?

Р1 Рг Рз Ра Р$ Р6 Р7 Рт Сила деформирования Рис. 1. Морфологическая матрица параметров способов ППД

Были рассмотрены параметры традиционной кинематической схемы нагружения, которая является наиболее распространенной и характеризует способы, использующие кинематику фрезерных, строгальных, токарных, накатных станков и т.д. (например, выглаживание, обкатывание, раскатывание, виброобкатывание, чеканка, ударное раскатывание, ультразвуковая обработка). Кине-

матика складывается из движений подачи инструмента (детали) относительно детали (инструмента) и скорости обработки.

Подача может быть непрерывной и дискретной. Дискретная подача применяется при проскальзывании инструмента во время движения в направлении подачи. При подаче инструменту дополнительно может придаваться осциллирующее движение. Это позволяет создавать на обрабатываемой поверхности регулярный микрорельеф. Осциллирующее движение инструмента может задаваться по направлению подачи и в направлении скорости и широко применяется в статических способах обработки виброобкатывание, вибровыглаживание, виброраскатывание, а также в некоторых способах, использующих комбинированную статическую и динамическую нагрузку, например в УЗО.

Скорость обработки может быть постоянной и переменной. В основном все способы ППД с традиционной кинематической схемой нагружения используют постоянную скорость. Однако в ряде случаев возможность изменять скорость в процессе обработки сложнопрофильных деталей такими динамическими способами, как чеканка, позволяет регулировать равномерность наклепанного слоя, поэтому тоже должна быть учтена. В результате кинематика может производиться по 9 вариантам К], К2.. .К9.

Условия контакта определяются геометрией контактирующих поверхностей (кривизной инструмента и нагружаемой поверхности) и реализацией контакта. Геометрия контакта определяется суммой главных кривизн поверхностей тел в точке их начального контакта Т.к. Были исключены схемы, когда соприкасаются две охватывающие поверхности. В результате комбинирования сочетаний приведенных радиусов кривизны установлено десять вариантов схем нагружения при ППД ЕА1.. .1£|0.

Контакт реализуется непрерывно или дискретно. Силовое замыкание при непрерывном контакте может быть жестким или упругим. Сила трения в контакте качения, скольжения, качения с проскальзыванием. В результате установлено, что условия контакта могут происходить по 81 вариантам б1...Св|.

Сила деформирования во многом определяет глубину и степень упрочнения и по характеру подразделяется на статическую, динамическую и комбинированную: статическую и динамическую. В способах ППД динамическая нагрузка обычно характеризуется энергией (реже силой) и частотой ударов. Статическая - силой. Способы, использующие динамическую нагрузку, можно разделить также по диапазону частоты ударов. Среди способов ППД выделяется ультразвуковая обработка (УЗО), при которой частота ударов может изменяться в диапазоне 18...24 кГц. Для остальных способов частота ударов обычно не превышает 100 Гц. Удар может производиться как ударом инструмента, так и ударом по инструменту, при этом, как правило, инструмент имеет размеры ¿1 < 0,05 ...0,08 м, что позволяет генерировать ударные импульсы с большой амплитудой и малой длительностью. Размеры инструмента > 0,05 ...0,08 м применяются нагружении с большой энергией удара, например при чеканке Динамическое нагружение производится только по шести вариантам 1/\, 112, (Уз, и20, и2и и22 (табл. 1).

Волновое импульсное нагружение значительно расширяет количество вариантов реализации динамической нагрузки и4...и19, и2з-..и-я,. В результате сила деформирования - статическая Р„, динамическая Ри, комбинированная с вариантами Р„ » Ри, Р„ « Ри, Р„ » Ри может производиться по 153 вариантам Р\, Р2-..Р\$3-

Таблица 1

динамическая нагрузка

форма импульса Ра(1)

способы подвода энергии удара в очаг деформации

ударом инструмента ударом по инструменту ударом по инструменту через промежуточное звено

/., < 0.05 0,08 м <=8 /м о 8 г о" о V ом 8 1 о'§ Л1 о" 1 2 г 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

л X 5 100 Гц и, иг и, III V, 14 V, Яр V, Шт ШШШш с. щ I. ш Гти

Й еа ж о > 100 Гц и10 1>21 С/22 м. 0К V.» 1* ¡¡¡¡¡Ё Уч> шш В ж их шш

Таким образом, при нагружении управляемым волновым импульсным воздействием образуются новые взаимосвязи между параметрами способов ППД, которые должны быть реализованы в новых условиях, фактически новыми способами обработки. В связи с этим разработано ряд ранее не использовавшихся схем, осуществляющих волновое статико-импульсное нагружение при ППД. Схемы основываются на базе известных способов, использующих для нагружения динамическую нагрузку: схема центробежной обработки бой-ковым инструментом, ударного раскатывания бойковым инструментом, стати-ко-импульсного раскатывания, ультразвуковой статико-импульсной обработки, статико-импульсной чеканки наружных поверхностей, статико-импульсной чеканки с осциллирующим движением инструмента, многостержневой статико-импульсной обработки.

Схема статико-импульсной обработки на основе чеканки является наиболее общей схемой, осуществляющей управляемое волновое нагружение, так как позволяет получать наибольший диапазон регулирования энергии деформирующего воздействия. Поэтому для нее были установлены вид и характер взаимосвязей (рис. 2) между конструктивными, конструктивно-технологическими и технологическими параметрами и показателями качества поверхностного слоя, исследование которых позволит реализовать управляемое волновое нагружение при ППД.

Конструктивными параметрами СИО являются конструктивные элементы (линейные и диаметральные размеры бойковой части и кранового распределителя) генератора механических импульсов (ГМИ), а также технологическая оснастка, реализующая процесс обработки. Конструктивно-технологическими параметрами СИО являются форма и размеры деформирующего инструмента, а также новые для ППД параметры - линейные и диаметральные размеры, а так-

же акустические свойства элементов ударной системы, управляющие формой импульса. Основными технологическими параметрами СИО являются энергия и частота ударов, статическая составляющая нагрузки, подача.

Третья глава посвящена исследованиям конструктивно-технологических параметров СИО с позиции обеспечения требуемой формы ударного импульса в очаге деформации.

Использование для реализации управляемого импульсного воздействия ударной системы боек-волновод предъявляет специфические требования к расчетам волновых состояний, суть которых заключается в необходимости учета ранее не использовавшегося при нагружении соотношения длин бойка и волновода ¿1 / ¿2 > 1 и нагружения в условиях упругопластической деформации.

Свойства

обрабатываемого материала

Параметры СИО

* * +

Конструктивно-технологические Конструктивные Технологические

параметры СИО параметры СИО параметры СИО

| Генератор импульсов (ГМИ)

Технологическая оснастка

Конструктивные элементы ГМИ

Форма и размеры бойка и волновода

Форма и 1 I

размеры 1 |

инструмента 1 1

Настроечные параметры ГМИ

Сила статической составляющей нагрузки

Форма и длительность импульса генерируемого в ударной системе

Коэффициент сопротивления внедрению инструмента

Энергия ударов бойка по

волноводу

Частота ударов

— -I — -

Форма и энергия импульса вОД

Амплитуда импульса, генерируемого ударной системой (сила удара)

Конфигурация и размеры единичных отпечатков

Параметры динамической составляющей нагрузки в ОД

Скважность импульса

Подача

Кратность динамического нагружения ОД

Показатели качества поверхностного слоя обработанной детали

Волнистость и шероховатость поверхности

Степень упрочнения

Глубина упрочненного поверхностного слоя

Остаточные напряжения

Равномерность упрочнения

Рис. 2. Связь параметров СИО наружных поверхностей с показателями качества поверхностного слоя обработанной детали

Особенности упругопластического нагружения учитывались через коэффициент сопротивления внедрению к. Его определение сводится к установлению вида зависимости «сила - внедрение». В связи с этим, при определенном приближении, величиной упругой деформации можно пренебречь, поскольку ее величина не превышает 3...8 %, коэффициент для глубины пластической деформации до 0,7.. Л мм и скорости удара 1 < V < 10 м/с можно записать

к = 2пяпрнд, О)

где Япр - приведенный радиус кривизны инструмента и нагружаемой поверхности, мм; НД- пластическая твердость обрабатываемого металла, МПа.

Для условий СИО экспериментально установлено, что значимая для создания наклепанного поверхностного слоя пластическая деформация при энергии ударов свыше 30 Дж происходит при к = (2,4...7,5)108 Н/м. Через коэффициент сопротивления внедрению впервые появляется возможность адаптации конструктивно-технологических параметров обработки поверхностным пластическим деформированием к свойствам обрабатываемого материала.

Разработана математическая модель, позволяющая определить форму головной и хвостовой части ударного импульса в очаге деформации: для периода от 0 до Г (головная часть ударного импульса)

Л,=(1 + ч0

-О + ч/Уд'д

Рк», =0+4/)

= 1 /=0

I ^ \т +ж+1)

импуг

(2)

]=Ъ;=0

в периоде от Т до 2Т (хвостовая часть ударного импульса)

п т-1 т т Пи-] т-)

' " '

т Ш-] ,/41+1 /=0

]т+ 2

1=0 1=0

+(1+ч/)деЧ0 Ё

у=я +3

/и-/ т-1

+ +

У=Л+4

от-/ т-1

_/=0 1=0

(?)

+ (1 + Ч»)2ДЛ'

/=1 (=0

+ Л"

/я т-1

_/=л+1 /=0

+ч*бЧеХ

+(1+м/)деЧе I

у=я+3

1=п+2 т-у

_ У - / +1X/ -Ь1 > (ч/Л* У

/=0 /=0

т-1 т-}

/=0 1=0

у=л+4

т— ] ш—J

1=0 1=0

у 21, 1+г 1 + г

"О+г)'

С,

г = ~г, С,=р1а1Ъ,С2=р2а2Г2; у

= 1- 2Д; Д = <Г*°2', Ъ =

Ег¥г

Рщ - амплитуда импульса, подходящего к обрабатываемому металлу, Н; Р^ -сила в контактном сечении инструмента с металлом, Н; ] - порядковый номер импульса; т - количество импульсов, воздействующих на обрабатываемую поверхность за время ^ - коэффициент изменения силы в волне деформации при ее прохождении через свободную границу, Е, - -1; Q- коэффициент прохождения прямой волны деформации; Я , - коэффициенты отражения и прохождения обратной волны; - коэффициент отражения ударного импульса при взаимодействии волны деформации с упругопластической границей; г - отношение акустических (ударных) жесткостей бойка и волновода; С\, С2- ударная жесткость бойка и волновода соответственно, кг/с; а\, - скорость распространения ударной волны в бойке и волноводе соответственно, м/с; рь р2 - плотность материала бойка и волновода соответственно, кг/м3; Е2 - модуль упругости материала волновода, Па; ? - координата времени, с; к - коэффициент сопротивления обрабатываемого материала внедрению инструмента, Н/м.

Анализ построенных по модели импульсов (рис. 3) показывает, что при постоянном значении г с увеличением соотношения длин бойка и волновода п, амплитуда (величина контактной силы) головной части Р¿(0 и амплитуда хвостовой части Р¡с Хв(0 импульса возрастают, причем хвостовой в большей степени. При постоянном соотношении длин бойка и волновода и и с увеличением г максимальная амплитуда головной и хвостовой части импульса уменьшаются, причем головной в большей степени. Изменяя таким образом геометрические параметры ударной системы и и г, может быть выбрана форма хвостовой части ударного импульса, позволяющая участвовать ей в упругопластической деформации.

Разработана методика расчета энергии удара, затрачиваемой на упруго-пластическую деформацию при статико-импульсной обработке. Используя полученную методику, можно оценить количество энергии удара, расходуемой на упругопластическую деформацию при ППД. Проведена оценка КПД при на-гружении управляемым импульсным воздействием (рис. 4). Установлено, что максимальное количество энергии удара г| = 86 % расходуется на пластическую деформацию при г = 1; и = 3 и коэффициенте сопротивления внедрению * = (4,5...5,5)-108Н/м.

