Технологические и структурные закономерности ультразвуковой финишной и упрочняющей обработки конструкционных и инструментальных материалов

• Автор: Ким Чанг Сик
• Шифр специальности: 05.02.01, 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Поверхностное пластическое деформирование ППД как способ упрочняющей обработки.

1.1.1 Сущность и назначение методов ППД

1.1.2 Параметры состояния поверхностного слоя и их влияние на долговечность деталей

1.1.3. Общая характеристика процессов ППД как процессов обработки металлов давлением

1.1.4 Геометрические аспекты формирования очага деформации

1.1.5 Деформированное состояние

1.1.6 Напряженное состояние

1.1.7 Исчерпание ресурса пластичности металла

1.1.8 Остаточные напряжения
1.2 Физические основы ультразвуковой техники и технологии
1.2.1 Общие сведения об ультразвуковых колебаниях
1.2.2 Ультразвуковые преобразователи, концентраторы и волноводы
1.2.3 Использование ультразвука в различных технологических областях обработки материалов
1.2.3.1 Ультразвуковая сварка и пайка
1.2.3.2 Применение ультразвука при механической обработке и поверхностном упрочнении труднообрабатываемых материалов
1.2.3.3 Ультразвуковая очистка прецизионных деталей
1.2.3.4 Ультразвук в процессах пластического деформирования и влияние ультразвука на процесс пластической деформации
1.2.3.5 Применение ультразвука при термической и химико термической обработке сплавов. Старение сплавов под действием ультразвука
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ,ОБОРУДОВАНИЕ И ОСНОВНЫЕ
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКОМЕХНИЧЕСКИХ И СТРУКТУРНЫХ СВОЙСТВ ОБРАБАТЫВАЕМЫХ
МАТЕРИАЛОВ.
2.1. Характеристика исходных материалов
2.2 Оборудование для ультразвуковой финишной и упрочняющей
обработки материалов.
2.2.1 Технологическое оборудование для УЗО.
2.2.2 Инструменты
2.3.3. Волноводы колебательных систем.
2.3. Методы исследования
2.3.1 Металлография
2.3.2 Исследование физикомеханических свойств материалов после
2.3.3 Испытание на износостойкость и определение коэффициента трения после УЗО.
2.3.4 Методика определения величины остаточных напряжений после УЗО.
2.3.5 Измерение макроскопических остаточных напряжений ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ФИНИШНОЙ И УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ УФУО С ЦЕЛЬЮ ПОЛУЧЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ И ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТИ ОБРАБАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ.
3.1 Сила внедрения сферического индентора шарика при динамическом воздействии.
3.2. Глубина проникновения пластических деформаций от индентора шарика.
3.3. Работа при пластическом внедрении индентора шарика.
3.4. Динамика ультразвукового упрочнения.
3.5. Расчт динамического усилия силы удара на конце ультразвукового инструмента и времени удара г для
идеального пластического и упругого удара, а также для упругопластического удара.
3.6. Влияние технологических параметров УФУО на величину I микрогеометрин и микротвердости поверхности обрабатываемых
материалов.
3.6.1.Влияние амплитуды на величину микрогеометрии поверхности
3.6.2 Влияние статического усилия на микрогеометрию поверхности
3.6.2 Влияние материала упрочняемой детали и е диаметра на величину 1 микрогеометрии поверхности.
3.6.4 Влияние скорости вращения детали Умммин и величины подачи 2 8 ммоб на микрогеометрию поверхности.
3.6.5 Влияние амплитуды колебаний, величины статической нагрузки, 7 окружной скорости и подачи при УЗО на величину микротвсрдости обрабатываемого материала.
3.7. Исследование структуры и физикомеханических свойств 0 инструментальной штамповой стали 4Х5МФ1С после ультразвуковой обработки.
3.8 резервы повышения физикомеханических свойств материалов 8 и изделий после поверхностной упрочняющей обработки.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


