автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Теоретические основы комбинирования высокоинтенсивных термических и деформационных процессов в поверхностной обработке

ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

РАХИМЯНОВ Харис Магсуманович

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОМБИНИРОВАНИЯ ВЫСОКОИНТЕНСИВНЫХ ТЕРМИЧЕСКИХ И ДЕФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКЕ

Специальности: 05.03.01 - "Процессы механической и физико-технической обработки, станки и инструмент" 05.02.08 -"Технология машиностроения"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

На правах рукописи Для служебного пользования

Экз. № 002

Тула - 1998

.Работа выполнена в Новосибирском государственном техническом университете

Научные консультанты - доктор технических наук,

профессор Любимов В.В. доктор технических наук, профессор Хон В.Ф.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Алешин Ю.А.

доктор технических наук, профессор Власов В.М.

доктор технических наук, профессор Смелянский В.М

Ведущая организация - Институт теоретической и

прикладной механики СО РАН (г. Новосибирск)

Защита диссертации состоится 24 ноября 1998 г. в 14— в 9 учебном корпусе, ауд. 101 на заседании диссертационного Совета Д 063.47.03 Тульского государственного университета (300600, г. Тула, пр. Ленина, 92)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

Автореферат разослан (октября 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного Совет; к.т.н., доцент

А.Б.Орлов

ОШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Важнейшим направлением современного машиностроения в энерго и ресурсосбережении в производственных процессах технологического обеспечения качества выпускаемой продукции является создание технологий формирования поверхностных слоев, обладающих высокими эксплуатационными показателями. Это требует разработки, исследования и внедрения в производство новых процессов, в том числе, основанных на комбинировании различных источников энергии.

К настоящему времени разработано большое количество разнообразных способов теплового и деформационного упрочнения. В качестве источников энергии для поверхностного термоупрочнения использовались ТВЧ (работы Г.Ф.Головина, М.М.Замятина, В.И.Гриднева, Ю.А.Мешкова, М.Ф.Жукова, В.В.Марусина и др.), лазерное импульсное и непрерывное излучения (ЛИ) (Н.Н.Рыкалин, А.Н.Кокора, А.Г.Григорьянц, Г.А.Абильсиитов, В.С.Коваленко, Н.И.Зуев), струя или дуга низкотемпературной плазмл (НТП) - (В.Н.Чачин, Л.А.Дахно, В.Д.Пархоменко, В.П.Горшунов, В.А.Линник), электронный луч (ЭЛ) - (И.И.Зуев, Н.Н.Рыкалин, A.A.Углов, М.В.Радченко).

Второе направление в технологии поверхностного упрочнения, связанное с процессами пластического деформирования, представлено научными школами И.В.Кудрявцева, Д.Д.Папшева, Е.Г.Коновалова, Б.А.Кравченко, A.M.Сулимы, И.И.Муханова, В.М.Смелянского, А.А.Дерибаса, Ю.Г.Шнейдера, В.М.Торбило, В.М.Враславского. Наибольшее распространение в технологии поверхностного пластического деформирования (ППД) получили обкатка шариками и роликами (OTP), дорнование, дробеструйная обработка, ценгробежно - шариковая обработка (ЦБШ), алмазное выглаживание, вибронакатывание, упрочнение взрывной волной. Одним из наиболее перспективных методов ППД является импульсная упрочняюще-чистовая обработка ультразвуковым инструментом (УЗО). Исследованию различных схем использования ультразвука в упрочняющей технологии посвящены работы отечественных ученых И.И.Муханова, А.В.Кулемина, В.Ф.Казанцева, В.П.Север-денко, О.В.Абрамова, А.И.Маркова и др., а также зарубежных Д.Кумабе, Б.Лангенекера, Г.Кралика, Б.Вейса, В.Мезона и др.

Одной из первых работ в изучении комбинированных методов основанных на нагреве и пластическом деформировании было исследование выполненное М.Л.Бернштейном по созданию схемы ВТМПО. Еще одним представителем в этом направлении является метод электромеханической обработки (работы Б.М.Аскинази, В.П.Пономарева). В исследованиях Г.В.Карпенко, Ю.И.Бабея предложены методы импульсного упрочнения стальных деталей. Вопросам использования ультразвукового воздействия в процессах термической обработки металлов посвящены работы В.С.Еиронта, Т.Х.Чормонова, Г.И.Эскина. Перспективность комбинирования физических процессов для создания новых методов в электротехнологии подтверждена исследованиями Э.Я.Гродзинс-кого, В.П.Смоленцева, В.В.Любимова, Н.И.Иванова и др.

Анализ современного состояния теории и практики создания упрочняюде-отделочных обработок с использованием комбинирования высокоинтенсивных термических и деформационных процессов показал, что целенаправленное формирование комплекса показателей конструктивной прочности, напряженного состояния материала, микро- и' субмикрогеометрии на поверхности обрабатываемых деталей невозможно без изучения термодиффузионных и деформационных процессов, развиваемых в поверхностном слое, закономерностей его структурообразования, комплексного исследования физико-механических и эксплуатационных свойств.

В этой связи, не вызывает сомнений целесообразность проведения фундаментальных теоретических и экспериментальных исследований процесса комбинированного воздействия, позволяющих обеспечить рациональность в его управлении, прогнозирование показателей качества формируемого слоя для широкой гаммы обрабатываемых сталей и установить область и масштабы возможного применения новых технологий.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с координационным планом научных исследований АН СССР в 1986 -1990 г.г. по проблеме 1.8.2. "Ультразвук" (раздел 1.8.2.4. "Ультразвуковая технология"), научно-технической программой "Конверсия и высокие технологии, 1997-2000 г.г." (проект 571-16), а также в рамках выполнения Гранта по фундаментальным исследованиям в области машиностроения в 1995 г. (раздел 2 "Зпектрофизико-химическая обработка".

Цель работы заключалась в создании теоретических основ комбинирования высокоинтенсивных, тепловых и деформационных процессов в поверхностном слое углеродистых сталей и технологических методов упрочнжхце-отделочной обработки.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Разработать методологию комбинирования тепловых и деформационных процессов по критериям их совмещения на базе принципов сочетания воздействий и с учетом признаков их технологического назначения в обработке.

2. Создать комплексную математическую модель исследования физических процессов в зоне воздействий для количественной оценки предложенных критериев комбинирования и выявления закономерностей в управлении характеристиками качества поверхностного слоя, его напряженным состоянием и микрогеометрией поверхности.

3. Разработать обобщенный критерий для управления и прогнозирования упрочняющего и выглаживающего эффектов в комбинированной обработке на основе исследования комплексной математической модели процесса.

4. Разработать методы и способы упрочняюце-отделочной комбинированной поверхностной обработки с использованием источников КПЭ и УЗО по установленным принципам и признакам для достижения термических и деформационных эффектов в формировании поверхностного слоя стальных деталей и с учетом критериев совмещения выбранных источников воздействий.

5. Разработать технологические схемы, установки и инструменты для расширения возможностей и области применения комбинированной обработки в технологии изготовления деталей с разнообразным сочетанием исполнительных поверхностей, сложно-профильных деталей, для создания требуемой микро- и субмикро-геометрии.

6. Установить взаимосвязи характеристик качества поверхностного слоя с параметрами режимов воздействий для схем комбинированной обработки на базе теоретического анализа и экспериментального исследования.

