Управление качеством комбинированной обработки деталей транспортных машин, работающих в экстремальных условиях

• Автор: Сухочев, Геннадий Алексеевич
• Шифр специальности: 05.02.08, 05.03.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 344 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
1 ПРОБЛЕМНЫЕ ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ

1.1 Экстремальные условия эксплуатации транспортных машин

и их нагруженных деталей.

1.2 Конструктивные и технологические особенности нагруженных

деталей транспортных машин.

1.3 Прогрессивные технологии получения заготовок из

высокопрочных сплавов

1.4 Проблемные вопросы разрушения материалов деталей

транспортных машин.

1.5 Характер отказов нагруженных деталей в экстремальных

условиях при нестационарных нагружениях
1.6 Способы обработки поверхностей сложной формы абразивом.
1.7 Обработка поверхностей сложной формы методами поверхностного пластического деформирования.
1.8 Электрические методы обработки
1.9 Классификация объектов и средств обработки.
1. Возможные направления моделирования комбинированной обработки.
1. Условия формирования поверхностного слоя в процессе комбинированной обработки
1. Постановка цели и задач исследований
2 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ БЕЗДЕФЕКТНОГО ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ
2.1 Конструктивнотехнологическая классификация нагруженных
деталей транспортных машин
2.2 Механизм разрушения поверхности в экстремальных условиях.
2.3 Основные закономерности процесса комбинированной обработки поверхностей сложного профиля
2.4 Параметры управления и контроля качества процесса комбинированной обработки, методы их определения.
2.5 Методика анализа механизма контактирования гранул с поверхностью
2.6 Основы кинематики движения обрабатывающей среды в канале.
2.7 Схема способа виброэкструзионной обработки.
2.8 Методика определения динамических параметров процесса виброэкструдирования.
2.9 Классификация основных факторов, определяющих качество комбинированной виброэкструзионной обработки.
3 ИССЛЕДОВАНИЕ УПРАВЛЯЮЩИХ ФАКТОРОВ ПРОЦЕССА КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ
3.1 Оптимизация гранулометрического состава рабочей среды.
3.2 Исследование особенностей кинематики и динамики процесса виброэкструдирования
3.3 Анализ равномерности динамического воздействия рабочей
среды на поверхности межлопаточного канала
3.4 Анализ влияния высоты и массы столба рабочей среды на интенсивность процессов виброэкструзионной обработки
3.5 Исследование процесса формирования микрорельефа
поверхности при комбинированной обработке.
3.6 Исследование процесса деформирование поверхностного слоя канала
3.7 Образование остаточных напряжений при различных типах соударений
3.8 Исследование зоны пластичности и глубины наклепа
3.9 Распределение остаточных напряжений по профилю канала.
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Основные характеристики ударного воздействия столба гранулированной рабочей среды на открытые поверхности детали
4.2 Характеристики силового воздействия гранулированной рабочей
среды на поверхности межлопаточных каналов
4.3 Влияние условий обработки на показатели качества
поверхности межлопаточного канала нагруженных деталей.
4.4 Сравнительная эффективность различных методов упрочнения межлопаточного канала.
4.5 Технологические аспекты анодного растворения металла
в процессе комбинированной обработки
4.6 Усталостные испытания в экстремальных условиях
4.7 Параметрические испытания натурных деталей и агрегатов
по эксплуатационным характеристикам.
5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАЗРАБОТКЕ ТЕХНОЛОГИИ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ НАГРУЖЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ
5.1 Компоновочные решения при создании средств
технологического оснащения
5.2 Перспективные проектные разработки
5.3 Оборудование.
5.4 Рекомендации по проектированию технологического процесса
5.5 Требования к оборудованию.
5.6 Рекомендации по выбору процедуры управления качеством.
6 РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
В ПРОМЫШЛЕННОСТИ
6.1 Использование результатов работы на типовых деталях транспортных машин, работающих в экстремальных условиях.
6.2 Расширение области использования комбинированной