Проведены экспериментальные исследования формирования ударного импульса в очаге деформации на специально разработанном экспериментальном измерительном стенде, позволяющем моделировать единичное воздействие индентора на поверхность под действием импульсной или статико-импульсной нагрузки. Установлена удовлетворительная адекватность импульсов, полученных теоретически и экспериментально: для головной части ударных импульсов расхождение амплитуд не превысило 18 %, хвостовой - не более 10 %. Установлено визуальное сходство форм импульсов. Экспериментальные осциллограммы подтверждают эффект наложения импульсов хвостовой части друг на друга.

лн

5 105

Р, н

5 105

3 105

1 105 О

д) е)

Рис. 3. Зависимость формы ударного импульса от соотношения геометрических параметров элементов ударной системы при к = 2,4-108 Н/м а - г = 2, п = 2; в - г = 2, п = 3; д - г = 2, п = 4,

Проведены исследования влияния формы и размеров инструмента на искажения формы ударного импульса в очаге деформации. В результате установлено, что более значительное влияние на форму ударного импульса оказывает форма инструмента, и менее - размеры деформирующей поверхности.

Форма инструмента, способствующая локализации контакта с нагружаемой поверхностью приводит к искажениям формы импульса, у которого увеличиваются передний и задний фронты и снижается амплитуда. При увеличении радиуса деформирующей поверхности инструмента импульс становится все более похожим на импульс, сформированный при ударе плоским торцом волно-

вода, т. е. без искажений. Близкое сходство наблюдается уже при значениях радиуса деформирующей поверхности более 12 мм.

Рис. 4. КПД динамического нагружения ударной системой боек-волновод при СИО в зависимости от геометрических соотношений бойка и волновода лиг при различных коэффициентах сопротивления внедрению А:

□ -¿ = 2,410® Н/м; = 5108 Н/м, □ - к = 7,5-10* Н/м

Проведенные исследования позволили дать рекомендации по конструктивно-технологическим параметрам СИО. Для создания пролонгированной формы ударного импульса необходимо, чтобы соотношения геометрических и * акустических параметров ударной системы боек-волновод изменялись в диапазоне п = 3...5, г= 1...3. Длина и диаметр бойка должны быть соответственно не менее 0,08 м и 0,02 м. При увеличении значения к в диапазоне (2,4...7,5)108 Н/м необходимо выбирать соотношение акустических жесткостей бойка и волновода г ближе к единице. Полученные результаты исследований рекомендуется применять при проектировании ударных систем устройств, используемых для деформационного упрочнения статико-импульсной обработкой.

В зависимости от величины динамической составляющей нагрузки осуществлен расчет статической составляющей. В результате установлено, что в условиях нагружения пролонгированным импульсом, статическая нагрузка должна полностью исчерпывать чисто упругую деформацию, обеспечивая достаточно жесткий контакт инструмента с нагружаемым материалом перед ударом, поэтому ее величина должна быть не менее 0,1 динамической. Таким образом, основное деформирующее воздействие будет осуществлять динамическая составляющая нагрузки, а статическая должна способствовать ее максимальной реализации.

В четвертой главе описывается выбор конструктивных параметров для статико-импульсной обработки: конструктивных элементов генератора механических импульсов и технологическая оснастка, позволяющей использовать генератор импульсов для обработки различных деталей машин.

Для статико-импульсной обработки выбрана конструкция ГМИ, отличающаяся независимым регулированием энергии и частоты ударов. Такая возможность может быть обеспечена ГМИ с крановым распределителем (рис. 5). Распределитель состоит из гильзы и вращающегося в ней золотника. При совпадении пазов золотника и отверстий гильзы разгонная полость соединяется либо с напорной, либо со сливной магистралями. Частота вращения распределителя определяет частоту циклов взвода и разгона бойка, а, следовательно, и частоту ударов. При вращении золотника распределителя гидро- или электродвигателем осуществляется независимое регулирование частоты и энергии ударов.

Рис. 5. Гидравлическая схема генератора импульсов для СИО:

1 - заготовка, 2 - инструмент, 5 - волновод, 4 - боек, 5 - корпус, 6 - гидроцилиндр статического действия, 7 - гидродвигатель, 8 - редукционный клапан, 9 - дроссель, 10 - гильза кранового распределителя, 11- вращающийся золотник кранового распределителя

В результате моделирования цикла движения бойка составлена математическая модель, описывающая перемещение и скорость бойка в любой момент

времени. Моделирование осуществлялось на основании закона Ньютона и уравнений Бернулли для вязкой жидкости. Геометрические параметры бойка и волновода рассчитываются в соответствии с разработанными положениями таким образом, чтобы обеспечивать в очаге деформации ударный импульс требуемой формы.

Основным движением бойка, определяющим энергетические характеристики ГМИ, является разгон, описываемый дифференциальным уравнением

¿2Х6 кр Г 1

Л2 2 V

Р^нтр

ГФр"*.)

2Д

нтр

нтр У

т. I <к

-К

'2Д.

32(Ур- 5, (А ^ (п02ИгР) УР

т, Л

(4)

Ри-Ктр

2Д.

/и,

д.-

40,

яО.3

ч2Л

где р„ - рабочее давление, МПа; рак - давление газа в гидропневмоаккумуля-торе, МПа; рм ж - давление в жидкостной полости гидропневмоаккумулятора, МПа; ()„ - расход рабочей жидкости, поступающей из напорной магистрали, м3/с; р - плотность рабочей жидкости кг/м3; ¡л - коэффициент Пуассона; I — координата времени, с; хе - перемещение бойка, мм; т\ - масса бойка, кг; Бв, 5Р -площадь бойка со стороны взводящей и разгонной полости соответственно, мм2; Д, - диаметр окна золотника кранового распределителя, мм; £и.тр. — длина напорного трубопровода; йнтр. - диаметр напорного трубопровода, мм; 5П(0 - площадь паза, мм2; £,3 - коэффициент местных сопротивлений для окна золотника; ХИ7р - коэффициент гидравлического трения соответственно напорного трубопровода;

В результате можно определить скорость разгона бойка и энергию ударов в зависимости от времени.

На основании проведенных расчетов для осуществления процесса СИО был выполнен в металле опытный образец ГМИ, обеспечивающий максимальную энергию ударов 300 Дж в диапазоне частот 5...20 Гц. Подача рабочей жидкости для такой конструкции должна осуществляться с давлением ри = 16 МПа и расходом Qи = 50 л/мин.

ГМИ развивает максимальную мощность N = 8,3 кВт при энергии ударов А = 205 Дж и частоте ударов /= 40 Гц, что соответствует следующим параметрам настройки ГМИ: рж = 5,5 МПа, р„= 16 МПа. Характеристики ГМИ соответствуют требованиям, предъявляемым к гидроударным устройствам: КПД -0,6; металлоемкость - 0,3 кг/Дж; плотность энергии в сечении инструмента -0,16 Дж/мм2.

На опытном образце ГМИ проведены экспериментальные исследования влияния конструктивных параметров ГМИ на частоту и энергию ударов. Большинство моделей гидроударников не имеют независимого регулирования энергии и частоты ударов, поэтому для экспериментального определения энергетических характеристик ГМИ исследовалась схема с зависимым регулированием энергии и частоты ударов, являющаяся общим случаем для схемы с независимым регулированием. Это позволило исследовать более сложное взаимодействие настроечных и энергетических характеристик, оценить эффективность использования для упрочнения СИО, не только специально разработанной конструкции ГМИ, но и других генераторов импульсов. Адекватность модели экспериментальным данным была не менее 85 %.

Изготовлена полноразмерная установка, позволяющая использовать генератор импульсов для упрочнения СИО наружных и внутренних поверхностей. Технические характеристики установки позволяют использовать ее для обработки как мелких, так и крупногабаритных деталей.

Технические характеристики установки для СИО

Размер рабочей поверхности стола, мм 3000x600

Наибольшее продольное перемещение стола, мм 510

Вертикальное перемещение ГМИ, мм . 250

Перемещение верхней траверсы, мм . 500

Скорость перемещения стола относительно инструмента, мм/мин 0 2000

Сила статического поджима, кН, не более 40

Максимальные размеры обрабатываемой заготовки, мм 5500x550x500

Мощность двигателя гидронасоса маслостанции, кВт 18

Габаритные размеры, мм 4700x980x1980

Масса, кг ...... ........ ..............1700

В пятой главе описаны исследования влияния конструктивно-технологических и технологических параметров статико-импульсной обработки на показатели качества поверхностного слоя.

Установлены зависимости, определяющие связь между энергией, формой и частотой ударных импульсов, формой и размерами инструмента, подачей с одной стороны и глубиной, степенью и равномерностью упрочнения, шероховатостью поверхности с другой.

В результате проведенного анализа способов расчета глубины и степени упрочнения поверхностного слоя в результате ППД установлено, что возможную глубину и степень упрочнения определяет структурное состояние металла, а приращение глубины и степени упрочнения - давление в очаге деформации. Давление в очаге деформации является обобщающей характеристикой прикладываемой нагрузки и геометрии контактирующих поверхностей инструмента и детали, т.е. связывает конструктивно-технологические и технологические параметры обработки с глубиной и степенью упрочнения.

Предложена зависимость, позволяющая определить давление в очаге деформации при нагружении динамической нагрузкой, которая связывает энергию удара, затрачиваемую на упругопластическую деформацию с формой и

размерами отпечатка. Разработана методика расчета деформированной области Л под единичными отпечатками, полученными в результате действия статико-импульсной нагрузки. Проведены экспериментальные исследования, в результате которых получены эпюры распределения твердости по глубине поверхностного слоя при различных параметрах СИО. Расхождение экспериментальных и теоретических значений к не превышает 15 %.

Для исследования равномерности упрочненного поверхностного слоя была введена обобщающая характеристика, связывающая размеры отпечатков с их перекрытием - коэффициент перекрытия

К = 1~—, (5)

5/60'

где 5 - скорость подачи, мм/мин,/- частота ударов, Гц, 5 - размер отпечатка, мм.

Диапазон изменения К от -да до 1, однако практическое значение имеет варьирование К в диапазоне 0 < К < 1.

Оценка равномерности упрочнения поверхностного слоя производилась через твердость его различных участков. В результате введено понятие коэффициента неравномерности

2>< \НУ-НУ\ £НУ>

* = *., = ' ' ср 100%; НУср=&-, (6)

п НУЧ п

где п - количество точек слоя, в которых измеряется твердость; г — порядковый номер точки слоя, в которой измеряется твердость, / = 1.. ./?; А., - отклонение твердости точек измеряемого слоя относительно среднего значения твердости; НУ, - твердость точки измеряемого слоя; #Кср - среднее значение твердости измеряемого слоя.

В результате экспериментальных исследований установлена равномерность (рис. 6) упрочненного поверхностного слоя в зависимости от коэффициента перекрытия, измеренная, как вглубь, так и по направлению подачи. Оценка равномерности осуществлялась по слоям: по направлению подачи, измеряемые слои располагаются перпендикулярно поверхности, вглубь - параллельно.

При оценке равномерности по глубине поверхностного слоя (рис. 6, а) установлено, что равномерность упрочненного слоя может быть достигнута уже при небольшом перекрытии отпечатков с коэффициентом К> 0,25. Максимальный перепад твердости участков гетерогенной структуры может достигать 57 % при К = 0, что практически соответствует максимальной степени упрочнения 63%, полученной при значении К >0,9. При оценке равномерности по направлению подачи (рис. 6, 6) установлено, что наибольший перепад твердых и мягких областей по направлению подачи происходит при К= 0 и с увеличением К он снижается. Наблюдается упорядоченное чередование твердых и мягких участков, шаг которых определяется расстоянием между центрами отпечатков. Низкая равномерность характерна для участка поверхностного слоя под центром отпечатка, высокая - для участка на границе перекрытия отпечатков.