7. Изучить формирование фазового состава и структурного состояния материала в условиях комбинирования высокоинтенсиз-ных источников воздействия по базовьм схемам и установить их влияние на прочностные, пластические характеристики и напря-

женно-деформированное состояние поверхностного слоя.

8. Исследовать эксплуатационные показатели сформированного поверхностного слоя в условиях износа и усталостного нагружения.

9. Осуществить промышленное апробирование результатов исследования.

Для решения экспериментальных задач использован комплекс следующих методов исследования: сверхскоростная киносъемка процесса ультразвукового нагружения; механические испытания, включающие измерение - твердости, микротвердости, прочностных характеристик поверхностного слоя (по методике М.С.Дрозда), ударной вязкости, остаточных напряжений; износостойкость и усталостные испытания; оптическая микроскопия; просвечивающая и растровая электронная микроскопия; рентгеноструктурный анализ; удельное электросопротивление; профилометрирование микрогеометрии поверхности.

Научная новизна рабочы.

- Разработан комплекс принципов, признаков и критериев комбинирования термодеформационных процессов, обеспечивавший реализацию схем поверхностной термомеханической обработки. Определена роль термических и деформационных составляющих в достижении требуемой совокупности упрочняющих и отделочных результатов для базовых схем комбинированной обработки.

- Предложено осуществить моделирование деформационного воздействия с оценкой тепловых процессов, напряженно-деформированного состояния обрабатываемого материала и микрогеометрии поверхности в комплексе с моделированием термического воздействия с математическим описанием теплофизических, диффузионных процессов и напряженного состояния. Это позволило рассчитать значения разработанных критериев комбинирования, определяющих границы существования термодеформационных схем комбинированной обработки. Комплексная модель позволяет установить области режимных параметров комбинируемых воздействий для обеспечения требуемых показателей качества поверхностного слоя по оценкам конструктивной прочности, напряженного и микрогеометрического состояния для гамуы углеродистых сталей.

- Установлено критериальное соотношение кинематических и динамических параметров деформационного процесса, определяющее условие формирования полностью регулярного субмикрорельефа с

заданной плотностью, конфигурацией и направленностью рисунка при достижении требуемой величины упрочненного слоя на материалах с разной исходной твердостью.

- Выявлена возможность снижения температурно-временных ограничений в процессах завершенности фазовых превращений и гомогенизации структуры в поверхностном слое введением в базовые схемы комбинированной обработки ультразвукового деформирования по схеме УЗО.

Практическая ценность работы.

- Полученные теоретические и экспериментальные результаты послужили основой создания эффективного способа комбинированной упрочняюще-отделочной обработки стальных деталей, обеспечивающего формирование поверхностного слоя с комплексом повышенных показателей конструктивной прочности, напряженного состояния и благоприятной субмикрогеометрией поверхности.

- Разработанный подход в комплексном моделировании физических процессов в обработке и установленные закономерности в механизме комбинированного воздействия на поверхностный слой углеродистых сталей могут быть распространены и на более широкий круг обрабатываемых материалов, в том числе, чугуны и легированные стали.

Результаты теоретического исследования, отражающие связь параметров формируемой структуры поверхностного слоя с режимами термодеформационного воздействия, могут быть использованы при решении прикладных задач на этапе технологической подготовки производства.

- Результаты теоретико-экспериментального исследования нового способа, а также технические решения, направленные на повышение его эффективности, использованы при проектировании технологических процессов обработки деталей и инструментов, работающих в тяжелых условиях внешнего нагружения (колонки штампов, пуансоны холодного выдавливания, торсионные валы, детали дизеля и др.).

- Разработаные схемы, установки, инструменты повышают эффективность ког^бинированной обработки и расширяют ее технологические возможности.

- Научные результаты, полученные при выполнении работы, используются в учебных курсах "Технология машиностроения", "Электрофизические и электрохимические методы обработки

материалов", читаемых в Новосибирском государственном техническом университете.

На зашибу выносятся.

1. Методологические принципы, признаки и критерии комбинирования высокоинтенсивных термических и деформационных процессов.

2. Комплексная математическая модель комбинированного воздействия и теоретические закономерности развития термодиффузионных и деформационных процессов в поверхностном слое обрабатываемых материалов.

3. Критериальное соотношение одновременного достижения требуемых показателей в упрочняющем и отделочном результатах при обработке как основа управления параметрами комбинируемых воздействий.

4. Способ, базовые схемы и варианты плазменно-ультразву-ковой упрочняиде-отделочной обработки.

5. Экспериментальные результаты по обеспечению качества поверхностного слоя и особенности его структурно-фазового

/ состава при обработке углеродистых сталей по базовым схемам

комбинированного воздействия.

6. Способы, схемы, установки и инструменты для расширения технологических возможностей комбинированной обработки.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях, совещаниях, семинарах.

Всесоюзное научно-техническое совещание "Опыт применения ультразвуковой техники и технологии в машиностроении", г.Саратов, 1985 г.; Шестая Всесоюзная конференция по ультразвуковым методам интенсификации технологических процессов, г.Москва, 1987 г.; Всесоюзное научно-техническое совещание "Опыт промышленного применения ультразвуковой техники и технологии", г.Новосибирск, 1976 г.; Научно-техническая конференция "Совершенствование методов, инструментов, оборудования, технологических процессов и их проектирование при обработке деталей машин", г.Смск, 1983 г.; 4-й семинар "Дисперсные кристаллические порошки в материаловедении", г.Киев - г.Канев, 1986г.; Всесоюзная научно-техническая конференция "Новые разработки в области ультразвуковой техники и технологии и опыт их применения в машиностроении",

г.Новосибирск, 1989 г.; Международная конференция "Авангардные технологии, оборудование, инструмент и компьютеризация производства оптико-электронных приборов в машиностроении", г.Новосибирск, 1995 г.; Третья международная научно-техническая конференция "Актуальные проблемы электронного приборостроения" АПЭП-96, г.Новосибирск, 1996 г.; Международная научно-техническая конференция "Научные основы высоких технологий" НОВТ-97, г.Новосибирск, 1997 г.; Всероссийская научно-техническая конференция "Современная электротехнология в машиностроении" СЭТ-97, г.Тула, 1997 г.; 3 международное рабочее совещание "Генераторы термической плазмы и технологии", г.Новосибирск, 1997 г.; Третий сибирский конгресс по прикладной и индустриальной математике (ИНПРИМ-98), г.Новосибирск, 1998 г.; Четвертая международная научно-техническая конференция "Актуальные проблемы электронного приборостроения" АПЭП-98, г.Новосибирск, 1998 г.; Областные научно-практические семинары "Современные методы нанесения покрытий и упрочнения деталей машин", г.Новосибирск, 1981— 1983 г.г.; Новосибирский городской научный семинар по металловедению, г.Новосибирск, 1990-1997 г.г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 43 печатных работы, получено 5 авторских свидетельств на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов и общих вызодов, изложенных на 430 страницах машинописного текста, в том числе 137 рисунков и 14 таблиц, списка литературы (192 наименования) и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность решаемой в работе проблемы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена анализу проблемы обеспечения качества поверхностного слоя деталей машин и инструментов.

Замена традиционных технологий объемного термоупрочнения деталей из дорогостоящих легированных сталей на процессы формирования высокопрочных поверхностных слоев на дешевых конструкционных сталях, обеспечивая энерго- и ресурсосбережение, повышает эксплуатационные показатели.

