Повышение качества поверхностного слоя сварных швов на основе совершенствования ультразвуковой ударной обработки

• Автор: Шинкарев, Артем Сергеевич
• Шифр специальности: 05.02.07, 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 146 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.
Глава 1. Применение ультразвуковой ударной обработки поверхностным пластическим деформированием для снижения сварочных напряжений обзор литературы и состояние вопроса
1.1. Механизм воздействия ультразвуковой ударной обработки на процесс упрочнения и формирования поля остаточных напряжений
1.2. Влияние конструктивнотехнологических факторов ультразвуковой ударной обработки на характеристики качества поверхностного слоя

1.3. Динамические параметры ультразвуковой ударной обработки

1.4. Постановка задачи исследования.

Глава 2. Математическая модель процесса ультразвуковой ударной обработки инструментом с промежуточным бойком.

2.1. Существование и устойчивость резонансных ударных режимов колебаний.

2.2. Результаты расчетов и их обсуждение

Глава 3. Экспериментальное исследование ультразвуковой ударной обработки инструментом с промежуточным бойком.
3.1. Исследование динамики и силовых параметров ударного нагружения
3.2. Разработка метода измерения силы ударов инструмента по обрабатываемой поверхности в процессе ультразвуковой ударной обработки
Глава 4. Исследование влияния режимов ультразвуковой ударной обработки на характеристики качества поверхностного слоя сварного шва и околошовной зоны сварной заготовки
4.1. Исследование поля остаточных напряжений
4.2. Исследование параметров деформационного упрочнения
4.3. Исследование текстуры поверхности.
Заключение
Список использованных источников


Поверхностное пластическое деформирование с целью снижения остаточных напряжений может осуществляться дробеструйной обработкой, обкаткой зоны сварного соединения роликами и шариками, чеканкой, обработкой шарико-стержневым упроч-нителем [], статико-импульсной обработкой [] и т. К акустическим способам воздействия относят ультразвуковую и вибрационную обработку. Известны также методы обработки напряженных участков сварной конструкции многократными импульсами давления, генерируемыми высоковольтными электрическими разрядами в воде []. Эффект релаксации достигается вследствие суммирования сварочных остаточных напряжений со знакопеременными напряжениями наводимыми в обрабатываемом изделии. Образуются стабильные дислокационные конфигурации, снижаются локальные микроперенапряжения. Ультразвуковое или вибрационное воздействие с частотой от нескольких герц до десятков килогерц может передаваться изделию либо при непосредственном постоянном контакте генератора колебаний с поверхностью изделия либо через жидкую среду. В работах [, , ] отмечается, что в зависимости от амплитуды и частоты колебаний, и длительности воздействия можно снижать остаточные напряжения в изделии на . Выбор вида акустического воздействия и способа передачи колебаний зависит от формы и размеров изделия. При этом эффективное снижение остаточных напряжений возникает лишь в том случае, если при каждом цикле периодического нагружения будет проходить пластическая деформация. Необходимость обеспечения условий резонансных колебаний на каждом участке обрабатываемого изделия требует применения мощных генераторов колебаний при обработке крупногабаритных сварных конструкций. При этом время воздействия, необходимое для релаксации напряжений может составлять от минут до нескольких часов, в зависимости от напряженного состояния и размеров обрабатываемого изделия. В результате обработка требует значительных энергетических затрат. Перспективным в этом отношении является использование ультразвука в сочетании с поверхностным пластическим деформированием реализованное в ультразвуковой ударной обработке. По виду упрочняющего воздействия ультразвуковая ударная обработка относится к динамическим способам поверхностного пластического деформирования и характеризуется ударным режимом обработки поверхности в условиях прерывистого контакта. Основу применения ультразвука для интенсификации технологических процессов ППД, составляет эффект снижения статических сил, необходимых для пластического деформирования материала. В результате метод обработки поверхности ультразвуковым инструментом характеризуется меньшей жесткостью удара (малым статическим прижимом) в сравнении со статическими методами отделочно-упрочияющей обработки, более высокой производительностью благодаря большому количеству ударений в единицу времени. Ультразвуковое упрочнение обеспечивает большую поверхностную микротвердость, большие остаточные напряжения сжатия и повышенную износостойкость при трении []. Вследствие малых усилий деформирования ультразвуковую обработку поверхностным пластическим деформированием возможно использовать для листовых заготовок с толщиной полотна 1. К достоинствам ультразвуковой ударной обработки следует отнести незначительное энергопотребление оборудования для ППД, которое достигается, в том числе, за счет концентрации энергии ультразвука в локальном очаге деформации и высокой частоты ударов деформирующего инструмента (+ кГц). Мощность применяемых генераторов ультразвуковых колебаний не превышает 0 — 0 Вг. Данное обстоятельство, а также малое требуемое усилие прижима инструмента к изделию ( - 0 Н) позволяют эффективно использовать в качестве средств реализации процесса обработки портативные (переносные) технологические комплексы [], состоящие из генератора ультразвуковых колебаний и, собственно ударного инструмента для обработки «вручную» (см. В результате становится возможной ударная упрочняющая обработка поверхности протяженных сварочных швов крупногабаритных сварных конструкций в полевых условиях с обеспечением обработки труднодоступных зон изделий сложной конфигу рации. Рис. Многобойковый инструмент для ультразвуковой поверхностной обработки: 1 - обойма, 2 - волновод, 3 - боек, 4 - обрабатываемая поверхность.