Для создания упрочненного поверхностного слоя с большой степенью упрочнения на большой глубине с возможной перспективой удаления дефектного слоя механической обработкой целесообразно назначать скорость подачи из условия К> 0,8...0,9. Режимы обработки, соответствующие условию 0,5 <К< 0,8...0,9, обеспечивают возрастающую глубину и степень упрочнения с увеличением коэффициента перекрытия К.

Распределение твердости по глубине поверхностного слоя, мм

а)

10 9

Я.,% 7 6 5 4 3 2 1 0

0.3 0.6 0.9 1,2 1.5 1.8 2.1 2.4 2,7 3 3.3 3.6 Распределение твердости поверхностного слоя по направлению подачи, мм

б)

Рис. 6. Изменение равномерности упрочнения поверхностного слоя:

а) по глубине, 6) по направлению подачи

Для условий, когда коэффициент перекрытия обеспечивает равномерно упрочненный поверхностный слой, т.е. К > 0,9 проведено ряд исследований, устанавливающих влияние энергии импульсов и размеров инструмента на глубину и степень упрочнения. В результате установлено, что наибольшая степень упрочнения при прочих равных условиях наблюдается у стали 110Г13Л (рис. 8). Микротвердость стали 110Г13Л увеличилась более чем на 150 %, стали 45 - на 60 %, а стали 40Х - на 20 %. При этом глубина упрочненного слоя составила соответственно 10, 7 и 6 мм.

Установлено влияние параметров СИО на волнистость и шероховатость обработанной поверхности. Построенные зависимости (рис. 7) позволяют выбрать область рекомендуемых значений К при которых параметры волнистости и шероховатости Я2 будут относительно невысокими. Для более мягких сталей, к которым относится сталь 45, 0,1<К<0,4, Я7 = 44... 30 мкм, ^пих= 38...50 мкм, для более твердых (сталь9ХС) 0,25 <К< 0,75, /?2= 13,5...8 мкм, ^тах= 10... 16 мкм. При формировании упрочненного поверхностного слоя с большой глубиной до 4...6 мм, удовлетворительной волнистости шероховатость упрочненной поверхности может достигать Я2= 1,6...2 мкм. При режимах СИО, обеспечивающих низкое давление в очаге деформации (меньше 4000 МПа) иК> 0,8... 0,9 шероховатость может достигать /?г = 0,08 мкм.

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 к а)

гг шах» 21

л» 18

мкм

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 к

Рис. 7. Зависимости шероховатости поверхности, глубины А и степени упрочнения ДНУ (указанна на кривых в %) от коэффициента перекрытия пластических отпечатков К

а - сталь 45, б - сталь 9ХС

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработан алгоритм определения режимов СИО в зависимости от требуемых показателей качества поверхностного слоя. Алгоритм позволяет в зави-

симости от требуемых глубины, степени и равномерности упрочнения поверхностного слоя, шероховатости поверхности рассчитать конструктивно-технологические и технологические параметры СИО.

6 Л, мм

6 А, мм Ю

Рис. 8. Зависимости глубины А и степени упрочнения поверхности АНц (указана на кривых в %), упрочненной СИО с использованием ГМИ, от удельной энергии А/Ьр (Ар- ширина стержневого ролика) в контакте (диаметр стержневого ролика 0р=10 мм): а-сталь 45, б-сталь 110Г13Л, в - сталь 40Х

в)

В шестой главе описаны возможности применения статико-импульсной обработки для решения технологических задач.

В зависимости от требуемых показателей качества поверхностного слоя может быть предложен ряд технологических маршрутов обработки деталей машин, включающих операцию СИО (рис. 9). Приведены примеры применения СИО в производственных условиях.

В условиях ОАО «Муромский стрелочный завод» проведена обработка опытной партии сердечников крестовины Р65 типа 1/11 железнодорожных стрелочных переводов. Упрочненная СИО опытная партия сердечников крестовин железнодорожных стрелочных переводов уложена на железнодорожную ветку ст. Сасово Московской ж/д. По данным МПС, сердечники крестовин, установленные на средненагруженную ветку (средний тоннаж проходящих поездов в год составляет 60 млн. т. брутто) выдерживают пропущенный тоннаж до 80 млн. т. брутто (гарантийный срок эксплуатации составляет 50 млн. т брутто).

Полученные результаты измерения изношенной части сердечника и усо-виков крестовины стрелочного перевода, упрочненных СИО, свидетельствуют о том, что с учетом периода приработки, ресурс их работы составит не менее 240...250 млн. т. брутто, что примерно в 3 раза больше, чем установленные нормы работы крестовины.

Для упрочнения грейдерных ножей на практике иногда используется поверхностная закалка токами высокой частоты. Твердость, достигаемая в результате термической обработки, достигает 40.. .48 НЯС при исходной 18.. .20 НЛС. СИО позволяет получить твердость не менее 35...40 НЯС по всей ширине рабочей кромки грейдерного ножа. В результате внедрения операции СИО снизились затраты на упрочняющую операцию, а долговечность ножа увеличилась в 1,5...1,8 раз.

ОУ СИО - отделочно-упрочняющая статико-импульсная обработка, ГСИО - глубокая стати ко-импульсная обработка, МО - механическая обработка, ТО - термообработка, ХТО - химико-термическая обработка

Рис. 9. Использование статико-импульсной обработки в технологическом процессе

Основные выводы и результаты работы.

1. Разработанные научно обоснованные технические и технологические решения, представляющие конструкторско-технологическую инфраструктуру процесса волнового статико-импульсного нагружения очага деформации, расширяют возможности ППД по обеспечению требуемых показателей качества поверхностного слоя, глубоко и гетерогенно упрочненных слоев материала.

2. Доказана целесообразность обеспечения показателей качества поверхностного слоя деталей машин статико-импульсной обработкой ППД, посредством управления волнами деформации в ударной системе с промежуточным звеном комплексом конструктивных, конструктивно-технологических и технологических параметров.

3. Разработанная обобщенная классификация способов обработки ППД, включающая, кроме известных параметров, характеризующих кинематику,

геометрию контакта и силу деформирования, параметры волнового импульсного нагружения, значительно расширяет возможности и количество способов обработки ППД.

4. Целесообразно адаптировать геометрические и акустические параметры ударной системы к условиям нагружения, учитывая коэффициент сопротивления материала внедрению инструмента к, зависящий от пластической твердости нагружаемого материала и кривизны контакта поверхностей инструмента и детали.

5. Разработана совокупность теоретико-экспериментальных зависимостей для расчета конструктивно-технологических параметров статико-импульсной обработки (линейных и диаметральных размеров, акустических свойств элементов ударной системы) из условия обеспечения требуемой формы ударного импульса в очаге деформации. Для создания пролонгированной формы ударных импульсов в очаге деформации необходимо использовать ударную систему, состоящую из бойка и волновода, гладкой цилиндрической формы с соотношением акустических жесткостей г = 1...3 и длин п = 3...5, длина и диаметр бойка должны быть соответственно не менее 0,08 м и 0,02 м. При увеличении значения к в диапазоне (2,4. ..7,5)10* Н/м необходимо выбирать соотношение акустических жесткостей бойка и волновода г ближе к единице.

6. Полученный комплекс аналитических зависимостей для расчета конструктивных элементов генератора импульсов (линейных и диаметральных размеров бойковой части и кранового распределителя) из условия обеспечения требуемой энергии и частоты ударных импульсов позволяет решать задачу по согласованию подаваемого расхода и давления рабочей жидкости, скорости вращения золотника кранового распределителя и скорости движения бойка.

7. Выявленная обобщенная характеристика, отражающая связь между конструктивно-технологическими и технологическими параметрами, - коэффициент перекрытия К, зависящий от кривизны контактирующих поверхностей инструмента и детали, энергии удара, затрачиваемой на упругопластическую деформацию, частоты ударов и подачи, позволяет формировать гетерогенно упрочненный поверхностный слой при 0 < К < 0,5 с перепадом твердости участков, достигаемой 57 % при максимальной степени упрочнения 63 %. При 0,5 <К<0,8...0,9, с увеличением К глубина, степень и равномерность упрочнения поверхностного слоя возрастают, шероховатость поверхности при удовлетворительной волнистости составляет Да= 1,6...2 мкм. При К> 0,8...0,9 формируется равномерно упрочненный поверхностный слой.

8. При необходимости обеспечения равномерно упрочненного поверхностного слоя с большой глубиной до 10 мм и степенью упрочнения до 150 % необходимо выбирать режимы статико-импульсной обработки, обеспечивающие коэффициент перекрытия А">0,8...0,9 и давление в очаге деформации более 4000 МПа. Снижение давления приводит к уменьшению глубины упрочнения и снижению шероховатости относительно исходной в 6 и более раз до Яа = 0,08 мкм.

9. Изготовлен опытный образец генератора импульсов, обеспечивающий максимальную энергию ударов А = 300 Дж в диапазоне частот /=5...15Гц,

максимальную ударную мощность N - 8,3 кВт при А = 205 Дж и /= 40 Гц при подаче рабочей жидкости с давлением 16 МПа и расходом 50 л/мин.

10. Выполненная производственная апробация СИО на примере различных деталей машин, работающих в условиях контактно-усталостного износа: сердечников крестовин стрелочных переводов, ножей грейдеров, позволила обеспечить повышение долговечности в 1,5...3 раза.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1 Киричек А В , Соловьев Д Л , Лазуткин А Г Технология и оборудование статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием Библиотека технолога М • Машиностроение, 2004.288 с.

2 Механика нагружения поверхности волной деформации А Г Лазуткин, А В Киричек, ЮС Степанов, ДЛ Соловьев М Машиностроение-1, 2005 150с

3 Соловьев Д Л Расширение технологических возможностей ППД статико-импульсным нагру-жением очага деформации //Справочник Инженерный журнал 2003 № 11 С 17-20

4 Соловьев ДЛ Деформационное упрочнение способом статико-импульсного нагружения // Упрочняющие технологии и покрытия 2005 №10 С 3-6

5 Упрочнение ответственных поверхностей статико-импульсной обработкой ОМ Щебров, А В Киричек, А Г Лазуткин, Д Л Соловьев//Наука производству 1998 №11 С 20-23

6 Киричек А В, Лазуткин А Г, Соловьев Д Л Статико-импульсная обработка и оснастка для ее реализации//СТИН 1999. № 6 С 20-24

7 Киричек А В , Соловьев Д Л Способы динамического упрочнения поверхностным пластическим деформированием // Кузнечно-штамповочное производство Обработка металлов давлением 2001 №7 С.28-32.