Проблема достижения требуемого качества деталей, работающих в условиях трения, циклического нагружения, контактной усталости во многом разрешается использованием методов ПЦЦ, обеспечивающих повышение прочностных свойств материала поверхностного слоя, создание благоприятных остаточных макронапряжений сжатия, снижение шероховатости и формирование (в ряде случаев) регулярного микро- и субмикрорельефа.

Рядом исследователей предпринята попытка создания схем комбинированной поверхностной обработки. Комбинирование термических и деформационных процессов, задействуя достоинства каждого из них в формировании поверхностного слоя, обеспечивает наиболее полную реализацию резервов обрабатываемого материала к упрочнению за счет механизмов, присущих процессу совместного термомеханического воздействия.

Основной механизм воздействия на обрабатываемой материал заключается в изменении тонкого строения и наследовании дефектной структуры от одной фазы к другой в процессе и-»у—>а превращения при нагреве и пластическом деформировании. Выявленные анализом особенности структурообразования при комбинированной обработке показали возможность воздействия на поведение обрабатываемого материала через параметры термического и деформационного процессов, а также выбором принципов их комбинирования, определяющих последовательность нагрева и пластического деформирования.

Современный уровень развития технологии и перспективы автоматизации ее отдельных составляющих предъявляют требования к созданию принципов управления качеством поверхностного слоя. Экспериментальная проработка этого вопроса позволяет установить только частные зависимости параметров качества с технологическими режимами обработок и применительно к конкретным условиям эксперимента. Управление же формированием качества в широком понимании возможно только при проведении фундаментальных исследований, направленных на создание комплексного математического аппарата по исследованию физических процессов, закладываемых в основу обработки.

Существует большое количество работ по фундаментальным исследованиям отдельных процессов, как тепловых, так и деформационных. Так для тепловых источников степень приближения в их оценке определяется классом решаемых технологиче-

ских задач: от наиболее простых и удобных для вычисления аналитических выражений (расчеты Н. Н. Еыкалина для сварки)' до сложных задач нелинейной теплопроводности (Н.Н.Рыкалин,

A.А.Углов, И.В.Зуев, А.Г.Григорьянц, А.Н.Сафонов и др.).

Использование в качестве обрабатываемых материалов гете-

рофазных структур требует количественной оценки процессов диффузионного перераспределения элементов при нагреве источниками КПЭ. Изучению и разработке физических основ этого процесса посвящены работы В.И.Гриднева, Ю.Я.Мешкова, А^Г.Григорьянца, А.Н.Сафонова, И.Н.Завестовской, Е.И.Ким и др. Анализ работ, связанных с теоретическим исследованием высокоскоростной закалки на базе моделей теплопроводности, кинетики роста новой фазы, диффузии углерода и распада карбидов, показал на возможность количественной оценки результатов воздействия определенного термического цикла по конечному структурно-фазовому состоянию поверхностного слоя, а в итоге, выявления путей по изменению параметров термического воздействия для достижения требуемого результата.

Во многом условия эксплуатации деталей машин и инструментов определяются геометрическим состоянием контактирующих поверхностей. Задачей в обеспечении качества поверхностного слоя при пластическом деформировании является не только выявление методов 11ДЦ, направленных на регуляризацию микрогеометрических построений на обрабатываемой поверхности, но и возможность оптимизации и управления посредством аналитических подходов к описанию их образа. Важный этап в этом направлении выполнен Ю.Г.Шнейдером при разработке технологических методов формирования регулярных микрорельефов, их нормированию и математическому описанию формообразования посредством установления взаимосвязей с кинематическими параметрами обработки. Однако, автору разработок не удалось достичь полного описания формируемого рельефа в части характеристик, определяемых динамическими параметрами силового воздействия.

B.В.Петросовьм созданы теоретические основы процесса гидродробеструйной обработки, на основе моделирования движения единичной дробинки в общем потоке струи и ее взаимодействия с обрабатываемой деталью. Удачными представляются теоретические исследования динамических характеристик ультразвуковой упрочняющей обработки, реализованной по схеме УЗО, выполненные

В.Ф.Казанцевым. Автором получены аналитические зависимости глубины внедрения, действующего усилия как функций времени и параметров деформационного нагружения на стадиях внедрения и упругого восстановления пластического отпечатка.

Уровень эксплуатационных показателей реальных деталей во многом определяется характером напряженного состояния материала, формированием которого сопровождается практически любая технологическая операция, связанная с формообразованием, термообработкой, пластическим деформированием. Этим объясняется интерес многих исследователей к изучению механизма образования остаточных напряжений и методов их регулирования при различных технологических операциях. Значительным во внедрении в инженерную практику методов математического описания этих процессов является вклад В.В.Абрамова. Автором использован метод расчленения тела для расчета механических и тепловых напряжений с учетом фазовых превращений в материале. Однако, расчеты напряженно-деформированного состояния относительно схематизированы и упрощены. Так, при поверхностной закалке не учитывается скоростной фактор нагрева, приводящий к смещению температурного интервала фазовых превращений, и не принимается во внимание наличие незавершенности последних в определенном объеме структуры поверхностного слоя, объясняемой подавлением диффузионных процессов в углеродистых сталях в условиях скоростного нагрева.

Анализируя результаты исследований тепловых, диффузионных, деформационных процессов, формирования напряженного состояния в слое и микрогеометрии поверхности и признавая их значимость в познании и развитии современных обработок, в тоже время следует отметить отсутствие в опубликованных литературных источниках комплексного теоретико-экспериментального исследования комбинированных обработок, основанных на высокоинтенсивном нагреве и пластическом деформировании.

Вторая глава посвящена разработке методологии комбинирования термодеформационных процессов для создания упрочнямце-отделочных обработок.

Реализация эффективных механизмов формирования поверхностного слоя материалов по оценкам конструктивной прочности, напряженного и микрогеометрического состояния посредством рационального сочетания термического (Т) и деформационного

(Д) процессов явилась основной концепцией создания комбинированных обработок.

Анализ возможных сочетаний (Т) и (Д) процессов позволил сформулировать оснозные принципы их комбинирования:

- I принцип, определяющий одновременное совмещение процессов, предполагает число комбинаций Кг=1 (ТД);

II принцип допускает две комбинации (Ки = 2) (Т+Д),(Д+Т) и предусматривает последовательное (во времени) совмещение процессов, обеспечивая самостоятельное развитие событий в зоне обработки от каждого из них;

- III принцип - одновременно-последовательное совмещение [(Кш = 4) - (ТД+Т), (ТД+Д), (Т+ТД), (Д+ТД)] определяет сочетание комбинаций по I принципу с отдельными процессами.

Направленность рассматриваемых процессов на достижение определенных механизмов в поведении материала поверхностного слоя при обработке, выявленная при их анализе с позиций схем термомеханической обработки, предопределила необходимость введения в классификатор таких признаков комбинирования как, температурные уровни деформирования и технологические назначения используемых процессов.

Значения температурных уровней по схемам высокотемпературной (ВТД) - (-700- 900 °С), среднетемпературной (СТД) - (-500 -650° С) и низкотемпературной (НТД) - (-250-400° С) деформаций выявлены в результате анализа возможных механизмов упрочнения в схемах термомеханической обработки.

