Повышение эффективности технологического процесса обработки деталей машин при интеграции абразивного шлифования и поверхностной закалки ТВЧ

• Автор: Скиба, Вадим Юрьевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 257 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ КОМБИНИРОВАННОГО МЕТОДА, ОСНОВАННОГО НА СОВМЕЩЕНИИ ПОВЕРХНОСТНОТЕРМИЧЕСКОЙ И ФИНИШНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТОК

НА ОДНОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ОБОРУДОВАНИИ

1.1. Особенности процесса абразивного шлифования и влияние данной операции на физико-механическое состояние поверхностного
слоя детали

1.2. Выбор источника концентрированной энергии

1.2.1. Плазменное упрочнение металлических материалов

1.2.2. Упрочнение металлических материалов лазерным излучением

1.2.3. Электронно-лучевая обработка
1.2.4. Поверхностная закалка токами высокой частоты
1.3. Стратегия обработки деталей машин на новом технологическом оборудовании
1.3.1. Регулирование напряженно-деформированного состояния стали при абразивном шлифовании и поверхностной закалке ВЭН ТВЧ
1.3.1.1. Формирование остаточных напряжений при шлифовании
1.3.1.2. Формирование остаточных напряжений при поверхностной закалке ВЭНТВЧ
1.3.2. Последовательность переходов при новом комбинированном методе обработки
1.4. Выводы. Цель и задачи исследования
2. ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
Р1ССЛЕДОВАНИЙ
2.1.Экспериментальная установка для поверхностной закалки ВЭН

2.2. Разработка станочного комплекса для комбинированной
обработки на базе плоскошлифовального станка модели ЗГ71
2.3. Энергетические испытания плоскошлифовального станка модели
ЗГ71
2.4. Структурные исследования
2.5. Оценка характеристик качества поверхностного слоя
2.5.1. Определение микротвердости
2.5.2. Исследование остаточных напряжений
2.5.2.1. Рентгеновский метод определения остаточных напряжений
2.5.2.2. Механический метод определения остаточных напряжений. Метод полосок
2.5.3. Выявление дефектов поверхностного слоя после операций
ВЭН ТВЧ и шлифования
2.5.4. Определение отклонения формы, волнистости и шероховатости поверхности
2.6. Контактно-усталостные испытания
2.7. Выводы
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН ПРИ СОВМЕЩЕНИИ ФИНИШНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ И ПОВЕРХНОСТНО- ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТОК НА ОДНОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ОБОРУДОВАНИИ
3.1. Качество обработанной поверхности при плоском шлифовании закаленной и незакаленной углеродистой стали
3.2. Исследование физико-механических характеристик поверхностного слоя детали при закалке посредством ВЭН ТВЧ
3.3. Качество обработанной поверхности детали при реализации нового метода комбинированной обработки

3.4. Выводы
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО
СОСТОЯНИЯ МАТЕРИАЛА
4.1. Моделирование напряженно-деформированного состояния материала при поверхностной закалке
4.1.1. Математическая модель напряженно-деформированного состояния материала при ВЭН ТВЧ
4.1.2. Расчет физико-механические свойств стали при поверхностной закалке
4.2. Контактно-усталостная прочность углеродистой стали при ВЭН
ТВЧ и совместной обработки ВЭН ТВЧ и шлифования
4.3. Выводы
5. МЕТОДИКА НАЗНАЧЕНИЯ РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ ДЛЯ
НОВОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
5.1. Определение линейных операционных размеров из условия обеспечения глубины термоупрочняемого слоя
5.2. Определение режимов обработки для операций шлифование и поверхностная закалка ВЭН ТВЧ
5.3. Выводы
6. ПРОМЫШЛЕННОЕ АПРОБИРОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИССЛЕДОВАНИЙ
6.1. Промышленное апробирование новой схемы обработки деталей машин и методики назначения рациональных режимов поверхностной закалки с использованием концентрированных источников нагрева
6.2. Разработка инструмента и технологических предложений для поверхностной закалки ВЭН ТВЧ отрезной губы автоматической линии по производству теплоизоляционной плиты пеноплекс
6.3. Разработка инструмента, оборудования и технологических
10 20 30 40 t,
Рис. 1.3. Влияние времени выхаживания на величину шероховатости и микротвердости поверхности при шлифовании:
1,2 — изменение микротвердости HV-iо и шероховатости Ra
ний. Так в работе [149] представленные экспериментальные данные свидетельствуют о существенном влиянии времени выхаживания на окончательно напряженное состояние поверхностного слоя детали. Выхаживание образца в течение 20 с. позволило уменьшить величину растягивающих напряжений на поверхности на 50%, при этом сформировав определенный уровень сжимающих напряжений в ниже лежащих слоях, где до этого регистрировались остаточные напряжения растяжения (рис. 1.4).
Согласно классификации С. Н. Полевого [1], процесс окончательного шлифования относится к методам упрочнения металлов с изменением шероховатости поверхности. Это становится возможным, когда глубина резания меньше или равна радиусу скругления абразивных зерен. При этом процесс резания невозможен и осуществляется поверхностное пластическое деформирование материала. Этот наклеп выравнивает микротвердость элементарных участков поверхности, делает ее структурно более однородной, устраняет структурные концентраторы напряжений, в результате чего повышаются и эксплуатационные свойства. В работе [1] отмечается, что выхаживание повышает контактную усталостную прочность детали на 21%.