8 Упрочнение тяжелонагруженных деталей методом статико-импульсного ППД / ДЛ Соловьев, А Г Лазуткин, А В Киричек, С А Силантьев//СТИН 2002 № 5 С 13-15

9 Киричек АВ, Соловьев ДЛ, Силантьев С А Ударное устройство для статико-импульсной деформационной обработки // Кузнечно-штамповочное производство Обработка металлов давлением 2002 №10. С 35-40

10 Киричек А В, Соловьев Д Л Технология и режимы упрочнения статико-импульсной обработкой //Справочник Инженерный журнал 2003 №2 С 17-19

11 Математическая модель ударного устройства для статико-импульсной обработки / А В Киричек, А Г Лазуткин, Д Л Соловьев, С А Силантьев // Справочник Инженерный журнал 2003 №8 С 17-22

12 Киричек А В , Соловьев Д Л , Афонин А Н Энергетические характеристики процесса статико-импульсной обработки //СТИН 2003 №7 С 31-35

13 Киричек АВ, Соловьев ДЛ, Силантьев С А Влияние режимов статико-импульсной обработки на равномерность упрочнения поверхностного слоя // Кузнечно-штамповочное производство Обработка металлов давлением 2004 №2 С 13-17

14 Киричек АВ, Соловьев ДЛ Управление параметрами поверхностного слоя упрочнением статико-импульсной обработкой //Справочник Инженерный журнал 2004 №10 С 16-19

15 Киричек А В , Соловьев Д Л , Киричек Ю Н Выбор параметров статико-импульсной обработки по заданным показателям качества поверхностного слоя // Упрочняющие технологии и покрытия 2005 № 1. С.23-26

16 Киричек АВ, Соловьев ДЛ Параметры упрочняющей статико-импульсной обработки // СТИН 2005 №2 С 30-33

17 Киричек АВ, Соловьев ДЛ Влияние пролонгации импульса на степень деформации материала при статико-импульсном упрочнении //Упрочняющие технологии и покрытия 2005 №4 С 6-10

18 Киричек АВ, Соловьев ДЛ Равномерность наклепа после статико-импульсной обработки Упрочняющие технологии и покрытия 2005 № 8 С 3-5

19 Патент № 2098259 РФ Способ статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием / А Г Лазуткин, А В Киричек, ДЛ Соловьев Бюлл №34 1997

20 Патент № 2090342 РФ Гидроударное устройство для обработки деталей поверхностным пластическим деформированием / А Г Лазуткин, А В Киричек, Д Л Соловьев Бюлл № 26 1997

21 Патент № 2219042 РФ Многостержневое устройство для упрочнения поверхностным пластическим деформированием /ЮС Степанов, А В Киричек, Б И Афонасьев, А Г Лазуткин, Д Л Соловьев, С А Силантьев Бюл № I 2004

22 Выбор параметров бойка и волновода при статико-импульсном упрочнении А Г Лазуткин, А В Киричек, Д Л Соловьев и др // Ресурсосберегающие технологии машиностроения Сб научн трудов. М.. МГААТМ, 1996 С 181-188

23 Влияние формы инструмента на энергетические характеристики ударного импульса при ста-тико-импульсной обработке А Г Лазуткин, А В Киричек, Д Л Соловьев и др // Проектирование технологических машин-Сб научн трудов М МГТУ "СТАНКИН", 1998 Вып 9 С 64-71

24 Киричек А В , Лазуткин А Г , Соловьев Д Л Классификация способов поверхностного динамического упрочнения // Информационные и социально-экономические аспекты создания современных технологий Межвузовский сборник научных трудов Набережные Челны Камский политехи институт 1997 С 22-27

25 Назначение технологических режимов статико-импульсной обработки А Г Лазуткин, А В Киричек, Д Л Соловьев, С А Силантьев // Проектирование технологических машин Сб научных трудов Вып 12 М МГТУ «СТАНКИН», 1998 С 85-88.

26 Киричек А В , Соловьев Д Л Управляемое ударное воздействие при упрочнении поверхностным пластическим деформированием И Известия ОрелГТУ Машиностроение Приборостроение Орел 2003 №1-2 С 30-36

27 Киричек А В , Соловьев Д Л Нагружение материала волной деформации в процессе статико-импульсной обработки // Известия ОрелГТУ Машиностроение Приборостроение Орел 2003 №3 С 33-36

28 Киричек А В , Соловьев Д Л , Киричек Ю Н Моделирование технологического процесса плоских поверхностей статико-импульсной обработкой // Известия ТулГУ Серия Технологическая системотехника Вып 2 Тула Изд-во ТулГУ 2004 С 41-49

29 Киричек А В , Афонин А Н , Соловьев Д Л Экспериментальные измерительные комплексы для исследования процесса нагружения материала волной деформации // Известия ОрелГТУ Машиностроение Приборостроение 2004 №2 С 63-67

30 Статико-импульсная обработка внутренних цилиндрических поверхностей / А В Киричек, А Г Лазуткин, Д Л Соловьев, С А Силантьев // Известия ОрелГТУ Машиностроение Приборостроение 2004 №3 С 16-17

31 Киричек А В , Соловьев Д Л Волновые состояния ударной системы боек-волновод при стати-ко-импульсной обработке // Известия ОрелГТУ Машиностроение Приборостроение Орел 2004 №4 С 24-30

32 Упрочнение статико-импульсной обработкой А Г Лазуткин, А В Киричек, С Л Лазуткин, ДЛ Соловьев // Новые материалы и технологии в машиностроении и приборостроении Материалы научн-техн конф Пенза 1996 С 26-31

33 Лазуткин А Г, Киричек А В , Соловьев Д Л Повышение эффективности статико-импульсной упрочняющей обработки // Высокоэффективные технологии в машиностроении Материалы конф Киев 1996 С 106-107

34 Выбор способов поверхностного упрочнения тяжелонагруженных деталей AB Киричек, Д Л Соловьев, С Л Лазуткин, С А Силантьев, А Н Синцов // Современные технологии в машиностроении Материалы научн -техн конф Пенза 1998 С 44-47

35 Киричек А В , Соловьев Д Л Влияние условий статико-импульсной обработки на размер отпечатка // Точность технологических и транспортных систем Материалы междунар научн - техн конф Пенза 1998 4 2 С 103-107

36 Киричек А В, Соловьев Д Л Влияние предварительного статического нагружения на микротвердость // Точность технологических и транспортных систем Материалы междунар научн - техн конф Пенза 1998 4 2 С 108-111

37 Упрочнение и формообразование поверхностей статико-импульсной обработкой А Г Лазуткин, А В Киричек, Д Л Соловьев, А Н Афонин, С А Силантьев // Точность технологических и транспортных систем Материалы междунар научн-техн конф Пенза 1998 ч2С 124-126

38 Статико-импульсное упрочнение деталей передач А В Киричек, А Г Лазуткин Д Л Соловьев и др // Теория и практика зубчатых передач Труды междунар конф Ижевск 1998 С 363-368

39 Технологическое обеспечение качества деталей статико-импульсным деформационным упрочнением А Г Лазуткин, А В Киричек, Д Л Соловьев др //Ресурсосберегающие технологии в машиностроении Материалы научн-техн конф ВлГУ, Владимир 1999 С 40-41

гооь-ч

28 » 2307 1.

40 Соловьев Д Л Расширение области применения и повышение эффективности поверхностного пластического деформирования // Актуальные проблемы повышения качества машиностроительной продукции Тез докл Всеросийск научн-техн конф ВлГУ, Владимир 1999 С 53-54

41 Соловьев Д Л , Лазуткин С Л , Силантьев С А Условия реализации СИО ППД для упрочнения плоских поверхностей деталей машин // Конструкторско-технологическая информатика - 2000 Труды конгресса В2-хтт Т 2/IV международный конгресс «Станкин» М 2000 С 149-150

42 Совершенствование системы управления гидроприводом генератора механических импульсов А Г Лазуткин, А В Киричек, ДЛ Соловьев и др //Производственные технологии Материалы 3-й международн научно-техн конф ВлГУ Владимир- 2000 С 127-128

43 Упрочнение статико-импульсной обработкой ППД с использованием гидроударных устройств А Г Лазуткин, А В Киричек, Д Л Соловьев и др // Механизмы и машины ударного, периодического и вибрационного действия Материалы меджунар научного симпозиума Орел ОрелГТУ 2000. С 318-320

44 Лазуткин А Г, Соловьев ДЛ, Силантьев С А Устройство для упрочнения статико-импульсной обработкой // Качество машин Сб трудов 4-й междун научн -техн конф Брянск БГТУ 2001 т2 С 181-183

45 Лазуткин А Г, Соловьев Д Л , Силантьев С А Повышение долговечности крестовин стрелочных переводов // Состояние и перспективы развития дорожного комплекса Сборник научных трудов Выпуск 2 Брянск БГИТА 2001 С 98-99.

46 Моделирование статико-импульсной обработки тяжелонагруженных поверхностей деталей машин А В Киричек, А Н Афонин, Д Л Соловьев и др // Материалы и технологии XXI века Материалы всероссийской научн-техн конф Пенза 2001 ч2 С 116-118

47 Соловьев Д Л Напряженное состояние поверхности, упрочненной статико-импульсной обработкой //Материалы 35-й научн-техн конф Муром 2001 чЗ С 27-28

48 Киричек А В , Соловьев Д Л , Силантьев С А Повышение производительности упрочняющей статико-импульсной обработки // Современные материалы и технологии - 2002 Сборник статей ме-ждунар научн -техн конф Пенза 2002 С 273-276

49 Перспективы статико-импульсного упрочнения и формообразования шлицев А В Киричек, А Г Лазуткин, Д Л Соловьев и др // Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения - Технология-2002 Материалы III междунар научн-техн конф Орел 2002 С 167-170

50 Киричек АВ, Соловьев ДЛ Упрочнение статико-импульсной обработкой ППД // Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения - Технология-2003 Материалы IV междунар научн-техн конф Орел 2003 С 485-488

51 Киричек А В , Соловьев Д Л Повышение эффективности ППД статико-импульсным нагруже-нием очага деформации // Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения -Технология-2003 Материалы IV междунар научн -техн конф Орел 2003 С 268-271

52 Инструментальное обеспечение повышения эксплуатационных свойств деталей машин статико-импульсной обработкой Д Л Соловьев, А В Киричек, Ю С Степанов, Е А Кузяев // Контактная жесткость Износостойкость Технологическое обеспечение' Материалы междунар научн -техн конф Брянск БГТУ 2003 С.112-115

53 Киричек А В , Соловьев Д Л , Афонин А Н Повышение надежности деталей машин статико-импульсной обработкой // Надежность и ремонт машин Материалы междунар научно-техн конф т 3 Орел 2004 С.41-45 ■

54 Киричек А В , Афонин А Н , Соловьев Д Л Упрочнение восстановленных деталей машин статико-импульсной обработкой // Надежность и ремонт машин Материалы междунар научно-техн конф т 2 Орел 2004 С 108-111

55 Киричек А В , Соловьев Д Л Микрогеометрия поверхности после деформационного упрочнения статико-импульсной обработкой // Производство и ремонт машин' Материалы междунар научно-техн конф Ставрополь Изд-во СтГАУ «АГРУС» 2005 С 105-110

56 Киричек А В, Соловьев Д Л Создание гетерогенно упрочненной структуры статико-импульсной обработкой // Обеспечение и повышение качества машин на этапах их жизненного цикла Матер междунар научно-техн конф Брянск 2005 С 171-173

Подписано к печати 10 ноября 2005 г., Тираж 100 экз, объем 1,75 п л., Заказ № 2933, Типография ОрелГТУ, 302030 г Орел, ул Московская, 65

Оглавление автор диссертации — доктора технических наук Соловьев, Дмитрий Львович

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Технологическое обеспечение качества поверхностного слоя деталей машин.

1.2. Технологические возможности способов 1111Д. ф 1.3. Резервы повышения эффективности динамического нагружения очага деформации.

• 1.4. Способы сообщения энергии удара в очаг деформации.

1.5. Цель и этапы исследования.

Выводы.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СПОСОБОВ УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ.

2.1. Эвристические методы создания новых способов обработки.

2.2. Параметры способов ППД, характеризующие кинематику обработки.

2.3. Параметры способов ППД, характеризующие условия контакта.

2.3.1. Кривизна контактирующих поверхностей.

2.3.2. Условия реализации контакта.

2.4. Параметры способов ППД, характеризующие силу деформирования 2.5. Схемы, реализующие статико-импульсное нагружение.

2.6. Взаимосвязь параметров статико-импульсной обработки с показателями качества поверхностного слоя.

Выводы.

3. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ СТАТИКО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ.

3.1. Волновые состояния элементов ударной системы боек-волновод при статико-импульсной обработке.

3.2. Формирование ударного импульса в очаге деформации.

3.2.1. Головная часть импульса.

3.2.2. Хвостовая часть импульса.

3.3. Расчет коэффициента сопротивления внедрению инструмента при упругопластической деформации.

3.4. Расчет приведенного радиуса кривизны инструмента и нагружаемой поверхности.

3.5. Энергия удара, затрачиваемая на упругопластическую деформацию при статико-импульсном нагружении.

3.6. Алгоритм расчета параметров импульса в очаге деформации.

3.7. Измерительный комплекс для исследования импульсов.

3.8. Оценка адекватности импульсов, полученных теоретически и экспериментально.

3.9. Оценка влияния геометрических параметров инструмента на форму импульсов.

З.Ю.Определение рациональных параметров ударной системы.