Воздействия существующих методов ППД наряду с достижением упрочняющего эффекта в обработке обеспечивают снижение шероховатости поверхности и формирование на ней регулярных микро- и субмикрорельефов. Возможные сочетания и количество указанных эффектов в обработке определяется применяемым методом пластического деформирования. Анализ последних позволил классифицировать их назначение в комбинированной обработке по следующим результатам:

-деформационное упрочнение с выглаживанием поверхности (Дв);

-деформационное упрочнение с выглаживанием и формированием регулярного субмикрорельефа (Дв-смр) !

-деформационное упрочнение с образованием регулярного микрорельефа (Дф) .

Технологическое назначение термического процесса в комбинировании определяется уровнем развиваемых температур в поверхностном слое относительно температуры фазовых превращений и может иметь упрочняющее и отпускное действия.

Анализ разработанных комбинаций (Т) и (Д) процессов показал, что при всем многообразии, все они основаны на трех основных сочетаниях - (ТД), (Д+Т) и (Т+Д), условно обозначенных как базовые схемы I, II и III, соответственно.

Создание схем комбинирования по идее поверхностной термомеханической обработки предполагает, что главные события при обработке в поверхностном слое будут связаны с процессами высокоскоростного нагрева, и как следствие, с фазовыми превращениями, диффузионным перераспределением структурных элементов материала и его пластическим деформированием. Благодаря сведению всего многообразия комбинационных схем к трем базовым представляется возможным теоретико-экспериментальное изучение любого варианта как представителя одной из базовых схем.

Выявление области существования базовых схем потребовало разработки критериев комбинирования термодеформационных процессов. Так, комбинирование по температурной схеме деформирования определяет необходимость соблюдения температурно-временного критерия, определяющего место ввода деформационного процесса в рамках термического иикла. Геометрический или размерный критерий устанавливает соотношение объемов фазовых превращений и пластического деформирования в поверхностном слое. Обеспечение выбранного температурного уровня деформирования в течении всего цикла обработки предполагает синхронизацию движений источников воздействия, что следует рассматривать как третий - технологический критерий в комбинировании процессов.

Перевод обрабатываемого материала из исходного состояния в конечное при обработке сопровождается развитием в поверхностном слое комплекса взаимосвязанных физических процессов, который может быть описан совокупностью следующих математических моделей: теплофизической от термического и деформационного воздействий, диффузионной, деформационной, формирования напряженного и микрогеометрического состояния (рис. 1). Кинетику развития событий в поверхностном слое можно оценить еле-

Рис.1. Интегральная структура комплексного моделирования комбинированной обработки

дуя модельным связям, направленность которых определяется базовой схемой комбинирования. Установленные модельные связи представляют собой конкретные параметры состояния материала в процессе обработки. Наличие связей определяет комплексный характер их совокупности, а представление в единой структуре всех базовых схем - ее интегрированность. Дифференцирование структуры комплексного моделирования целесообразно осуществить применительно к установленном базовым схемам (рис. 2). Структурирование моделей позволило выявить механизм оценки соответствующих параметров процесса для расчета разработанных критериев комбинирования.

В третьей главе представлены разработки теоретических основ комбинирования высокоинтенсивных термодеформационных процессов. Существование взаимосвязи характеристик качества формируемого слоя с параметрами процессов в комбинированной обработке дает основание предположить возможность прогнозирования результатов для широкого диапазона технологических режимов и обрабатываемых материалов на основе моделирования физических процессов, развиваемых в зоне воздействий, согласно структурам комплексного моделирования процессов для каждой из базовых схем. Отличие комплексных моделей базовых схем II и III от модели базовой схемы I, представленной на рис. 2, заключается в вариациях связей задач и оценок критериев комбинирования.

В исследованиях осуществлялась постановка нелинейной задачи теплопроводности и использовались численные методы ее решения. Краевая задача в системе координат, связанной с движущимся поверхностно-распределенным тепловым источником, описывает в его окрестности стационарное температурное поле. Исследование теплофизической модели проводилось в установленном диапазоне режимов теплового воздействия, основными из которых являются коэффициент сосредоточенности источника (к), плотность мощности теплового воздействия (д) и скорость его перемещения (V) относительно обрабатываемой поверхности. Расчетная схема области исследования модели показана на рис. 3, границами которой являются рассчитанные уровни параметров теплового воздействия. При этом учитывалось, что построение схемы осуществлялось по расчетам режимов обработки, соответствующих максимально достижимым толщинам термоупрочненного

1—1

Рис. 2. Структура комплексного моделирования процессов для базовой схемы I

физической модели и границы термодеформационных схем (1-ВТД, 2-СТД)

упрочненного слоя от режимов нагрева до, [Вт/см2]: 1-3500; 2-4300; 3-7500; 4-10000; 5-13500; 6-15500; 7-17500; 8-20000

слоя, т.е. для всех точек расчетной области максимальная температура на поверхности приближалась к Тт. Следует отметить, что выявленные значения скорости обработки количественно отражают технологический критерий для совмещения процессов в комбинированной обработке, а результат термического воздействия (формирование определенной толщины термоупрочненного слоя) - геометрический критерий. Соотношения максимально достижимых толшин (Ь) формируемого слоя в зависимости от параметров обработки показаны в верхней части рис. 4, нижняя же часть отображает зависимость другого параметра зоны упрочнения - ее ширины (сЩ . Результаты расчета теплофизической мэдели, обобщенные на рис. 4, могут быть использованы для установления технологических режимов обработки по заданным значениям ширины зоны закалки и глубины слоя по алгоритму: к -> Ь(д) V. Частные решения задачи дают полную информацию о температурном поле, ко-

торое может быть представлено термоциклами, изотермами, полями скоростей нагрева-охлаждения.

Введение ультразвукового деформирования в зону обработки требует определенного согласования с тепловым процессом по температурно-временному критерию, согласно комбинирования по признаку температурного уровня деформирования. На рис. 3 показаны выявленные границы существования термодеформационных схем в области режимов высокоскоростного нагрева.

Таким образом, решение теплофизической задачи предоставило возможность оценки термокинетических процессов в зоне воздействия теплового источника с установлением значений геометрического, технологического и температурно-временного критериев для совмещения с деформационным процессом в схемах комбинировалия.

Однако, решение задачи теплопроводности не дает количественного ответа на вопрос о степени завершенности фазовых превращений в пределах поверхностного слоя и в зависимости от марки обрабатываемого материала, который может быть получен в результате расчета математической модели процесса аустенити-зации при нагреве.

Моделирование диффузионных процессов в углеродистых сталях проводилось по общепринятым схемам перераспределения углерода между областями с разной его концентрацией. Исследование аустенитизации сталей с различным содержанием углерода проводилось по трем его стадиям: перераспределение углерода в перлитных областях с образованием аустенита; перераспределение углерода между аустенитом перлита и избыточным ферритом (доэвтектоидные стали); перераспределение углерода между аустенитом перлита и избыточным цементитом (заэвтектоидные стали) .

Данные численного расчета диффузионной задачи для всего диапазона углеродистых сталей во всей области исследованных режимов высокоскоростного нагрева показали на существование температурно-временных ограничений термического воздействия для завершенности фазовых превращений в поверхностном слое и гомогенизации конечной структуры (рис. 5) . Относительно равномерное структурное состояние материала наблюдается у поверхности (рис. 5,а) и соответствует лишь определенному диапазону углеродистых сталей (0,4%< С <1,0%), что обьяс-

няется объемами избыточного феррита либо цементита . Продвижение термического воздействия в поверхностный слой усугубляет картину неравномерности, а далее и завершенности фазовых превращений (рис. 5,6). Данное исследование показало на существование ограничений в полноте фазовых превращений в пределах поверхностного слоя на этапе высокоскоростного нагрева, что накладывает определенные обязательства на их устранение либо снижение на последующее деформационное воздействие в комбинированной обработке.

