Обеспечение качества поверхностного слоя деталей на основе прогнозирования рациональных структурно-энергетических параметров материала и технологических условий механической обработки

• Автор: Коршунов, Владимир Яковлевич
• Шифр специальности: 05.02.08, 05.03.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Зерноград
• Количество страниц: 325 с. : ил.

Глава I. Состояние вопроса. Цели и задачи исследования

1.1. Влияние параметров состояния материала и качества поверхностного слоя деталей на их эксплуатационные свойства
1.2. Методы расчета параметров состояния поверхностного слоя деталей в зависимости от процессов механической обработки
1.3. Влияние технологической наследственности на формирование параметров состояния поверхностного слоя деталей

1.4. Анализ исследований по изучению закономерностей разрушения материалов

1.5. Особенности разрушения металлов в процессе механической обработки

1.6. Анализ результатов обзора. Цели и задачи исследования

Глава 2. Построение математической модели устанавливающей взаимную связь качества обработанной поверхности детали со структурно-энергетическими параметрами материала
2.1. Основные положения комплексного подхода к прогнозированию закономерностей пластической деформации материалов в процессе механической обработки

2.2. Установление взаимной связи между твердостью материала

и приложенным напряжением в процессе механической обработки на уровне твердого тела
2.3. Определение остаточных технологических напряжений на основе истинного предела текучести металлов и коэффициента перенапряжения межатомных связей
2.4. Основные положения термодинамической теории прочности и разрушения твердых тел
2.4.1. Установление взаимной связи накопленной упругой энергии с твердостью материала в процессе пластической деформации
2.4.2. Упрочнение и разрушение материалов в процессе механической обработки при сдвиговом механизме пластической дефор-ма-ции
2.4.3. Накопление и диссипация упругой энергии в ядре дислокации при движении по плоскости скольжения
2.4.4. Повышение начального уровня упругой энергии сталей легированием
2.5. Кинетика упрочнения и разрушения материалов в процессе механической обработки при вязком механизме пластической деформации
2.5.1. Основные положения кинетической теории прочности и понятие о энергии активации
2.5.2. Кинетические уравнения деформационного упрочнения и динамического возврата пластической деформации
2.5.3. Зависимость энергии активации от структурного состояния обрабатываемого материала, напряжения и температуры
2.6. Термокинетика процесса возврата и рекристаллизации при механической обработке
2.6.1. Современные представления о термокинетике возврата и рекристаллизации
2.6.2. Скорость выделения накопленной упругой энергии дефор-ма-ции
2.6.3. Энергия активации процесса возврата и рекристаллизации
2.6.4. Определение температуры начала и конца процесса рекристаллизации

2.7. Прогнозирование формирования шероховатости обработанной поверхности на основе термодинамического критерия
разрушения
Выводы
Глава 3.Построение математической модели устанавливающей взаимную связь структурно-энергетических параметров поверхностного слоя детали с технологическими условиями обработки
3.1. Термодинамические аспекты процессов механической обработки
3.1.1. Процесса точения
3.1.2. Процесса шлифования
3.1.3. Процесса поверхностной пластической деформации (ППД)
3.2. Напряженное состояние материала в процессе механической обработки
3.3. Прогнозирование глубины оптимального упрочнения материала
в процессе механической обработки
3.4. Расчет температурных полей и скорости охлаждения материала
в процессе резания
3.5. Закономерности формирования остаточных технологических напряжений и шероховатости поверхности детали в зависимости от технологических условий обработки
3.6. Разработка экспериментально-аналитической модели прогнозирования максимального износа лезвийного инструмента по заданным параметрам качества поверхностного слоя детали
3.6.1. Прогнозирование допустимого износа инструмента по заданной шероховатости обработанной поверхности
3.6.2. Прогнозирование допустимого износа инструмента по заданной точности обработки
3.6.3. Определение интенсивности износа и стойкости инструмента в процессе резания

ГЛАВА 2. ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ УСТАНАВЛИВАЮЩЕЙ ВЗАИМНУЮ СВЯЗЬ КАЧЕСТВА ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛИ СО СТРУКТУРНОЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ МАТЕРИАЛА
Взаимную связь заданного качества поверхностного слоя детали со структурно-энергетическими (термодинамическими) параметрами материала, которые формируются в процессе обработки, математически можно описать системой функциональных уравнений
НУ, = Г (И,, иеь ит,, рО;'
К2 = Г(80*,и*,ие.,ито| (2.1)
Оост — 1^ (®Ь СТ„.т, Ка).
Решать систему уравнений (2.1) предлагается на основе комплексного подхода, который объединяет знания в различных научных областях: механики деформирования, физики твердого тела, термодинамики, термокинетики, теплофизики и др. При этом необходимо учитывать иерархию структурных уровней пластической деформации материалов в процессе резания [103]: вакансии (атомы), дислокации, субблоки, зерна и твердое тело (деталь).
2.1. Основные положения комплексного подхода к прогнозированию закономерностей пластической деформации материалов в процессе механической обработки
Эффективность и управление выходными параметрами качества механической обработки зависят не только от совершенства станочного оборудования, но и от степени изученности физических явлений при резании и ППД. В этой связи прогнозирование и управление выходными параметрами качества механообработки немыслимо без углубленного изучения процесса резания и, прежде всего, механизмов деформации срезаемого слоя и зоны контакта задней поверхности инструмента с обработанной поверхностью детали.