3.11.Расчет статической составляющей нагрузки при статико-импульсной обработке.

Выводы.

4. КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СТАТИКО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ.

4.1. Генераторы ударных импульсов.

4.2. Генератор импульсов для упрочнения СИО.

4.3. Разработка математической модели работы генератора импульсов.

4.4. Алгоритм расчета скорости разгона бойка генератора импульсов.

4.5. Определение энергетических характеристик ГМИ.

4.6. Экспериментальный комплекс для измерения энергетических характеристикГМИ.

4.7. Оценка адекватности экспериментальных и теоретических данных.

4.8. Результаты экспериментальных исследований работы генератора импульсов.

4.9. Установка для реализации СИО.

4.10.Автоматическое регулирование энергии ударов в процессе обработки деталей сложной формы.

4.11.Технологическая оснастка для упрочнения внутренних цилиндрических поверхностей.

Выводы.

5. ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СТАТИКО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ НА ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ.

5.1. Исследование формирования очага деформации под действием ударного импульса.

5.2. Исследование влияния кратности приложения нагрузки на глубину, степень и равномерность упрочнения поверхностного слоя.

5.3. Исследование влияния энергии импульсов на глубину и степень упрочнения.

5.4. Исследование влияния формы и размеров инструмента на глубину и степень упрочнения.

5.5. Исследования остаточных напряжений упрочненного поверхностного слоя.

5.6. Исследования микрогеометрии упрочненной поверхности.

5.6.1. Шероховатость упрочненной поверхности.

5.6.2. Характер распространения микронеровностей по поверхности.

5.7. Алгоритм выбора режимов упрочнения.

Выводы.

6. ПРИМЕНЕНИЕ СТАТИКО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ

ДЛЯ РЕШЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ.

6.1. Место СИО в технологическом процессе.

6.2. Упрочнение плоских поверхностей.

6.3. Обработка внутренних цилиндрических поверхностей.

Выводы.

Введение 2005 год, диссертация по обработке конструкционных материалов в машиностроении, Соловьев, Дмитрий Львович

В современном машиностроении существует проблема преждевременного выхода из строя деталей машин. Потеря их работоспособности обычно связана с разрушением поверхностного слоя. Поэтому в технологических процессах все больше внимания уделяется операциям поверхностного упрочнения, обеспечивающим параметры качества поверхностного слоя на уровне, соответствующем максимальному повышению требуемой совокупности эксплуатационных свойств.

В последнее время проведено ряд исследований направленных на разработку научно обоснованных требований к упрочненному слою [20, 48, 49, 55, 58, 102, 103, 160, 161, 177]. Установлена необходимость создания эпюр твердости и остаточных напряжений по глубине поверхностного слоя, максимально соответствующих эксплуатационным требованиям. Установлено, что в ряде случаев для повышения эксплуатационных свойств деталей машин необходимо создание поверхностного слоя с гетерогенно упрочненной структурой.

Существующие способы упрочняющей обработки не всегда позволяют успешно осуществлять перечисленные требования. Поэтому необходимо проведение исследований расширяющих технологические возможности способов упрочнения.

Одними из наиболее простых и эффективных способов упрочняющей обработки являются способы поверхностного пластического деформирования (ППД) [17, 31, 38, 101, 111, 112, 139, 156, 170, 197]. В результате обработки ППД может формироваться упрочненный поверхностный слой с показатели качества поверхностного слоя, изменяющимися в широком диапазоне: глубина упрочнения 0,1. 15 мм, твердость упрочненного слоя может быть повышена до 20. 150%, достигаются сжимающие остаточные напряжений на уровне 200. .1400 МПа[19, 24, 121, 124, 130, 138, 151, 198].

Однако, возможность создания поверхностного слоя с требуемой равномерностью упрочнения, а также точное формирование способами ППД эпюр твердости и остаточных напряжений до сих пор остается не до конца реализованной, что часто является препятствием для их эффективного применения для целого ряда деталей машин.

Обеспечение такой возможности напрямую связано с количеством используемых параметров для регулирования режимов и, соответственно, показателей качества поверхностного слоя. Одними из основных параметров при ППД являются параметры, характеризующие силу деформирования. Все способы ППД можно разбить на способы, использующие статическую или динамическую силу деформирования.

Применение для нагружения динамической нагрузки энергетически более выгодно, чем статической, поскольку аналогичное по эффективности динамическое силовое воздействие может быть получено с меньшими энергетическими затратами. Поэтому для получения упрочненного поверхностного слоя с большой глубиной и степенью упрочнения наиболее целесообразно использование таких способов ППД, как чеканка, а при обработке больших внутренних цилиндрических поверхностей центробежной обработки или ударного раскатывания. Таким образом, при обработке ППД наиболее перспективным является возможность создания необходимых эпюр твердости и остаточных напряжений, а также гетерогенно упрочненной структуры в поверхностном слое с большой глубиной способами, использующими для нагружения энергию удара.

Однако одной из главных проблем успешного применения динамических способов ППД является низкая точность при регулировании показателей качества поверхностного слоя, т.к. при одинаковой кинетической энергии удара, энергия, расходуемая на пластическую деформацию, может быть разной. Это связано с тем, что с увеличением скорости нагружения уменьшается время протекания пластической деформации, поэтому ее величина будет зависеть не только от силы удара, т. е. амплитуды ударного импульса, но и от его длительности. Поэтому удар целесообразно рассматривать в виде распространяющихся по соударяемым телам (ударной системе) плоских акустических волн, которые характеризуются законом изменения деформаций или сил во времени, максимальным значением сил (амплитудой волны), временем действия сил (длительности волны) и энергией волны. Период такой волны называют ударным импульсом. Форма ударного импульса, поступающего в очаг деформации - пятно контакта инструмента с нагружаемой средой, и будет определять эффективность динамического нагружения в целом [8, 10, 13, 14, 44, 45,205].

Таким образом, для наиболее полного использования динамической нагрузки при обработке ППД необходимо, чтобы она характеризовалась ударными импульсами с прямоугольной или близкой к ней пролонгированной формой.

Наиболее эффективно управление энергией удара за счет волнового нагружения пятна контакта использовалось при разрушении горных пород. В результате проведенных исследований [11, 12, 34, 104] установлено, что эффективность волнового нагружения будет зависеть от геометрических и акустических соотношений элементов используемой ударной системы. Это позволяет выбрать такие ее параметры, при которых энергия удара, передаваемая среде, будет наибольшей. Полученные в результате исследований рекомендации успешно применяются при проектировании импульсных установок для горнодобывающей промышленности.

Для деформационного упрочнения металлов с использованием динамической энергии подобных исследований проведено не было. Однако есть все основания полагать, что управление волнами деформации энергией ударного импульса, используемого для обработки ППД, позволит значительно повысить КПД процесса и увеличить точность регулирования получаемых в результате показателей качества на значительной глубине упрочненного поверхностного слоя до 8.10 мм и более. Появляется возможность регулирования равномерности упрочненного поверхностного слоя, которая позволит получать как гомогенную, так и гетерогенно упрочненную структуру с заданным характером чередования твердых и мягких составляющих.

Для реализации волнового импульсного нагружения при упрочнении ППД необходимо использование ударной системы с промежуточным звеном - волноводом [30, 62, 72, 85, 105, 106]. Такая ударная система позволяет генерировать пролонгированные ударные импульсы, за счет использования отраженных волн деформации, формирующихся в виде хвостовой части импульса. Различные геометрические и акустические параметры бойка и волновода позволяют изменять форму как головной, так и хвостовой части ударного импульса. Непременным условием для реализации пролонгированного ударного импульса является неразрывный контакт инструмента с очагом деформации, осуществляемый предварительным статическим поджатием, т.е. условие статико-импульсного нагружения.

Во время управления процессом статико-импульсного нагружения, т.е. статико-импульсной обработки ППД приходится варьировать значениями комплекса новых параметров. Это с одной стороны, существенно расширяет возможности ППД, а с другой - резко усложняет управление формированием показателей качества поверхностного слоя. При этом СИО становится наиболее общим способом динамического нагружения очага деформации при ППД [71, 74, 80, 134, 163-167, 180, 181, 190], однако ее закономерности до сих пор остаются не исследованными.

В связи с этим целью настоящей работы является: обеспечение показателей качества глубоко и гетерогенно упрочненного поверхностного слоя материала за счет разработки научных основ управления процессом статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Выявить и систематизировать параметры наиболее общего метода обработки ППД - статико-импульсной обработки, разделить их на конструктивные, конструктивно-технологические и технологические. Разработать обобщенную классификацию способов обработки ППД.

2. Разработать математическое обеспечение для расчета конструктивно-технологических параметров статико-импульсной обработки: формы, размеров и акустических свойств элементов ударной системы, формы и размеров инструмента из условия обеспечения требуемой формы ударного импульса в очаге деформации.

5. Выполнить экспериментальную и производственную апробацию ста-тико-импульсной обработки деталей различной формы. Разработать технологические рекомендации по созданию требуемых показателей качества поверхностного слоя обрабатываемых деталей машин.

Научная новизна полученных результатов заключается:

- в теоретическом и экспериментальном обосновании требований к параметрам статико-импульсной обработки, обеспечивающим заданные показатели качества поверхностного слоя, результатом которых являются анали-тико-экспериментальные зависимости, связывающие энергию деформирующего воздействия и перекрытие пластических отпечатков с получаемой шероховатостью поверхности, глубиной, степенью и равномерностью упрочнения.

Практическая ценность работы заключается в разработке

Выполненное в диссертации научное исследование связано с:

- научно-технической программой министерства образования 205.03.01.026 «Разработка технологической оснастки и рекомендаций по использованию статико-импульсной обработки для упрочнения тяжелонагру-женных транспортных деталей» 01.01.2000 г. - 31.12.2000 г.;

Теоретические и экспериментальные исследования базировались на научных основах', технологии машиностроения, в том числе теории обработки поверхностным пластическим деформированием; теории удара, а также механики деформируемого твердого тела. Использованы методы математической физики, математической статистики и теории планирования эксперимента; методы математического моделирования.

Экспериментальная и теоретическая части диссертации выполнены на кафедре "Технология машиностроения, станки и инструменты" Орловского государственного технического университета (ОрелГТУ) и в Муромском институте (филиале) ВлГУ.

Особую признательность за постоянную помощь и советы автор выражает: научному консультанту - доктору технических наук, профессору Ки-ричеку А.В. и автору статико-импульсного метода разрушения горных пород, лауреату государственной премии, доктору технических наук, профессору Лазуткину А.Г.

В 4 и 5 разделах диссертационной работы приведены отдельные результаты, полученные совместно с аспирантом автора Силантьевым С.А.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Заключение диссертация на тему "Технология и оборудование статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием"

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

3. Разработанная обобщенная классификация способов обработки ППД, включающая кроме известных параметров, характеризующих кинематику, геометрию контакта и силу деформирования, параметры волнового импульсного нагружения, значительно расширяет возможности и количество способов обработки ППД.

5. Разработана совокупность теоретико-экспериментальных зависимостей для расчета конструктивно-технологических параметров статико-импульсной обработки (линейных и диаметральных размеров, акустических свойств элементов ударной системы) из условия обеспечения требуемой формы ударного импульса в очаге деформации. Для создания пролонгированной формы ударных импульсов в очаге деформации необходимо использовать ударную систему, состоящую из бойка и волновода, гладкой цилиндрической формы с соотношением акустических жесткостей r= 1.3 и длин п = 3.5, длина и диаметр бойка должны быть соответственно не менее q

0,08 м и 0,02 м. При увеличении значения к в диапазоне (2,4.7,5) 10 Н/м необходимо выбирать соотношение акустических жесткостей бойка и волновода г ближе к единице.