Частные решения диффузионной задачи позволяют выявить и количественно оценить размеры характеристических зон ("А", "Б", "В") в структуре поверхностного слоя, что предоставляет возможность прогнозировать механические характеристики в пределах каждой из них. На рис. б показано распределение параметров завершенности процесса аустенитизации стали (0,45 % С) по глубине поверхностного слоя для двух режимов нагрева, различающихся термокинетическими характеристиками воздействия, но обеспечивающих формирование поверхностного слоя одинаковой толщины.

Использование ультразвукового деформационного воздействия в схемах комбинированной обработки предполагает раз-

0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

ограничение диффузионных процессов! временам действия термоцикяа |

аустенитизация избыточного феррита

аустенитизация избыточного цементита

полная гомогенизация аустанита

С, %

диапазон сталей с гомогенной структурой

степень аустенитизации избыточного феррита

- степень аустенитизации избыточного иемекткта

0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 с, % 6

Рис. 5. Полнота фазовых превращений, гомогенизации структуры на поверхности - (а) и в слое (Л=0,7 ьм) - (б) для диапазона углеродистых сталей до = 4300 Вт/оу6 к = 18,7 1/см2; У= 1 см/с

с, с

решение одновременно двух задач, таких как повышение комплекса механических характеристик поверхностного слоя, снижение шероховатости поверхности и формирование на ней микро-или субмикрорельефа. Если создание микрорельефа

достигается использованием определенных технических решений в виде устройств, инструментов, которые

рассмотрены в соответствующем разделе, то управление формированием субмикрорельефа обеспечивается параметрами самого ультразвукового воздействия. В связи с двоякой задачей, возлагаемой на деформационный процесс, исследование воздействия осуществляли комплексно на базе моделирования по кинематическим и динамическим его параметрам. На основании кинематических расчетов получены обобщающие результаты формирования микрогеометрии поверхности. На рис. 7 показана схема назначения кинематических параметров ультразвукового воздействия по заданным характеристикам микрогеометрии. В нижней части рисунка представлена зависимость скорости обработки от величины заданной шероховатости для различных значений сферы деформирующего элемента (£У . Верхняя часть рисунка отображает соотношения скорости и подачи, обеспечивающих формирование субмикрорельефа с разной плотностью (Л/) его фрагментов. Алгоритм назначения кинематических параметров обработки (значение технологического критерия для деформационного воздействия) представляется как: Ц;—> 1/™

На основании решения дифференциального уравнения движения ультразвукового инструмента в зоне обработки получены основные зависимости, описывающие динамику деформационного воздействия и позволяющие количественно оценить такие характеристики процесса как, действующее усилие на определенных

Рис. 6. Завершенность а-у превращения (1,2) и степень гомогенизации аусте-нита (3,4) в слое стали (0,45 %С)

1.3-до =4300 Вт/см2; к =18,7 1/см2;

V = 1,0 см/с - режим I

2.4-дэ = 4300 Вт/см2; к = 1,9 1/см2;

V = 5,5 см/с - режим II

Рис. 1. Схема назначения кинематических параметров ультразвукового деформирования по характеристикам мик-рогеаметрии (f = 20 кГц)

его стадиях, их временные параметры в зависимости от режимэв УЗО и характеристик материала.

Совместный анализ механизма формирования микрогеометрии и упрочнения позволил установить критериальное соотношение, связывающее, с одной стороны, кинематические характеристики УЗО, а с другой -динамические. Связующим для этого является диаметр единичного отпечатка де-форматора. Являясь результатом определенного деформационного нагружения конкретного материала, отпечаток служит мерой формирования регулярного субмикрорельефа с заданными характеристиками. Связь упрочняющего и отделочного эффектов при ультразвуковом деформировании представляется как:

где - максимальная глубина внедрения деформатора, определяемая решением уравнения движения ультразвукового инструмента в зоне обработки;

т - характеристика субмикрорельефа, определяющая конфигурацию его фрагментов, направленность, соотношение длин сторон;

>(1 ~т)~ г

60/

м—

160/5.

Г - частота ультразвуковых колебаний;

V - скорость обработки;

Я - подача.

Установленные соотношения размеров зоны пластической деформации с динамическими параметрами ультразвукового воздействия и характеристиками обрабатываемого материала позволили количественно оценить значения следугацего критерия (геометрического) со стороны деформационной составляющей в комбинировании.

Исследование ультразвукового воздействия включало изучение тепловых эффектов, возникающих в очаге деформации. Расчет теплофизической задачи на конкретных режимах деформационного нагружения позволяет принять решение о возможности пренебрежения данной составляющей в общем тепловом балансе, либо о необходимости ее суммирования с тепловьм полем от термического воздействия.

Из структуры комплексного моделирования (рис. 1) следует, что максимальное количество модельных связей замыкается на составляющей напряженного состояния, что свидетельствует о сложном механизме его формирования. Введение деформационного процесса в обработку определяет появление механической составляющей относительной деформации, величина которой устанавливается решением деформационной задачи, а место ее проявления относительно температурных деформацией - базовой схемой комбинирования. Изучение механизма формирования напряженно-деформированного состояния материала показало, что в диапазоне исследованных режимов высокоскоростного нагрева и ультразвукового пластического деформирования в пределах поверхностного слоя формируются остаточные напряжения сжатия, переходящие в нижележащих слоях в растягивающие. Уровень напряжений также определяется базовой схемой комбинирования.

Комплексное моделирование термодефсрмационных процессов позволило выявить количественные границы разработанных критериев комбинирования и создать математический аппарат для определения эффективных путей в достижении необходимого уровня конструктивной прочности, напряженного состояния формируемого слоя и микрогеометрии поверхности для диапазона исследованных углеродистых сталей с различным структурным состоянием и фазовым составом.

Четвертая глава посвящена разработке и экспериментальному исследованию плазменно-ультразвукового способа обработки, созданного по принятым методологическим принципам и признакам и на базе разработанных теоретических основ комбинирования процессов. Сравнительный анализ термокинетических параметров высокоскоростного нагрева непрерывными источниками КПЭ и кинематико-динамических параметров ультразвукового нагружения показал на их совместимость в схемах комбинированной обработки, как обеспечивающих развитие в поверхностном слое в должной мере процессов термоупрочнения и пластического деформирования. Данные предпосылки позволили разработать способ комбинированной поверхностной упрочняюще-отделочной обработки с использованием источника низкотемпературной плазмы и ультразвуковых колебаний (по схеме УЗО). Разработано устройство для реализации способа по базовым схемам.