В первой области до экстремума наблюдается уменьшение и повышение v при увеличении амплитуды колебаний 2А, величины статической нагрузки Рст и уменьшении окружной скорости V, величины подачи и диаметра сферы рабочего инструмента . При дальнейшем изменении указанных технологических параметров 2А, Рст, , V, наблюдается обратная зависимость увеличение микрогеометрии и уменьшение Ну вследствие проявления эффекта переупрочнения перенаклпа и контактной усталости обрабатываемого материала, сопровождающегося появлением в приповерхностных слоях большого количества микротрещин. Рентгеновским методом исследован характер распределения внутренних остаточных напряжений от поверхности в глубину обрабатываемых УЗО материалов и показано, что для закалнной инструментальной штамповой стали 4Х5МФ1С уровень внутренних сжимающих напряжений составляет МПа на глубине до 0 мкм от обработанной УЗО поверхности. Далее он постепенно падает, но сохраняет определнную величину МПа до глубины мкм. Исследован предел усталостной прочности закаленной стали 4Х5МФ1С на базе 7 циклов и показано, что после УЗО он увеличивается почти в 2 раза с 0 МПа до УЗО до МПа после обработки. Методом горячей микротвсрдости определн порог термической стабильностищолученной после УЗО нано и микрокристаллической структуры для стали 4Х5МФ1С, который составляет С. Практическая ценность и реализация работы. Разработана компьютеризированная технология поверхностной финишной упрочняющей обработки массивных изделий из конструкционных и инструментальных сталей, со сложной геометрической формой, которая апробирована на широком круге реальных промышленных деталей. Разработанная технология позволяет упрочнять закалнные стали с высоким уровнем исходной тврдости порядка и повышать уровень тврдости до , а предел усталостной прочности в 2 раза за счт создания в приповерхностных слоях нано и микрокристаллической структуры и большой величины остаточных напряжений сжатия до 0МПа. Показано, что рабочий ресурс отрезного круга из закалнной штамповой стали 4Х5МФ1С для резки металлических материалов толщиной 00 мм со скоростью 0 ммин после ультразвуковой упрочняющей обработки увеличивается в 3 раза, т. У рабочий ресурс отрезного круга составлял отрезных операций, то после УЗО он увеличился до . Апробация работы. Международная конференция Новые перспективные материалы и технологии их получения г. XV Международная конференция Физика прочности и пластичности материалов г. Тольятти,г. Публикации. По результатам диссертации в сборниках трудов международных конференций опубликовано 4 статьи. Список публикаций приведн в конце автореферата. Структура и объм диссертации. Диссертация состоит из введения, четырх глав основной части, общих выводов и списка цитируемой литературы 5 наименований она содержит 4 страниц машинописного текста, в том числе рисунков, таблиц. ГЛАВА 1. Поверхностное пластическое деформирование ППД как способ упрочняющей обработки. Среди методов упрочняющей технологии в производстве эффективными считаются методы поверхностного пластического деформирования ППД, повышающие качество поверхностного слоя. Поверхностный слой деталей при обработке ППД формируется в результате пластического течения металла в зоне контакта инструмента с деталью очаге деформацииОД. В соответствии с современными представлениями механики деформируемых тел свойства металла, приобретенные при этом, могут быть установлены лишь путем анализа накопления деформаций за весь цикл обработки историю нагружения. Отсюда следует, что рассчитать параметры состояния поверхностного слоя деталей, полученные при обработке и непосредственно влияющие на их долговечность, можно только на основе раскрытия механики формирования поверхностного слоя. ППД это обработка материалов давлением без снятия стружки, при котором деформируется только поверхностный слой детали. ППД осуществляется деформирующими инструментами, рабочие элементы которых шарики, ролики или тела иной конфигурации взаимодействуют с обрабатываемым материалом по схемам скольжения, качения или внедрения рис. На этих простейших схемах или их сочетании основаны все методы ППД. Рис.