7. Выявленная обобщенная характеристика, отражающая связь между конструктивно-технологическими и технологическими параметрами, - коэффициент перекрытия К, зависящий от кривизны контактирующих поверхностей инструмента и детали, энергии удара, затрачиваемой на упругопластическую деформацию, частоты ударов и подачи, позволяет формировать гетерогенно упрочненный поверхностный слой при 0 < К < 0,5 с перепадом твердости участков достигаемой 57 % при максимальной степени упрочнения 63 %. При 0,5 <К< 0,8.0,9, с увеличением К глубина, степень и равномерность упрочнения поверхностного слоя возрастают, шероховатость поверхности при удовлетворительной волнистости, составляет Ra = 1,6.2 мкм. При К> 0,8.0,9 формируется равномерно упрочненный поверхностный слой.

8. При необходимости обеспечения равномерно упрочненного поверхностного слоя с большой глубиной до 10 мм и степенью упрочнения до 150% необходимо выбирать режимы статико-импульсной обработки, обеспечивающие коэффициент перекрытия А">0,8.0,9 и давление в очаге деформации более 4000 МПа. Снижение давления приводит к уменьшению глубины упрочнения и снижению шероховатости относительно исходной в 6 и более раз до i?a = 0,08 мкм.

9. Изготовлен опытный образец генератора импульсов, обеспечивающий максимальную энергию ударов А = 300 Дж в диапазоне частот /= 5. 15 Гц, максимальную ударную мощность N = 8,3 кВт при А = 205 Дж и /=40 Гц при подаче рабочей жидкости с давлением 16 МПа и расходом 50 л/мин.

10. Выполненная производственная апробация СИО на примере различных деталей машин работающих в условиях контактно-усталостного износа: сердечников крестовин стрелочных переводов, ножей грейдеров, позволила обеспечить повышение долговечности в 1,5.3 раза.

Библиография Соловьев, Дмитрий Львович, диссертация по теме Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

1. А. с. № 1192952. Способ упрочнения металлических поверхностей. // Ю.С. Борисов, А.Г. Ильеченко, В.Б. Марголин, А.Л. Гайдаренко, А.П. Мурашов. Бюл. № 19, 1989.

2. А. с. № 1800758. Инструмент для упрочняющей обработки отвер-® стий. // Л.Р. Казабцов, В.И. Черников, Я.В. Пирогов и др. Бюл. № 5, 1995

3. А. с. № 366062. Способ упрочнения поверхностей металлических деталей. // Г.М. Азаревич. Бюл. № 7, 1973.

4. А. с. № 472782. Ультразвуковая головка для деформационного упрочнения и релаксационной обработки. // А.Г. Сучков, Б.Л. Неверов. Бюл. №7, 1984

5. А. с. № 530783. Устройство для обработки металлических по* верхностей шариками. // Ю.К. Жебелев, И.Л. Рубин. Бюл. № 22, 1979

6. А. с. № 607721. Способ упрочнения поверхности изделий. // В.А. ф Сидоренко, В.А. Плотников, Н.В. Вишнев. Бюл. № 19, 1978

7. Абраменко Ю.Е., Албагачиев А.Ю. Ударное упрочнение чугу-нов. // Вестник машиностроения. М.: Машиностроение, 1988. - № 4. -С.46-48.

8. Алгоритмы и программы решений задач динамики механизмов на ЭВМ / Под ред. О. Д. Алимова, Фрунзе: Ил им, 1984. 195 с.

9. Александров В.М., Ромалис Б.Л. Контактные задачи в машиностроении. М.: Машиностроение, 1986. 170 с.

10. Александров Е.В., Соколинский В.Б. Прикладная теория и расчеты ударных систем. М.: Наука, 1969. 201 с.

11. П.Алимов О.Д., Манжосов В.К., Еремьянц В.Э., Мартынен-•ф ко Л.М. Расчет ударных систем с неторцевым соударением элементов.

12. Фрунзе: Илим, 1979. 109 с.

13. Алимов О.Д., Дворников Л.Т. Бурильные машины. М.: Машиностроение, 1976. 295 с.

14. Алимов О.Д., Манжосов В.К., Еремьянц В.Э. Удар. Распространение волн деформации в ударных системах. М.: Наука, 1985. 357 с.

15. Алимов О.Д., Манжосов В.К., Еремьянц В.Э., Невенчаный Ю.В. Расчет динамического внедрения инструмента в обрабатываемую среду (препринт). Фрунзе: Илим, 1980. 44 с.

16. Андрианов А.И. Прогрессивные методы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 1975. 240 с.ф 16. Аскинази Б.М. Упрочнение и восстановление деталейэлектромеханической обработкой. Л.: Машиностроение, 1977. 184 с.

17. Бабей Ю.И. Физические основы импульсного упрочнения стали и чугуна. Киев: Наукова думка, 1987. 238 с.

18. Бабичев А.П. Вибрационная обработка деталей. М.: Машиностроение, 1974. 136 с.

19. Балтер М.А. Упрочнение деталей машин. М.: Машиностроение, 1978. 184 с.

20. Безъязычный В.Ф. Назначение режимов резания по заданным параметрам качества поверхностного слоя. Ярославль, 1978. 86 с.

21. Белый А.В., Карпенко Г.Д., Мышкин Н.К. Структура и методы формирования износостойких поверхностных слоев. М.: Машиностроение, 1991.208 с.

22. Биргер И. А., Шорр Б. Ф., Иосилевич Г. Б. Расчёт на прочность деталей машин: Справ. М.: Машиностроение, 1993. 640 с.

23. Браславский В.М. Расчет глубины наклепа с учетом формы пластически деформированной поверхности //Вестник машиностроения, 1977. № 4. С. 62-66.

24. Браславский В.М. Технология обкатки крупных деталей роликами. М.: Машиностроение, 1975. 160 с.

25. Браславский В.М., Бараз А.А. Деформационное упрочнение деталей машин. // Вестник машиностроения, 1983, № 7, с. 61-63.

26. Бушенин Д. В., Киричек А. В. Технологические резервы повышения качества несоосных винтовых механизмов // Приводная техника, 1999. № 1-2. С. 28-32.

27. Васильева А.Г. Деформационное упрочнение закаленных конструкционных сталей. М.: Машиностроение, 1981. 231 с.

28. Виноградов В.Н., Сорокин Г.М., Албагачиев А.Ю. Изнашивание при ударе. М.: Машиностроение, 1982. 192 с.

29. Выбор параметров бойка и волновода при статико-импульсном упрочнении. А.Г. Лазуткин, А.В. Киричек, Д.Л. Соловьев и др. // Ресурсосберегающие технологии машиностроения: Сб. научн. трудов. М.: МГА-АТМ, 1996. С.181-188.

30. Выбор способов поверхностного упрочнения тяжелонагруженных деталей. А.В. Киричек, Д.Л. Соловьев, С.Л. Лазуткин и др. // Современные технологии в машиностроении: Материалы научн.-техн. конф. Пенза, 1998. С.44-47.

31. Гавриленко И.Г. Переменно-силовое иглофрезерование // Вестник машиностроения. 1993. №1. С. 45-47.

32. Генкин М.Д., Рыжов М.А., Рыжов Н.М. Повышение надежности тяжелонагруженных зубчатых передач. М.: Машиностроение, 1981. 232 с.

33. Гидропневмоударные системы исполнительных органов горных и строительно-дорожных машин. А.С. Сагинов, А.Ф. Кичигин, А.Г. Лазуткин, И.А. Янцен. М.: Машиностроение, 1980. 200 с.

34. Головань А.Я. Грановский Э.Г. Машков В.И Алмазное точение и выглаживание. М.: Машиностроение, 1976, - 30 с.

35. Головин Г.Ф. Остаточные напряжения, прочность и деформации при поверхностной закалке токами высокой частоты. Л.: Машиностроение, 1973. 144 с.

36. Горбунов В.Ф., Лазуткин А.Г., Ушаков Л.С. Импульсный гидропривод горных машин. Новосибирск: Наука, 1986. 198 с.

37. Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. М.: Машиностроение, 1989. 304 с.

38. Дальский A.M. Технологическое обеспечение надежности высокоточных деталей машин. М.: Машиностроение, 1975. 223 с.

39. Девяткин В.П., .Бескровный Г.Г О возможности повышения эксплуатационной стойкости литых сердечников крестовин стрелочных переводов. // Вестник ВНИИЖТ № 7, 1981. С. 24-26.

40. Демкин Н.Б., Рыжов Э.В. Качество поверхности и контакт деталей машин. -М.: Машиностроение, 1981, 244 с.

41. Дрозд М. С., Матлин М. И., Сидякин Ю. И. Инженерные расчеты упруго пластической деформации. М.: Машиностроение, 1986. 244 с.

42. Елизаветин М.А. Повышение надежности машин. М.: Машиностроение, 1973. 430 с.

43. Еремьянц В.Э. Влияние формы ударного импульса на процесс взаимодействия инструмента с обрабатываемой средой. Фрунзе: Илим, 1981. 59 с.

44. Еремьянц В.Э., Демидов А.Н. Экспериментальные исследования ударных систем с неторцевым соударением элементов. Фрунзе: Илим, 1981.70 с.

45. Жасимов М.М. Управление качеством деталей при поверхностном деформировании. Алма-Ата 1986.

46. Зубков Е.Е., Тесленко Т.С., Соболенко Т.М. Исследования влияния исходной прочности стали Г13Л на ее свойства после упрочнения взрывом. // Вестник ВНИИЖТ 1982. № 2. С.44 47.

47. Иванов Г.П., Картонова JI.B., Худошнн А.А. Повышениеизносостойкости деталей созданием регулярной гетерогенной макроструктуры // Строительные и дорожные машины, 1997, № 1. С. 33-34.

48. Иванов Г.П., Хынтова Е.М., Уткин А.В. Расчет оптимальной толщины цементованного слоя у деталей, работающих в условиях статическихф нагрузок. // Владим. политехи, ин-т М., 1990. 4 с. Деп. в ВИНИТИ, № 38.

49. Инженерные методы исследования ударных процессов. Г.С. Бату-ев, Ю.В. Голубков, А.К. Ефремов, А.А. Федосов. М.: Машиностроение, 1977. 240 с.

50. Каледин Б.А., Чепа П.А. Повышение долговечности деталей по® верхностным деформированием. Минск: Наука и техника, 1974. 232 с.

51. Картонова Л.В. Повышение долговечности деталей машин использованием материалов с регулярной гетерогенной структурой. Дис. канд. техн. наук. Владимир: ВлГУ, 1997. 170 с.

52. Кац Р.З. Перспективные методы повышения износостойкости железнодорожных крестовин // Вестник ВНИИЖТ № 2. 1967. С.42-43.

53. Качество машин: Справочник в 2 т. / Под ред. А.Г. Суслова // М.: Машиностроение, 1995. т. 1. 256 е., т.2. 430 с.

54. Киричек А. В. Обеспечение качества несоосных винтовых механизмов деформационным упрочнением их сопрягаемых деталей.• Дисс. . докт. техн. наук. М: 1999. 394 с.

55. Киричек А.В. Комплексное обеспечение качества несоосных винтовых механизмов и тяжелонагруженных резьбовых деталей М.: ИЦ МГТУ СТАНКИН, 2002. 242 с.

56. Киричек А.В., Афонин А.Н., Соловьев Д.Л. Упрочнение восстановленных деталей машин статико-импульсной обработкой. // Надежностьф и ремонт машин: Сб. матер. Междунар. научно-техн. конф. (т. 2). Орел,2004. С.108-111.

57. Киричек А.В., Афонин А.Н., Соловьев Д.Л. Экспериментальные измерительные комплексы для исследования процесса нагружения материала волной деформации. // Известия ОрелГТУ. Машиностроение. Приборостроение. 2004. № 2. С. 63-67.

58. Киричек А.В., Лазуткин А.Г., Соловьев Д.Л. Статико-импульсная обработка и оснастка для ее реализации //СТИН. 1999. № 6. С. 20-24.

59. Киричек А.В., Лазуткин С.Л., Соловьев Д.Л. Выбор режимов статико-импульсной упрочняющей обработки // Новые технологии 96: Тез. докл. междунар. научн.-техн. семинара- Казань, 1996. С. 23-24.