На рис. 8 показана схема комбинирования воздействий от источников низкотемпературной плазмы и ультразвуковых колебаний, представленных термическими и деформационными циклами для обработки по базовой схеме I. Действие циклов показано в обгьеме всего поверхностного слоя, что позволяет предвидеть и оценивать события происходящие в материале. Так введение УЗО по базовой схеме II при обработке углеродистых сталей предусматривает структурную подготовку материала перед высокоскоростным нагревом, характеризующимся, как было показано теоретическим исследованием, температурно-временными ограничениями процесса гомогенизации структуры. Формирование микрогеометрического состояния обрабатываемой поверхности осуществляется на исходном, незакаленном материале, которое наследуется конечным, закаленным состоянием и не нарушается благодаря отсутствию расплава при последующем нагреве. Окончательное формирование поверхностного слоя по структурному и микрогеометрическому параметрам при использовании базовой схемы III осуществляется пластическим деформированием закаленного после высокоскоростного термоупрочнения материала. Базовая схема I (рис. 8) в отличие от выше рассмотренных имеет достаточно перспектив в управлении структурныл состоянием материала. Ввод УЗО возможен при различном температурном состоянии аус-тенита, быстрое охлаждение которого обеспечивает наследование его субструктурного построения мартенситом, и как результат,

формирование комплекса повышенных прочностных, пластических и микрогеометрических характеристик материала поверхностного слоя. Использование УЗО во всех трех базовых схемах обработки исключает проведение дополнительной

операции отпуска, используемой с целью повышения пластических свойств закаленного материала. Эффективность разработанного способа экспериментально подтверждена также при обработке легированных сталей ШХ15 и Р6М5.

Эксплуатационные исследования показали, что наибольшей износостойкостью обладают поверхностные слои, сформированные обработкой по базовым схемам. Кроме лабораторных испытаний проводились исследования эксплуатационных показателей реальных деталей в условиях промышленного производства, подтвердившие высокую работоспособность обработанных поверхностей.

В пятой главе представлены технические решения, обеспечивающие развитие способа комбинированной обработки. Определена область и масштабы возможного его использования в технологии изготовления различного класса деталей. Классификацию последних предлагается производить по сочетанию форм обрабатываемых поверхностей, устанавливая при этом необходимые кинематические движения комбинируемых источников воздействия. В этом заключался первый путь в развитии нового технологического метода.

Удовлетворение технических требований, предъявляемых к обрабатываемым поверхностям в части создания определенной

Рис.

Схема

комбиниров ания термического (Г) и деформационного (е) циклов в объеме поверхностного слоя (Л) по базовой схеме I

конфигурации микро- и субмикрорельефа потребовало создания новых устройств и инструментов, а в отдельных случаях, и способов обработки, что явилось вторым путем в развитии комбинированного процесса.

Третий путь при создании, использовании практически любого технологического процесса заключается в разработке технических решений, направленных на повышение его производительности, что нашло отражение, в частности, при обработке сложнопрофильных и многогранных деталей.

Перспективность технологического процесса в значительной мере определяется возможностью его автоматизации, что также является одним из важнейших путей в расширении масштабов его применения.

В рамках рассмотренных направлений в развитии новой упрочняюце-отделочной обработки в данном разделе предложен ряд технических и технологических решений в виде способов, устройств и инструментов для: адаптивного управления процессом ультразвукового воздействия при обработке по базовой схеме III; создания регулярных микрорельефов на обрабатываемой поверхности; повышения производительности обработки сложнопрофильных деталей.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДО

1. Сформулированы принципы комбинирования высокоинтенсивных термических и деформационных процессов: одновременное, последовательное и одновременно-последовательное. Установлены признаки каубинирования, характеризующее: температурные уровни деформирования; назначение деформационного процесса (упрочнение, выглаживание, формирование микро-, субмикрорельефа) ; назначение термического процесса (упрочнение, отпуск) . Предлагаемая классификация позволила выявить теоретическую область возможных сочетаний термодеформационных процессов и установить базовые схемы комбинирования.

2. Разработаны критерии комбинирования термодеформационных процессов в рамках каждой базовой схешы:

- температурно-временной критерий в совмещении процессов определяет место ввода деформационного нагружения в пределах

термического цикла. Количественная оценка критерия при комплексном моделировании позволила определить возможность реализации и область существования обработок, классифицированных по признаку температурного уровня деформирования;

- геометрический критерий основан на количественном сопоставлении объемов фазовых превращений и пластического деформирования и выявлении соответствия в характере распределения тепловых и деформационных полей в поверхностном слое;

- технологический критерий устанавливает соотношение кинематических параметров термического и деформационного источников;

3. Разработаны основы теоретического исследования комбинированной термодеформационной обработки в виде комплексной математической модели на основе взаимосвязанных теплофизи-ческой, диффузионной и деформационной составляющх, а также моделей формирования субмикрорельефа и напряженно-деформированного состояния, позволившей установить режимные области процессов, обеспечивающих образование упрочненного (прирост микротвердости до 400%) поверхностного слоя толщиной до 1 мм и шириной единичной зоны до 12 мм, создание в поверхностном слое остаточных напряжений сжатия до 1000 МПа, формирование субмикрорельефа на поверхности с плотностью фрагментов до 1000 на 1 мм2 и снижение шероховатости по параметру до 0,1 мкм для гаммы углеродистых (до 2%С) сталей. Показаны алгоритмы назначения технологических режимов в комбинированной обработке для достижения требуемых показателей качества поверхностного слоя по результатам термодиффузионного и деформационного моделирования, что является необходимом на этапе технологической подготовки производства.

4. Рассчитанные значения критериев совмещения процессов в схемах комбинирования показали на:

- существование определенных ограничений для реализации высокотемпературной деформации (ВТД) в исследованной области режимов высокоскоростного нагрева; распространение среднетем-пературной схемы (СТД) практически на всю режимную область теплового воздействия; отсутствие каких-либо ограничений на существование низкотемпературной схемы (НТД) по температурно-временному критерию;

- возможность соблюдения геометрического критерия в совмещении процессов при формировании поверхностного слоя толщиной до 1 мм;

- наличие перекрывающихся диапазонов кинематических режимов комбинируемых источников воздействий (по скорости до 18 м/мин и подаче до 12 мл/ход,об.) по технологическому критерию.

5. Предложено критериальное соотношение кинематических и динамических характеристик деформационного процесса в комбинированной обработке, определяющее характер формируемого на поверхности субмикрорельефа. Соблюдение соотношения обеспечивает создание полностью регулярного субмикрорельефа с заданной плотностью, конфигурацией и направленностью рисунка одновременно с упрочнением поверхностного слоя на требуемую глубину при обработке материалов с разным значением исходной твердости.

6. Установлено, что термическое воздействие в условиях поверхностной обработки накладавает ограничения на завершенность процесса фазовых превращений и гомогенизации структуры поверхностного слоя доэвтектоидньк и заэвтектоидных сталей. Расчет диффузионной задачи позволил выявить и количественно определить размеры характеристических зон в структуре поверхностного слоя во всей области исследованных режимов, что предоставляет возможность прогнозирования уровня его конструктивной прочности.

7. Создан способ плазменно-ультразвуковой обработки на основе сформулированных принципов комбинирования высокоинтенсивных источников воздействия, реализующей комплекс признаков технологического назначения для достижения необходимого уровня конструктивной прочности формируемого поверхностного слоя углеродистых и легированных сталей, улучшения микрогеометрии поверхности с образованием требуемой конфигурации микро- и субмикрорельефа. Термокинетические и динамические характеристики задействованных в способе источников обеспечивают соблюдение разработанных критериев комбинирования термодеформационных процессов.

