Формирование поверхностного слоя с заданным уровнем характеристик при плакировании цилиндрических тел гибким инструментом

• Автор: Савельев, Всеволод Борисович
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1995
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 153 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОЦЕССА ДЕФОРМАЦИОННОГО ПЛАКИРОВАНИЯ ГИБКИМ ИНСТРУМЕНТОМ ДПГИ .

1.1. Принципиальные схемы и основные особенности ДПГИ. .

1.2. Современный уровень теоретических и

Я экспериментальных исследований ДПГИ.

1.2.1. Анализ моделей расчета параметров деформационного плакирования изделий .

1.2.2. Анализ результатов исследований теплового и напряженнодеформированного состояний
при ДПГИ.
1.2.3. Анализ результатов исследований основных характеристик поверхностного слоя при обработке гибким инструментом

1.2.4. Влияние ДПГИ на эксплуатационные

свойства изделий
1.3. Уровень практической реализации ДПГИ
в промышленных условиях
1.4. Цель и задачи исследований
2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ДПГИ
2.1. Моделирование тепловых процессов при ДПГИ
2.1.1. Постановка и решение краевой задачи определения нестационарных температурных
полей в изделиях при ДПГИ.
2.1.2. Аналитическая модель определения теплового
состояния элемента из материала покрытия
при ДПГИ.
2.2. Краевая задача оценки напряженнодеформированного состояния поверхностного термопластического слоя при деформационном плакировании цилиндрического тела . . .
2.3. Выводы .
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО И НАПРЯЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИИ В ОЧАГЕ ДЕФОРМАЦИИ ПРИ ДПГИ
3.1. Выбор рациональных схем плакирования с учетом
тепловых и деформационных условий реализации ДПГИ
3.2. Изменение теплового состояния изделий
в процессе плакирования
3.2.1. Результаты вычислительного эксперимента .
3.2.2. Проверка адекватности модели
3.3. Расчет тепловых полей в элементе
из материала покрытия
3.3.1. Результаты вычислительного эксперимента .
3.3.2. Проверка адекватности модели
3.4. Определение напряженнодеформированного состояния изделия при ДПГИ
3.5. Выводы
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОАНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ .
4.1. Изменение механических характеристик поверхностного слоя изделий при ДПГИ . .
4.2. Исследование геометрических характеристик плакированных слоев
4.3. Комплексная оценка состояния поверхности после ДПГИ .
4.4. Выводы
5. ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ИЗДЕЛИИ .
5.1. Методика выбора рациональных режимов плакирования для получения поверхностных слоев с заданным
уровнем характеристик .
5.2. Уменьшение износа прокатных валков и их подшипников нанесением антифрикционных покрытий методом ДПГИ.

5.2.1. Повышение износостойкости промежуточных валков одноклетевого реверсивного стана
5.2.2. Повышение стойкости подшипников скольжения открытого типа штрипсового стана 0 . . .
5.2.3. Применение ДПГИ для улучшения вибрационных характеристик и увеличения ресурса подшипников качения
5.3. Восстановление размеров и эксплуатационных свойств деталей машин нанесением покрытий
гибким инструментом .
5.4. Перспективы использования ДПГИ для повышения коррозионной стойкости стальных изделий .
5.5. Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ .
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Дальнейшее развитие процесса плакирования по этой схеме выражалось, в основном, в разработке более совершенных конструкций гибкого инструмента . В работе описан инструмент, содержащий бруски из материала покрытия, размещенные между ворсом. При вращении щетки материал брусков схватывается с обрабатываемой поверхностью, очищенной ворсом, и образует сплошное покрытие. Известны устройства для обработки поверхностей в виде цилиндрической щетки, рабочие элементы которой выполнены из металлов разной твердости, причем рабочие элементы мягкого металла выполнены полыми и армированы твердыми рабочими элементами . Это позволяет значительно увеличить давление ворса щетки на обрабатываемую поверхность. Приоритет в разработке второй схемы ДПГИ принадлежит Абиндеру , предложившему в году новый способ нанесения металлических покрытий с применением вращающихся щеток 8. Материал покрытия в твердом состоянии прижимается к рабочей поверхности дисковой щетки. При вращении последней происходит очистка поверхности ЭМП, что приводит к схватыванию материалов ворса и покрытия. Интенсивный фрикционный нагрев ЭМП до температур, близких по мнению авторов , к температурам плавления материала покрытия, способствует разрушению узлов схватывания через толщу разупрочненного поверхностного слоя ЭМП. Частицы покрытия остаются на периферийной части рабочих элементов щетки. При взаимодействии гибкого инструмента с деталью происходит перенос металла с ворса на обрабатываемую поверхность по механизму, аналогичному первой схеме ДПГИ. Однако, в данном случае переносится не сам материал рабочих элементов, а налипшие на них частички металла. В дальнейшем для улучшения процесса плакирования был разработан целый ряд конструкций элементов из материалов покрытий в виде брусков прямоугольного сечения цилиндрических стержней,контактирующих со щеткой торцевой 8 или боковой поверхностью конических брусков тонких полос 9 гибких лент труб ленточных спиралей . Каждый из предложенных вариантов позволял получить тот или иной положительный эффект улучшить сцепление слоев, увеличить толщину покрытий, повысить производительность процесса и т. Для интенсификации процесса плакирования в ряде работ 8,, предложено использовать дополнительную механическую или тепловую энергию. Например, авторы изобретения рекомендуют при ДПГИ дополнительно пластически деформировать поверхность обрабатываемого изделия ударными элементами в виде роликов, закрепленных на гибком инструменте. Некоторые исследователи считают необходимым предварительно нагревать плакируемое изделие или элемент из материала покрытия . Известны варианты нагрева пропусканием электрического тока через контакт ЭМП с гибким инструментом 8,, через контакт ЭМП со специальным цилиндрическим роликом или через оба контакта инструмента с ЭМП и обрабатываемой деталью . Несмотря на конструктивные отличия, оба варианта ДПГИ принципиально одинаковы и имеют ряд особенностей, позволяющих выделить процесс деформационного плакирования как новый, простой, мало энерго и металлоемкий, экологически чистый метод обработки изделий. Во первых, нанесение покрытия осуществляется за счет переноса металла при трении. В третьих,в зоне контакта инструмента с изделием одновременно происходят процессы зачистки, нанесения покрытия и совместного пластического деформирования материалов основы и покрытия. При ДПГИ, как и при других способах обработки металлов давлением, в очаге деформации возникают определенные картины теплового и напряженнодеформированного состояний, определяющие изменение механических характеристик поверхностного слоя, влияющих в свою очередь на эксплуатационные свойства изделий износостойкость статическую, динамическую и усталостную прочность сопротивление коррозии и т. ДПГИ на эксплуатационные свойства изделий и разработка режимов для получения изделий с заданными параметрами надежности. Согласно мнению авторов 5, , исследовавших процесс плакирования, основные количественные характеристики, определяющие процесс, могут быть объединены в несколько групп.