60. Киричек А.В., Лазуткин С.Л., Соловьев Д.Л. Упрочнение поверхности деталей машин статико-импульсным нагружением // Наука в вузе: Материалы XXX научн.-техн. конф., МФ ВлГТУ. Владимир, 1996. С.34-35.

61. Киричек А.В., Лазуткин С.Л., Соловьев Д.Л. Экспериментальный стенд для статико-импульсного упрочнения // Инф. лист. № 120-96. Влади• мир, ЦНТИ, 1996.4 с.

62. Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Влияние предварительного статического нагружения на микротвердость // Точность технологических и транспортных систем: Материалы междунар. научн.- техн. конф. Пенза: 1998. 4.2. С.108-111.

63. Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Влияние пролонгации импульса на степень деформации материала при статико-импульсном упрочнении // Упрочняющие технологии и покрытия. 2005, № 4. С. 6-10.

64. Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Влияние условий статико-импульсной обработки на размер отпечатка // Точность технологических итранспортных систем: Материалы междунар. научн.- техн. конф. Пенза, 1998. 4.2. С.103-107.

65. Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Микрогеометрия поверхности после деформационного упрочнения статико-импульсной обработкой. // Производство и ремонт машин: Сб. матер. Междунар. научно-техн. конф. Ставрополь: Изд-во СтГАУ «АГРУС», 2005. С. 105-110.

66. Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Нагружение материала волной деформации в процессе статико-импульсной обработки. // Известия ОрелГТУ. Машиностроение. Приборостроение. Орел: 2003. № 3. С. 33-36.

67. Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Определение параметров ударной системы при статико-импульсном упрочнении // Научные достижения муромских ученых. Владимир: ВлГУ, 1997. С. 49-53.

68. Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Параметры упрочняющей статико-импульсной обработки // СТИН. 2005, № 2. С. 30-33.

69. Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Равномерность наклепа после статико-импульсной обработки. Упрочняющие технологии и покрытия. 2005. № 8. С.3-5.

70. Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Способы динамического упрочнения поверхностным пластическим деформированием. // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. 2001, №7. С.28-32.

71. Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Технология и режимы упрочнения статико-импульсной обработкой. // Справочник. Инженерный журнал. М.: 2003. №2. С.17-19.

72. Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Управление параметрами поверхностного слоя упрочнением статико-импульсной обработкой. // Справочник. Инженерный журнал. 2004, № 10. С. 16-19.

73. Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Управляемое ударное воздействие при упрочнении поверхностным пластическим деформированием. // Известия ОрелГТУ. Машиностроение. Приборостроение. Орел: 2003. № 1-2. С. 30-36.

74. Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Упрочнение статико-импульсной обработкой ППД. // Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения Технология-2003: Мат. ГУ междунар. научн.-техн. конф. Орел: ОрелГТУ, 2003, С.485-488.

75. Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Афонин А.Н. Повышение надежности деталей машин статико-импульсной обработкой. // Надежность и ремонт машин: Сб. матер. Междунар. научно-техн. конф. (т. 3). Орел, 2004. С.41-45.

76. Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Афонин А.Н. Энергетические характеристики процесса статико-импульсной обработки. // СТИН. 2003,• № 7. С.31-35.

77. Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Киричек Ю.Н. Выбор параметров статико-импульсной обработки по заданным показателям качества поверхностного слоя. // Упрочняющие технологии и покрытия. 2005, № 1. С.23-26.

78. Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Киричек Ю.Н. Моделирование технологического процесса плоских поверхностей статико-импульсной обработкой // Известия ТулГУ. Серия Технологическая системотехника. Вып. 2.

79. Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. С. 41-49.

80. Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Лазуткин А.Г. Технология и оборудование статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деф формированием. Библиотека технолога. М.: Машиностроение, 2004. 288 с.

81. Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Силантьев С.А. Влияние режимов статико-импульсной обработки на равномерность упрочнения поверхностного слоя // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. 2004. № 2 С. 13-17.

82. Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Силантьев С.А. Повышение производительности упрочняющей статико-импульсной обработки // Современные материалы и технологии 2002: Сборник статей Междунар. научн.-техн. конф. Пенза: 2002. С. 273-276

83. Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Силантьев С.А. Ударное устройство для статико-импульсной деформационной обработки // Кузнечноштамповочное производство. Обработка металлов давлением. 2002. № 10.• С.35-40.

84. Киричек А.В., Щебров О.М., Телков И.А. Вибрации при обработке поверхностным пластическим деформированием // Известия ОрелГТУ. Машиностроение. Приборостроение. Орел: 2003. № 4. С. 23-27.

85. Кобрин М.М. Эпюры остаточных напряжений при поверхностном пластическом деформировании. М.: Наука, 1965. С. 121-127.

86. Комбалов B.C. Влияние шероховатости твердых тел на трение и износ. М.: Наука, 1974, 110 с.

87. Конструкторско-технологическое обеспечение качества деталей машин. В.П. Пономарев, А.С. Батов и др. М.: Машиностроение, 1984. 184 с.

88. Копылов Ю.Р. Виброударное упрочнение. Воронеж: Воронежский ин-т МВД России, 1999.386 с.

89. Кочкин A.M., Каменская Т.В. Исследование процесса торможения бойка гидромолота // Тематический сборник «Совершенствование исполнительных органов горных машин». Караганда: 1983. С.91-95

90. Крагельский И.В., Михин Н.М. Узлы трения машин: Справочник. М.: Машиностроение, 1984. 280 с.

91. Кречмер В.Г., Смольский А.А., Шарая О.А. Выбор стали для ударного инструмента // Тр. ун-та. Карагандинский гос. тех. ун-т. 1996. Вып. 1. С.33-35.

92. Кроха З.А. Упрочнение металлов при холодной пластической деформации. Справочник. М. Машиностроение, 1980. 157 с.

93. Кудрявцев И.В. Основы выбора режима упрочняющего поверхностного наклепа ударным способом. Кн.108. М.: ЦНИИТМАШ. 1965.

94. Кудрявцев И.В. Современное состояние и практическое применение ППД//Вестник машиностроения, 1972, № 1, С. 35-38.

95. Кудрявцев И.В.; Минков Я.Л.; Дворникова Е.Э. Повышение прочности и долговечности крупных деталей машин поверхностным наклепом. М.: Машиностроение, 1970. 314 с.

96. Кузнецов Н.Д., Цейтлин В.И., Волков В.И. Технологические методы повышения надежности деталей машин. М.: Машиностроение, 1993.304 с.

97. Куманин В.И., Лившиц В.Б., Платицин А.В. Влияние радиационной химико-термической обработки на стойкость пресс-форм. // Москва: Технология металлов, 2002. № 7. С. 11-14

98. Куманин В.И., Лившиц В.Б., Платицин А.В. Улучшение стойкости прессформ при электронно-лучевой обработке. // Москва: Металлург, 2002. № 7. С.50-51

99. Лазуткин А.Г. Научные основы создания горных машин с гид-ропевмоударными исполнительными органами. Дис. . докт. техн. наук. -М.:МГИ, 1978-434 с.

100. Лазуткин А.Г., Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Повышение эффективности статико-импульсной упрочняющей обработки // Новые технологии 96: Тез. докл. междунар. научн.-техн. семинара. Казань, 1996. С. 41-42.

101. Лазуткин А.Г., Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Статико-импульсная обработка ППД с пролонгированным импульсным воздействием. // Актуальные проблемы машиностроения на современном этапе: Тез. докл. всерос. научн.-техн. конф. Владимир, 1995. С.60-62.

102. Лазуткин А.Г., Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Повышение эффективности статико-импульсной упрочняющей обработки // Высокоэффективные технологии в машиностроении: Материалы конф. Киев, 1996. С.106-107

103. Лазуткин А.Г., Соловьев Д.Л., Силантьев С.А. Повышение долговечности крестовин стрелочных переводов. // Состояние и перспективы развития дорожного комплекса: Сборник научных трудов. Выпуск 2. Брянск: БГИТА, 2001, С. 98-99.

104. Лазуткин А.Г., Соловьев Д.Л., Силантьев С.А. Устройство для упрочнения статико-импульсной обработкой. // Качество машин: Сб. трудов 4-й междун. научн.-техн. конф. Брянск: БГТУ, 2001. т.2. С.181-183.

105. Левина З.М., Решетов Д.Н. Контактная жесткость машин. М.: Машиностроение, 1971. 264 с.

106. Майборода В.П., Кравчук А.С., Холин Н.Н. Скоростное деформирование конструкционных материалов. М.: Машиностроение, 1986. 264 с.

107. Малыгин Б.В. Магнитное упрочнение инструмента и деталей машин. М.: Машиностроение, 1989. 112 с.

108. Марков А.И. Ультразвуковая обработка материалов. М.: Машиностроение, 1980. 237 с.

109. Марковец М.П. Определение механических свойств металлов по твердости. М.: Машиностроение, 1979. 191 с.

110. Маталин А.А. Технологические методы повышения долговечности деталей машин. Киев: Техника, 1971. 142 с.

111. Математическая модель ударного устройства для статико-импульсной обработки. / А.В. Киричек, А.Г. Лазуткин, Д.Л. Соловьев, С.А. Силантьев // Справочник. Инженерный журнал. 2003. № 8. С. 17-22.

112. Механическое разрушение горных пород комбинированным способом. А.Ф. Кичигин и др. М.: Недра, 1972. 256 с.

113. Михалев М.С. Балдина В.П. Влияние исходных свойств стали 110Г13Л на ее упрочнение наклепом. // Литейное производство № 6, 1974. С. 33-34.

114. Моделирование статико-импульсной обработки тяжелонагру-женных поверхностей деталей машин. А.В. Киричек, А.Н. Афонин, Д.Л. Соловьев и др. // Материалы и технологии XXI века: Мат. всероссийской научн.-техн. конф. Пенза: 2001,4.2. С. 116-118.

115. Монченко В.П. Дорнование отверстий с большими натягами.1. М.: ЦНИИТЭИ. 1971.73 с.

116. Монченко В.П., Белотелов В.В. Деформирующая обработка отверстий втулок и гильз гидропневмоцилиндров. М.: НИИМАШ. 1976. 91 с.

117. Обработка металлопокрытий выглаживанием. JI.A. Хворосту

118. Ф хин, В.Н. Машков, В.А. Торпачев и др. М.: Машиностроение, 1980. 64 с.

119. Овсеенко А.Н., Серебряков В.И., Гаек М.М. Технологическое обеспечение качества изделий машиностроения. М.: Янус-К, 2004. 296 с.

120. Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник. М.: Машиностроение, 1987. 328 с.

121. Олейник Н.В., Кычин В.П., Луговской А.Л. Поверхностное ди-Ф намическое упрочнение деталей машин. Киев: Техшка, 1984. 151 с.

122. Олжабаев P.O. Устройства для упрочняющей обработки валов // Машиностроитель, 1984. № 4. С. 22-23.

123. Пановко Я.Г. Введение в теорию механического удара. М.: Наука, 1977. 232 с.

124. Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара. Изд. 3-е, доп. и перераб. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-е, 1976. 320 с.

125. Папшев Д.Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхност-Шф ным пластическим деформированием. М.: Машиностроение, 1978. 152 с.

126. Папшев Д.Д. Эффективность методов отделочно-упрочняющей обработки. Вестник машиностроения, 1983. № 7. С.42 44.

127. Папшев Д.Д., Пронин А. М., Кубышкин А. Б. Эффективность упрочнения цементованных деталей машин // Вестник машиностроения. 1990. №8. С. 61-64.

128. Патент № 2090342 РФ. Гидроударное устройство для обработки деталей поверхностным пластическим деформированием / А.Г. Лазуткин, А.В. Киричек, Д.Л. Соловьев. Бюлл. № 26, 1997.

129. Патент № 2098259 РФ. Способ статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием / А.Г. Лазуткин, А.В. Ки• ричек, Д.Л. Соловьев. Бюлл. № 34, 1997.