8. Подтверждена достижимость теоретически прогнозируемых параметров качества поверхностного слоя при обработке углеродистых сталей исследованного диапазона. Использование базовых

схем обеспечивает формирование поверхностного слоя толщиной до 1 мм с комплексом повышенных показателей конструктивной прочности, напряженного состояния и благоприятной микро- и субмикрогеометрией поверхности, обеспечивающих повышение эксплуатационных показателей по износостойкости и усталостному нагружению. На примере углеродистых сталей (от 0,45 до 1,2 %С) достигнуто:

- повышение микротвердости в 4,1-4,5 раза по сравнению с исходным состоянием и в 1,3-1,4 раза - с плазменным термоупрочнением;

- повышение предела прочности в 3,5-3,7 и 1,2-1,3 раза, соответственно;

- повышение предела текучести в 3,9-4,5 и 1,2 раза, соответственно;

- повышение ударной вязкости на 49- 58% по сравнению с плазменным термоупрочнением и на 22 % - плазменным термоупрочнением + отпуск 250°С;

- создание в поверхностном слое остаточных сжимающих напряжений до 950 МПа;

- снижение шероховатости поверхности с R,= (0,56-0,79) мкм до

(0,18-0,22) мкм;

- формирование на поверхности субмикрорельефа с плотностью рисунка более 1000 фрагментов на 1 мм2 с регулируемой направленностью и конфигурацией.

9. Определена роль ультразвукового деформирования в формировании структурно-фазового состава поверхностного слоя при обработке по базовым схемам:

- использование УЗО в базовой схеме II на предварительной стадии для структурной подготовки доэвтектоидных и заэвтекто-идных сталей способствует сокращению температурного интервала аустенитизации при последующем высокоскоростном нагреве с сопутствующими температурно- временными ограничениями. Введение УЗО обеспечивает формирование мелкодисперсной гомогенной структуры мартенсита с повышением его прочностных показателей

- микротвердости до 25% и одновременным увеличением пластичности - ударной вязкости до 30%;

- ультразвуковое пластическое деформирование закаленных высокоуглеродистых и легированных сталей по базовой схеме III при

повышении конструктивной прочности конечной структуры поверхностного слоя приводит к снижению доли остаточного аустенита до (8-10) % с (16-18) % после термоупрочнения;

- введение УЗО в вариантах базовой схемы I обеспечивает создание высокой плотности дефектов (до 13Х1011 см"2) и формирует развитую систему субструктурных построений (размер блоков 1,5х10"6 см). Наследование мартенситом дислокационной структуры деформированного аустенита усиливает действующие механизма упрочнения (увеличение микротвердости до 24 %), сохраняя пластичность на хорошем уровне (повышение ударной вязкости до 49%) ;

- использование УЗО во всех схемах комбинированной обработки исключает необходимость проведения дополнительной операции отпуска.

10. Разработаны технологические схемы, установки и инструменты, расширяющие границы возможного применения нового метода в упрочняющей технологии: для обработки деталей с различным сочетанием исполнительных поверхностей; для повышения производительности процесса обработки многогранных и сложнопрофильных деталей; для обеспечения равномерности упрочнения деталей с наличием участков разной твердости; для формирования микрорельефа на обрабатываемых поверхностях.

Основное содержание диссертации отражено в публикациях:

1. Рахимянов Х.М., Асанов В.В., Гилета В.П. и др. Импульсная упрочняюще-чистовая обработка ультразвуковым инструментом (УЗО) беговых дорожек колец подшипников //Опыт промышленного применения ультразвуковой техники и технологии: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. семинара.- М., 1976.- С.129-132.

2. Муханов И.И., Рахимянов Х.М. Установка для регистрации деформаций при импульсной упрочняюще-чистовой обработке ультразвуковым инструментом //Новейшие методы обработки материалов: межвузовский сб.науч. тр. под ред. Л.И.Тушинского.-Новосибирск, 1977.- С.183-186.

3. Рахимянов Х.М., Синцеев В.И., Муханов И.И. Промышленное внедрение упрочняюще-чистовой обработки инструментов для холодного выдавливания с применением ультразвука //Совершенс-

твование методов, инструментов, оборудования, технологических процессов и их проектирование при обработке деталей машин: Тез. докл. науч.-техн. конф,- Смск, 1983.- С.70.

4. Рахимянов Х.М., Николаев К.Л. Устройство для плазмен-' но-механического упрочнения деталей машин //Проблемы экономии

энергетических, материальных и трудовых ресурсов: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. Новосибирск, 1984.- С.93-94.

5. Гилета В.П., Рахимянов Х.М. Полуавтомат для упрочняюще-чистовой обработки торсионных валов ультразвуковым инструментом: Информ. листок /Новосиб. ЦНТИ, N'85-18.- Новосибирск, 1985.

6. Муханов И.И., Асанов В.Б., Рахимянов Х.М. и др. Ультразвуковая упрочняющая технология: Информ. листок /Новосиб. иНТИ, №529-86.- Новосибирск, 1985.

7. Муханов И.И., Рахимянов Х.М., Синдеев В.И. Характеристики пластической деформации при упрочняюще-чистовой обработке ультразвуковым инструментом (УЗО) //Опыт применения ультразвуковой техники и технологии: Тез.докл. Всесоюз. науч. -техн. совещ.- М., 1985.- С.123-126.

8. Синдеев В.И., Рахимянов Х.М. Влияние упрочняюще-чистовой обработки лучом лазера и ультразвуковым инструментом на структуру и физико-механическое состояние стальных деталей //Опыт применения ультразвуковой техники и технологии: Тез.докл. Всесоюз. науч.-техн. совещ.- М., 1985.- С.134-137.

9. Муханов И.И., Рахимянов Х.М., Исхакова Г.А. Высокоинтенсивное упрочнение поверхностного слоя металлов и сплавов //Шестая Всесоюз. конф. по ультразвуковым методам интенсификации технологических процессов: Тез.докл. (ДСП). М., 1987.-С.156-157.

10. Исхакова Г.А., Рахимянов Х.М. Определение механических характеристик термоупрочненного слоя по новому числу твердости //Заводская лаборатория,- 1987,- №8.- С.77-78.

11. Исхакова Г.А., Рахимянов Х.М. Исследование микроструктуры и механических свойств поверхностного слоя стали 45 после плазменного термоупрочнения //Электронная обработка материалов.- 1987,- №5. С.24-27.

12. Исхакова Г.А., Рахимянов Х.М. Упрочняюще-чистовая обработка ультразвуковым инструментом твердых сплавов группы КС-Со //Шестая Всесоюз. конф. по ультразвуковым методам ин-

тенсификаиии технологических процессов: Тез.докл. (ДСП). М., 1987.- С.143.

13. Исхакова Г.А., Марусина В.И., Рахимянов Х.М. Определение микротвердости частиц карбида вольфрама, полученных в искровом разряде //Порошковая металлургия,- 1987.- №10.-С.87-89.

14. Рахимянов Х.М., Филимоненко В.Н. Комбинированное поверхностное упрочнение с использованием высокоскоростного нагрева и импульсного пластического деформирования //Новые разработки ультразвуковой техники и технологии и опыт их применения в машиностроении: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. совещ.- М.: НТО Машпром, 1989.- С.106-109.

15. Рахимянов Х.М., Исхакова Г.А. Высокоинтенсивное упрочнение поверхностного слоя материалов с использованием энергий низкотемпературной плазмы и ультразвуковых колебаний //Применение физических и физико-химических методов в технологических процессах,- М.: Металлургия, 1990, С.67-71.

16. Рахимянов Х.М., Исхакова Г.А. Поверхностное упрочнение с использованием низкотемпературной плазмы и ультразвука //Электронная обработка материалов.- 1990.- №5. С.9-12.

