Технология и оборудование статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием

• Автор: Соловьев, Дмитрий Львович
• Шифр специальности: 05.03.01, 05.02.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 384 с. : ил.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Технологическое обеспечение качества поверхностного слоя деталей машин

1.2. Технологические возможности способов ППД

1.3. Резервы повышения эффективности динамического нагружения очага деформации.

1.4. Способы сообщения энергии удара в очаг деформации.

1.5. Цель и этапы исследования.

Выводы.
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СПОСОБОВ УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ

2.1. Эвристические методы создания новых способов обработки

2.2. Параметры способов ППД, характеризующие кинематику обработки

2.3. Параметры способов ППД, характеризующие условия контакта

2.3.1. Кривизна контактирующих поверхностей
2.3.2. Условия реализации контакта.
2.4. Параметры способов ППД, характеризующие силу деформирования
2.5. Схемы, реализующие статикоимпульсное нагружение
2.6. Взаимосвязь параметров статикоимпульсной обработки с показателями качества поверхностного слоя
Выводы.
3. КОНСТРУКТИВНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ СТАТИКОИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ
3.1. Волновые состояния элементов ударной системы боекволновод при статикоимпульсной обработке
3.2. Формирование ударного импульса в очаге деформации.
3.2.1. Головная часть импульса.
3.2.2. Хвостовая часть импульса
3.3. Расчет коэффициента сопротивления внедрению инструмента при упругопластической деформации
3.4. Расчет приведенного радиуса кривизны инструмента и нагружаемой поверхности
3.5. Энергия удара, затрачиваемая на упругопластическую деформацию
при статикоимпульсном нагружении
3.6. Алгоритм расчета параметров импульса в очаге деформации
3.7. Измерительный комплекс для исследования импульсов.
3.8. Оценка адекватности импульсов, полученных теоретически и экспериментально
3.9. Оценка влияния геометрических параметров инструмента на форму импульсов
З.Ю.Определение рациональных параметров ударной системы
3Расчет статической составляющей нагрузки при статикоимпульсной обработке.
Выводы.
4. КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СТАТИКОИМПУЛЬСНОЙ
ОБРАБОТКИ
4.1. Генераторы ударных импульсов
4.2. Генератор импульсов для упрочнения СИО
4.3. Разработка математической модели работы генератора импульсов.
4.4. Алгоритм расчета скорости разгона бойка генератора импульсов
4.5. Определение энергетических характеристик ГМИ
4.6. Экспериментальный комплекс для измерения энергетических харак
теристикГМИ.
4.7. Оценка адекватности экспериментальных и теоретических данных.
4.8. Результаты экспериментальных исследований работы генератора импульсов
4.9. Установка для реализации СИО
4Автоматическое регулирование энергии ударов в процессе обработки деталей сложной формы.
4Технологическая оснастка для упрочнения внутренних цилиндриче
ских поверхностей.
Выводы
5. ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СТАТИКОИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ НА ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ.
5.1. Исследование формирования очага деформации под действием ударного импульса
5.2. Исследование влияния кратности приложения нагрузки на глубину,
степень и равномерность упрочнения поверхностного слоя
5.3. Исследование влияния энергии импульсов на глубину и степень упрочнения
5.4. Исследование влияния формы и размеров инструмента на глубину и
степень упрочнения
5.5. Исследования остаточных напряжений упрочненного поверхностного слоя.
ш 5.6. Исследования микрогеометрии упрочненной поверхности
5.6.1. Шероховатость упрочненной поверхности
5.6.2. Характер распространения микронеровностей по поверхности
5.7. Алгоритм выбора режимов упрочнения.
Выводы
6. ПРИМЕНЕНИЕ СТАТИКОИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ
ДЛЯ РЕШЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ.
6.1. Место СИО в технологическом процессе.
6.2. Упрочнение плоских поверхностей
6.3. Обработка внутренних цилиндрических поверхностей.
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ


Схема способа ударного упрочнения концентраторов напряжений, например, впадин резьбы, чеканкой вибрирующим роликом виброобкатывание смонтированным на стержне пневматического клепального молотка представлена на рис. Основными узлами приспособления являются отбойный молоток 1 типа МОЮА, пружина статического нагружения 2, оправка 3 с роликами 4, гайка 5 и корпус 6 с пластинкой для крепления приспособления в резцедержателе станка. Энергия удара устройства составляет Ау . Дж, сила предварительного статического нагружения Рст 2 кН, частота ударов Гц. Чеканка с энергией удара пневматического молотка Дж и ст3. Н при упрочнении галтелей цилиндров позволяет создать наклепанный слой толщиной до мм рис. Устройство для упрочнения галтелей цилиндров собрано на плите 1 и крепится болтами на верхних салазках суппорта крупного токарного станка. На верхней поворотной плите смонтирован пневмоударник 2, закрепленный в гильзе. Под действием пружин 3 гильза с пневмоударником постоянно
поджимается в направляющих стойки к обрабатываемой поверхности 4, что обеспечивает максимальную отдачу энергии удара. Сила предварительного статического поджатая пневмоударника к обрабатываемой поверхности составляла 0. В вышеперечисленных примерах отсутствуют возможности регулирования формы ударного импульса за счет изменения параметров применяемых ударных систем. Тогда как в ударных устройствах, использующихся для разрушения горных пород, регулирование параметров применяемой ударной системы и создание, тем самым, оптимальной формы ударных импульсов в пятне контакта инструмента и нагружаемой среды имеет определяющее значение для получения возможности дополнительно управлять ударом и повышать КПД процесса. Впервые возможность нагружения пролонгированными ударными импульсами при деформационном упрочнении была предложена Лазуткиным А. Г. и Киричеком А. В. , , , 7. Проведенными в результате исследованиями , 6 установлено влияние амплитуды и длительности импульса, подходящего к пятну контакта, т. Дпро,0,7ст 0,Дпр
1. На основании анализа моделей можно заключить, что для каждого материала существует рациональная длительность импульса, при которой достигается максимальная степень и глубина упрочнения. Превышение рациональной длительности импульса не сопровождается ростом микротвердости. Рациональной длительности соответствует ряд желательных значений амплитуды импульса, обеспечивающих требуемую глубину и степень упрочнения. Стали низкой твердости целесообразно упрочнять ударными импульсами с небольшой длительностью и высокой амплитудой. С увеличением исходной твердости обрабатываемого материала растут требования к длительности ударного импульса. Таким образом, для повышения эффективности упрочнения способами ППД, использующими для нагружения энергию удара, необходимо управлять пролонгированными ударными импульсами за счет регулирования параметров ударной системы в условиях предударного статического нагружения инструмента, т. Возможные варианты ударных систем, генерирующих ударные импульсы при обработке ППД, предложены проф. Киричеком , . В основу предложенной классификации рис. Ударом по инструмсту
Р. Юйна и волновода
Р
Ь
ь
при неторцеюм соударении Оойка и волновода
ЯУ
1, ь

1 1 1 , , р . Т 5 В 1 1. ЬЬ1 1 ЬЬ1 РЬ1 ьь Т рл. Рис. Существующие виды ударного нагружения разделены на две большие группы использующие энергию волновых процессов и не использующие ее. В современном машиностроении в процессах динамического ППД преимущественно используются деформирующие инструменты, имеющие сферическую например, дробь при дробеструйной или дробеметной обработке, шары или бойки при центробежной обработке, дисковую или цилиндрическую например, цилиндрический боек или боек со смонтированным на нем роликом при ударной чеканке форму. Сферическая или дисковая форма инструмента не позволяет использовать энергию формирующихся в инструменте ударных волн для осуществления пластической деформации образца. При цилиндрической форме возможность рационального использования энергии ударных волн определяется размерами инструмента. Учет энергии ударной волны целесообразно производить в теле, длина которого не меньше длины волны. Р УТ, 1. Т наибольший период собственных колебаний соударяющихся тел.