130. Патент № 2219042 РФ. Многостержневое устройство для упрочнения поверхностным пластическим деформированием / Ю. С. Степанов, А.В. Киричек, Б.И. Афонасьев, А.Г. Лазуткин, Д.Л. Соловьев, С.А. Силантьев. Бюл. № 1, 2004.

131. Петросов В.В. Гидродробеструйное упрочнение деталей и инструмента. М.: Машиностроение, 1977. 166 с.

132. Повышение качества поверхности и плакирование материалов: Справочник /Под ред. А. Кнаушнера. М.: Металлургия, 1984. 368 с.

133. Повышение несущей способности деталей машин алмазным выглаживанием. В.К. Яценко, Г.З. Зайцев, В.Ф. Притченко, Л.И. Ивщенко М.: Машиностроение, 1985. 232 с.

134. Повышение несущей способности деталей машин поверхностным упрочнением / Л.А. Хворостухин, С.В. Шишкин, И.П. Ковалев, Р.А. Ишмаков М.: Машиностроение, 1988. 144 с.

135. Полевой С.Н., Евдокимов В.Д. Упрочнение машиностроительных материалов: Справочник М.: Машиностроение, 1994. 496 с.

136. Поляк М.С. Технология упрочнения. В 2 т. М.: Машиностроение, 1995. т.2. 688 с.

137. Проскуряков Ю.Г. Упрочняюще-калибрующие методы обработки. Справочное пособие. М.: Машиностроение, 1965. 207 с.

138. Расчет динамического внедрения инструмента в обрабатываемую среду. О.Д. Алимов и др. Фрунзе: Илим, 1980. 44 с.

139. Расчет экономической эффективности новой техники: Справочник / Под общ. ред. К.М. Великанова. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-е, 1990. 448 с.

140. Расчеты на прочность в машиностроении / С.Д. Пономарев, В.Л. Бидерман, К.К. Лихарев и др. М.: Машгиз, Т.1, 1956. 884с.; Т.2, 1958. 974с.; Т.З, 1959. 1118 с.

141. Ручные пневматические молотки / В.Ф. Горбунов, В.И. Бабу-ров, Г.С. Жартовский и др. М., Машиностроение, 1967. 182 с.

142. Рыжов Э.В. Технологические методы повышения износостойкости деталей машин. Киев: Наук, думка, 1984. 272 с.

143. Рыжов Э.В., Суслов А.Г., Федоров В.П. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин. М.: Машиностроение, 1979. 176 с.

144. Рыковский Б.П., Смирнов В.А., Щетинин Г.М. Местное упрочнение деталей поверхностным наклепом. М.: Машиностроение, 1985. 152 с.

145. Ряшенцев Н.П., Ковлев Ю.З. Динамика электромагнитных импульсных систем. Новосибирск, Наука, 1974. 182 с.

146. Свешников В.К. Станочные гидроприводы. Справочник. 3-е изд. М.: Машиностроение. 1995. 448 с.

147. Серебряков В.И. Энергетическое состояние поверхностного слоя, упрочняемого динамическим методом ППД. // Мат. Междунар. семинара "Современные технологические и информационные процессы в машиностроении". Орел, 1993. С.21-24.

148. Серенсен С.В., Когаев В.П., Шнейдерович P.M. Несущая способность и расчет деталей машин на прочность: Справ. М.: Машиностроение,-1976. 488 с.

149. Симон Г., Тома М. Прикладная техника обработки поверхности металлических материалов: Справочник. Челябинск: Металлургия, 1991. 368 с.

150. Смелянский В.М. Механика упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием. М.: Машиностроение, 2002. 300 с.

151. Смелянский В.М. Механика упрочнения поверхностного слоя деталей машин в технологических процессах поверхностного пластического деформирования. М.: Объединение "МАШМИР", 1992. С.60.

152. Смелянский В.М., Герций О.Ю. Влияние предварительной деформации алюминиевого сплава на качество МДО-покрытий // Ресурсосберегающие технологии машиностроения: Сб. научн. трудов. М.: МГААТМ, 1995. С. 201-206.

153. Смелянский В.М., Земсков В.А. Технологическое повышение износостойкости деталей методом электроэрозионного синтеза покрытий // Упрочняющие технологии и покрытия. 2005. № 1. С. 27-35.

154. Смелянский В.М., Земсков В.А., Филиппов В.В. Повышение эксплуатационных свойств деталей методом электроэрозионного синтеза покрытий// Справочник. Инженерный журнал. 2004. № 10. С. 24-31.

155. Совершенствование системы управления гидроприводом генератора механических импульсов. А.Г. Лазуткин, А.В. Киричек, Д.Л. Соловьев и др. // Производственные технологии: Мат. 3-й международн. на-учно-техн. конф. ВлГУ, Владимир: 2000. С. 127-128.

156. Соловьев Д.Л. Деформационное упрочнение способом статико-импульсного нагружения. // Упрочняющие технологии и покрытия. 2005. № 10.

157. Соловьев Д. Л. Обеспечение качества деталей машин упрочняющей статико-импульсной обработкой. Дисс. . канд. техн. наук. М: 1998. 157 с.

158. Соловьев Д.Л. Напряженное состояние поверхности, упрочненной статико-импульсной обработкой. // Мат. 35-й научн.-техн. конф. Муром: 2001. ч.З. С.27-28.

159. Соловьев Д.Л. Расширение технологических возможностей ППД статико-импульсным нагружением очага деформации. // Справочник. Инженерный журнал. 2003. №11. С. 17-20.

160. Статико-импульсное упрочнение деталей передач. А.В. Киричек, А.Г. Лазуткин. Д.Л. Соловьев и др.// Теория и практика зубчатых передач: Труды междунар. конф. Ижевск: 1998 С.363-368.

161. Степанов Г.В. Упругопластическое деформирование и разрушение материалов при импульсном нагружении. Киев: наук, думка, 1991. 288 с.

162. Степанов Г.В. Упругопластическое деформирование материалов под действием импульсных нагрузок. Киев: наук, думка, 1979. 268 с.

163. Сулима A.M., Шулов В.А., Ягодкин Ю.Д. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин. М.: Машиностроение, 1988. 240 с.

164. Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. М.: Машиностроение, 2000. 320 с.

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

166. Теоретические основы процессов поверхностного пластического деформирования / Под ред. В.И. Беляева. Минск: Наука и техника, 1988. 184 с.

167. Теоретические основы создания гидроимпульсных систем ударных органов машин / А.С. Сагинов, И.А. Янцен, Д.Н. Ешуткин, Г.Г. Пивень // Алма-Ата: Наука, 1985. 265 с.

168. Тескер Е.И. Повышение контактной прочности поверхностно упрочненных зубчатых колес за счет оптимизации параметров упрочненного слоя // Вестник машиностроения, 1986. № 7. С. 9-12.

169. Технологические основы обеспечения качества машин / Под ред. К.С. Колесникова. М.: Машиностроение, 1990. 256 с.

170. Технологические остаточные напряжения / Под ред. А.В. Под-зея. М.: Машиностроение, 1973. 216 с

171. Технологическое обеспечение качества деталей статико-импульсным деформационным упрочнением. А.Г. Лазуткин, А.В. Киричек, Д.Л. Соловьев др. // Ресурсосберегающие технологии в машиностроении: Мат. научн.-техн. конф. ВлГУ, Владимир: 1999. С.40-41

172. Технология статико-импульсного упрочнения. А.Г. Лазуткин, А.В. Киричек, Д.Л. Соловьев и др. // Новые материалы и технологии: Тез. докл. Рос. научн.-техн. конф. М. МГАТУ: 1997. С. 17.

173. Тиль Р. Электрические измерения неэлектричеких величин: пер. с нем. М.: Энергоатомиздат, 1987. 192 с.

174. Третьяков А.В., Трофимов Г.К., Зюзин В.И. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением. М.: Металлургия. 223 с.

175. Упрочнение и формообразование поверхностей статико-импульсной обработкой. А.Г. Лазуткин, А.В. Киричек, Д.Л. Соловьев и др. // Точность технологических и транспортных систем: Материалы междунар. научн.-техн. конф. Пенза, 1998. Ч.2.С.124-126.

176. Упрочнение ответственных поверхностей статико-импульсной обработкой. О.М. Щебров, А.В. Киричек, А.Г. Лазуткин, Д.Л. Соловьев // Наука производству. 1998. №11. С.20-23.

177. Упрочнение поверхностей деталей комбинированными способами /А.Г. Бойцов, В.Н. Машков, В.А. Смоленцев, Л.А. Хворостухин. М.: Машиностроение, 1991. 144 с.

178. Упрочнение статико-импульсной обработкой сердечников крестовин стрелочных переводов. А.Г. Лазуткин, А.В. Киричек, Д.Л. Соловьев и др. // Автотракторостроение. Промышленность и высшая школа: Тезисы докл. XXVII научн.-техн. конф. ААИ, 1999 С. 17-19.

179. Упрочнение статико-импульсной обработкой. / А.Г. Лазуткин, А.В. Киричек, С.Л. Лазуткин, Д.Л. Соловьев // Новые материалы и технологии в машиностроении и приборостроении: Материалы научн.-техн. конф. Пенза, 1996. С. 26-31.

180. Упрочнение тяжелонагруженных деталей методом статико-импульсного ППД. / Д.Л. Соловьев, А.Г. Лазуткин, А.В. Киричек и др. // СТИН. 2002. № 5. С.13-15.

181. Упрочнение тяжелонагруженных поверхностей крестовин стрелочных переводов. / А.В. Киричек, А.Г. Лазуткин, Д.Л. Соловьев и др. // Состояние и перспективы развития дорожного комплекса: Сб. научных статей. Вып. 3. Брянск: БГИТА, 2001 С. 39-41.

182. Ушаков Л.С., Котылев Ю.Е., Кравченко В.А. Гидравлические машины ударного действия. М.: Машиностроение, 2000. 416 с.

183. Фадеев Л.Л., Албагачиев А.Ю. Повышение надежности деталей машин. -М.: Машиностроение, 1993. 96 с.

184. Чепа П.А., Андрияшин В.А. Эксплуатационные свойства упрочненных деталей. Минск: Наука и техника, 1988. 192 с.

185. Чепа П.А. Технологические основы упрочнения деталей поверхностным деформированием. Минск: Наука и техника, 1981. 128 с.

186. Шепеляковский К.З. Упрочнение деталей машин поверхностной закалкой при индукционном нагреве. М.: Машиностроение, 1972. 288 с.

187. Шнейдер Ю.Г. Технология финишной обработки давлением: Справочник. СПб.: Политехника, 1998. 414 с.

188. Шнейдер Ю.Г. Технология финишной обработки давлением: Справочник. СПб.: Политехника, 1998. 414 с.

189. Шнейдер Ю.Г. Эксплуатационные свойства деталей с регулярным микрорельефом. JL: Машиностроение, 1982. 248 с

190. Якушев А.И., Мустаев Р.Х., Мавлютов P.P. Повышение прочности и надежности резьбовых соединений. М.: Машиностроение, 1979. 215 с

191. Brewe D.E., Hamrock B.J. Упрощенное решение задачи о деформациях при эллиптическом контакте двух упругих тел // Проблемы трения и смазки, 1977, № 4. С. 109-111.

192. Cooper D.H. Коэффициенты, характеризующие деформацию в контактной задаче Герца // Проблемы трения и смазки, 1969, № 6. С. 159167.

193. Greenwood J.A. Формулы для площадок контакта Герца средней эллиптичности // Проблемы трения и смазки, 1985, Т. 107, № 4. С. 68-72.

194. Hustrulid W.A., Faihurst С. A theoretical and experimental study of the percussive drilling of rock. International Journ. Of Rock Mechanics and Mining Sciences, № 9, 1972. - C. 27-31

195. Mechanism of UB Hudraulic Breaker. Japan: Okada, 1982. 4 c.

196. Roxon by Копе.: Каталог. Финляндия: AO «Копе», 1984. 42 с.

Похожие работы

Обработка конструкционных материалов в машиностроении
05.03.00