виброэкструзионной обработки
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Предельный износ по профилю лопатки не является фактором, вызываю гидродинамических характеристик насосного агрегата, что влечет за собой преждевременный выход из строя подшипников, увеличение вибрации и, как следствие, неплановый ремонт. Опыт эксплуатации турбонасосных агрегатов показывает, что основными причинами местного износа по профилю лопатки являются неравномерная микротвердость элементных участков рабочих поверхностей, различные дефекты изготовления. Усталостное растрескивание и выкрашивание лопаток наблюдается в местах наибольших изгибающих напряжений, т. Процессы взаимодействия лопатки и рабочей среды, реализующиеся в поверхностных слоях сложного профиля, характеризуются следующими особенностями импульсный характер нагрузок силы гидродинамического и газодинамического трения, обусловленные особенностями эксплуатации насосного агрегата температурные импульсы локальный характер эрозионного воздействия. В большинстве случаев первичные трещины возникают в тонких поверхностных слоях, а затем разрушение распространяется в глубину металла и охватывает все большую поверхность лопатки. При этом кавитационный запас турбонасосного агрегата ощутимо снижается, растет вибрация, что, в свою очередь, способствует усталостному разрушению поверхности , 8, 3. В этих условиях влияние шероховатости галтели и дефектов на ее поверхности сказывается гораздо сильнее, чем геометрия самой галтели. Для повышения ресурса работы насосных агрегатов решающее значение имеет обеспечение высокого качества поверхностного слоя лопатки. В связи с этим возникает проблема разработки рациональной технологии химикотермической, механической обработки и финишных отделочноупрочняющих операций, которые включали бы различные виды воздействий, формирующих благоприятные структуру, свойства и микрогеометрию рабочей поверхности межлопаточного канала , , 6. Остающиеся после механической обработки риски на поверхности являются дополнительными концентраторами напряжений. Неоднородная структура в обрабатываемом материале, неравномерный припуск на обработку, нестационарный характер воздействий при формообразующих операциях изготовления рабочих колес насосов и ряд других факторов приводят к неоднородному пластическому деформированию и неравномерной усталостной прочности поверхностного слоя межлопаточного канала. Существенное влияние на свойства поверхностного слоя и усталостную прочность агрегата в целом оказывает финишная абразивная обработка. Значительно уменьшая шероховатость поверхности, шлифование между тем формирует микронеровности, профиль которых характеризуется острыми вершинами и впадинами с малым радиусом закругления, которые служат концентраторами напряжений и обеспечивают недостаточную величину опорной поверхности 5, 7. Изза тепловых явлений в зоне резания абразивное шлифование образует в тонких слоях структурную неоднородность, приводит к снижению микротвердости, образованию остаточных напряжений растяжения, возрастанию количества остаточного аустенита. Мероприятия по устранению шлифовочных прижогов часто не исключает полностью их образования. Все указанные дефекты шлифования могут наследоваться готовым изделием, вызывая снижение ресурса работы. К тому же, с помощью широко применяемых методов окончательной обработки шлифование, хонингование, доводка создается необходимая форма деталей с заданной точностью, но часто не обеспечивается оптимальное качество поверхностного слоя. Оно достигается ППД, при котором стружка не образуется, а происходит тонкое пластическое деформирование поверхностного слоя. В результате упрочняется поверхностный слой, повышается износостойкость, стойкость к коррозионным воздействиям. Во многих случаях применением ППД удается повысить запасы прочности деталей, работающих при переменных нагрузках, более чем в 2 раза и увеличить срок службы деталей на порядок 2. Особенностью поддержания надежности в процессе эксплуатации при экстремальных условиях является необходимость обеспечения очень высокой равномерности физикомеханических свойств поверхностей проточной части насосных агрегатов и отсутствие внедрения в материал деталей частиц обрабатывающих сред и продуктов процесса обработки.