17. Исхакова Г.А., Рахимянов Х.М. Структурная подготовка перлита ультразвуковым деформированием перед плазменной закалкой//Электронная обработка материалов.-1990.- №5. С.22-24.

18. Исхакова Г.А., Гилета В.П., Рахимянов Х.М. Структура и механические свойства поверхностного слоя сплавов WC-Co после алмазной ультразвуковой обработки //Сверхтвердае материалы.- 1991. - №5.- С.54-61.

19. Исхакова Г.А., Марусина В.И., Рахимянов Х.М. Фазовый и гранулометрический состав карбидов, образующихся при электроэрозионной обработке вольфрама //Порошковая металлургия.-1992.- №10.- С.61-64.

20. Рахимянов Х.М., Исхакова Г.А., Карманов Л.Л., Грод-никас Г.Х. Влияние ультразвукового деформирования на формирование поверхностного слоя при электроискровом легировании твердосплавным электродом //Электронная обработка материалов.- 1993.- №1.- С.17-20.

21. Рахимянов Х.М., Исхакова Г.А. Образование поверхностных слоев при ультразвуковом искровом легировании элек-

тродом из твердых сплавов ЭДС-Со //Электронная обработка материалов.- 1993.- №2.- С.9-11.

22. Рахимянов Х.М., Исхакова Г.А. Механизм пластической деформации металлов и сплавов при высокоскоростном нагружении с ультразвуковой частотой //Авангардные технологии, оборудование, инструмент и компьютеризация производства оптико-электронных приборов в машиностроении: Тез. докл. Международной конференции (ч.2). Новосибирск - 1995.- С.17-19.

23. Рахимянов Х.М., Матва Ю.В. Моделирование процесса высокоскоростного нагрева чугуна при плазменном термоупрочнении //Авангардные технологии, оборудование, инструмент и компьютеризация производства оптико-электронных приборов в машиностроении: Тез. докл. Международной конференции (ч.1Э.Новосибирск - 1995,- С.55-57.

24. Рахимянов Х.М., Захаров В.П. Моделирование теплофи-зических процессов при высокоскоростном нагреве материалов //Сб. науч. тр. Новосибирского государственного технического университета.- Новосибирск, 1996.- Вып.1.- С.61-68.

25. Рахимянов Х.М., Захаров В.П. Моделирование диффузионных процессов в железоуглеродистых сплавах при нагреве потоками концентрированной энергии //Сб. науч. тр. Новосибирского государственного технического университета.- Новосибирск, 1996.- Вып.3(5).- С.59-70.

26. Рахимянов Х.М. Напряженное состояние поверхностного слоя материалов после комбинированного упрочнения //Актуальные проблемы электронного приборостроения: Тр. третьей международной научн.-техн. конф.-(Т.1).- Новосибирск -1996.- С.154-158.

27. Рахимянов Х.М. Влияние коэффициента перекрытия пятен нагрева в схемах комбинированного поверхностного упрочнения на распределение поверхностной твердости //Актуальные проблемы электронного приборостроения: Тр. третьей международной научн-техн. конф,-(Т.1).- Новосибирск - 1996,- С.159-165.

28. Рахимянов Х.М., Исхакова Г.А., Рахимянов А.Х. Роль ультразвукового пластического деформирования в процессе искрового легирования //Физика и химия обработки материалов.-1996.- №1.- С.68-72.

29. Рахимянов Х.М. Теоретические основы и практические принципы комбинирования высокоинтенсивных источников теплово-

го и деформационного воздействий в технологии поверхностного упрочнения //Современная электротехнология в машиностроении: Сб. трудов Всероссийской науч.-техн. конф.- Тула, 1997.-С.301-310.

3Q. Рахимянов Х.М., Исхакова Г.А. Принципы совмещения высокоинтенсивных источников воздействия в способе комбинированного упрочнения //Научные основы высоких технологий: Тр.международной науч.-техн. конф.- Т.4.- Новосибирск, 1997.-С.55-59.

31. Синдеев В.И., Гилета-В.П., Рахимянов Х.М., Исхакова Г.А. Влияние технологических обработок на изменение электросопротивления металлов и сплавов //Физика и химия обработки материалов.- 1997.- №2.- С.93-97.

32. Рахимянов Х.М., Исхакова Г.А. Практические и теоретические принципы создания способа комбинированного поверхностного упрочнения с использованием высокоэнергетических источников //Развитие производственных технологий в ВУЗах России. /Ред.: Э.М. Соколов и др. - Липецк: Липецкое издательство, 1997. - С.81-85.

33. Рахимянов Х.М. Разработка математической модели процесса ультразвукового воздействия в схемах комбинированной обработки //Сб. науч. тр, Новосибирского государственного технического университета.- Новосибирск, 1998.- Вып.1(10). -С.95-104.

34. Рахимянов Х.М. Теоретическое исследование процесса ультразвукового пластического деформирования поверхностного слоя металлов и сплавов //Сб. науч. тр. Новосибирского государственного технического университета.- Новосибирск, 1998.-Вып.1(10). - С.105-112.

35. Рахимянов Х.М. Критерии совмещения источников термического и деформационного воздействий в схемах комбинированной обработки //Актуальные проблемы электронного приборостроения: Тр. IV международной научн.-техн. конф.- (Т. 15). -Новосибирск, 1998,- С.41-45.

36. Рахимянов Х.М., Исхакова Г.А., Рахимянов А.Х. Принципы комбинирования импульсных источников воздействия в поверхностной обработке //Актуальные проблемы электронного приборостроения: Тр. IV международной научн.-техн. конф,- (Т. 15). - Новосибирск, 1998.- С.49-50.

37. Рахимянов X. М. Разработка комплексной математической модели комбинированного воздействия высокоинтенсивных источников в схемах поверхностной термомеханической обработки: Тез. докл. III сибирского конгресса по прикладной и индустриальной математике, посвященный памяти С.Л.Соболева (19081989).- Ч.Ш.- Новосибирск, 1998.- С.37.

38. Rahimynov Н.М., Ischakova G.A. The development of mathematical model of the deformation process by ultrasound action in schemes of combined treatment //Thermal Plasma Torches And Technology.- Cambridge, England: Cambridge International Science Publishing.- 1998.- V.2.- P.112-125.

39. A.C. 1382006 (СССР). Способ поверхностного упрочнения стальных деталей и устройство для его осуществления (ДСП) /Рахимянов Х.М., Исхакова Г.А.

40. А.С. 1312886 (СССР). Способ ультразвукового поверхностного упрочнения и устройство для его осуществления (ДСП) /Рахимянов Х.М., Гилета В.П., Асанов В.В., Синдеев В.И.

41. А.С. 1162579 (СССР). Устройство для ультразвукового поверхностного упрочнения /Гилета В.П., Рахимянов Х.М., Асанов В.В., Синдеев В.И. Опубл. з Б.И., 1985, №23.

42. А.С. 1412935 (СССР). Ультразвуковой инструмент для упрочняюще-чистовой обработки /Рахимянов Х.М., Гилета В.П., Асанов В.В., Синдеев В.И. Опубл. в Б.И., 1988, №28.

43. А.С. 1225772 (СССР). Устройство для ультразвукового поверхностного упрочнения /Гилета В.П., Рахимянов X.М., Асанов В.Б.и др. Опубл. в Б.И., 1986, №15.