Теоретическое обоснование и реализация наноструктурирующего выглаживания при обработке прецизионных деталей из конструкционных сталей

• Автор: Кузнецов, Виктор Павлович
• Шифр специальности: 05.02.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Курган
• Количество страниц: 341 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Состояние вопроса. Рабочая гипотеза наноструктурирующего выглаживания и постановка задач исследования
1.1. Анализ развития нанотехнологий в инженерии поверхности и проблема наноструктурирования поверхностных слоев при обработке деталей на металлорежущих станках
1.2. Методы формирования наноматериалов и наноструктурирован-ных поверхностных слоев конструкционных сталей интенсивной пластической деформацией
1.3. Рабочая гипотеза наноструктурирующего выглаживания и анализ исследований базового процесса
1.4. Основные условия формирования нанокристаллической структуры и субмикрорельефа высокопроизводительным наноструктурирующим выглаживанием. Задачи теоретического обоснования и практической реализации процесса
2. Методология решения задач управления наноструктурирующим выглаживанием
2.1. Циклы и параметры управления пластическим структурообразо-ванием поверхностного слоя
2.2. Систематизация параметров процесса по принципам управления и технологической реализации
2.3. Обоснование методов исследования и математическая постановка решения задач управления процессом
Выводы по разделу
3. Теоретическое обоснование управления пластическим структурообра-зованием поверхностного слоя на основе динамического конечноэлементного и физического моделирования процесса

3.1. Обоснование выбора материала рабочих элементов инденторов инструмента и определение коэффициента трения при наноструктурирующем выглаживании
3.2. Динамическое конечно-элементное моделирование наноструктурирующего выглаживания конструкционных сталей
3.3. Методические основы управления пластическим структурообра-зованием на основе динамического конечно-элементного моделирования процесса
3.4. Физическое моделирование наноструктурирующего выглаживания при однократном и многократном фрикционно-силовом нагружении поверхностного слоя
Выводы по разделу
4. Математическая модель нелинейной динамики наноструктурирующего выглаживания и синтез демпфирующего узла индентора инструмента
4.1. Математическая модель динамики наноструктурирующего выглаживания на основе нелинейного диссипативного осциллятора
4.2. Определение бифуркационных значений скорости выглаживания и параметров инструмента методом численного моделирования нелинейной динамики процесса
4.3. Методические основы синтеза демпфирующего узла инструмента
и проверка адекватности математической модели динамики процесса... 173 Выводы по разделу
5. Математическое и физическое моделирование теплофизики наноструктурирующего выглаживания с теплоотводящей системой
5.1. Физическая и эквивалентная тепловые схемы наноструктурирующего выглаживания инструментом с теплоотводящей системой

5.2. Математическая модель теплофизики наноструктурирующего выглаживания на основе термических сопротивлений поверхностного слоя и системы теплоотвода инструмента
5.3. Обоснование метода и разработка установки для определения теплопроводности материала поверхностного слоя
5.4. Определение граничных условий наноструктурирующего выглаживания по критическому состоянию сдвиговой неустойчивости материала поверхностного слоя
5.5. Определение эффективности систем теплоотвода на основе математического и физического моделирования наноструктурирующего
выглаживания
Выводы по разделу
6. Эффективность реализации наноструктурирующего выглаживания при обработке прецизионных деталей из конструкционных сталей
6.1. Исследование влияния наноструктурирующего выглаживания на формирование структурных и физико-механических свойств поверхностного слоя конструкционных сталей
6.2. Повышение эксплуатационных свойств поверхностных слоев конструкционных сталей наноструктурирующим выглаживанием
6.2.1. Трибологические свойства наноструктурированных поверхностных слоев конструкционной стали 20X
6.2.2. Трибологические свойства, теплостойкость и усталостная выносливость наноструктурированных поверхностных слоев цементованной стали 20Х
6.2.3. Повышение теплостойкости и износостойкости поверхностных слоев аустенитной стали AISI 304 многопроходным выглаживанием

Установлено [318], что в зависимости от условий алмазного выглаживания коэффициент трения равен 0,03...0,12. Наибольшее влияние на величину коэффициента трения оказывают вид обрабатываемого материала и глубина внедрения индентора. Большая доля адгезионной составляющей коэффициента трения при алмазном выглаживании титана, циркония и ряда других сплавов и сталей выражается в налипании частиц обрабатываемого металла на рабочую поверхность алмаза. Однако при алмазном выглаживании большинства конструкционных сталей и сплавов силы адгезии малы.
Для значительного уменьшения адгезионной составляющей до /адг=0,01.. .0,05 применяются СОТС. Можно считать, что адгезионная составляющая коэффициента трения зависит лишь от вида и твердости обрабатываемого материала и его шероховатости. Изменение коэффициента трения при различных режимах выглаживания закаленных сталей обеспечивается за счет деформационной составляющей.
На рисунке 1.4 показана зависимость коэффициента трения от силы алмазного выглаживания Р при обработке закаленной стали ШХ15 и нормализованной стали 45.
Рис. 1.4. Зависимость коэффициента трения /тр (3,4) и его адгезионной составляющей /ідГ (1,2) от силы Р алмазного выглаживания закаленной стали ШХ15 (1,3) и нормализованной стали 45 (2,4)