Повышение эффективности упрочнения поверхности валов при ремонте сельскохозяйственной техники поверхностным пластическим деформированием в переменном магнитном поле

• Автор: Таранов, Алексей Степанович
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 452 с. : ил.

1 Современное состояние проблемы и задачи исследования

1.1 Состояние технологического обеспечения сельскохозяйственных предприятий.

1.2 Анализ существующих методов упрочнения поверхностей деталей.

1.3 Физикомеханические основы упрочнения поверхности обрабатываемого материала методом поверхностного пластического деформирования.
1.3.1 Дислокационное упрочнение материала при поверхностном пластическом деформировании в переменном магнитном поле
1.3.2 Изменение диффузионного массопереноса вещества и фазовые превращения в процессе упрочнения.

1.4 Анализ существующей проблемы и задачи исследования

2 Теоретические предпосылки технологии ППД в ПМП и средства се реализации

2.1 Структурнофункциональная модель оптимизации качества упрочнения поверхностного слоя детали

2.2 Принципы параметрического управления технологии упрочнения деталей ППД в ПМП.

2.3 Диффузионная модель описания процессов упрочнения поверхностным пластическим деформированием в переменном магнитном поле
2.3.1 Критерии оценки поверхности упрочненного слоя.
2.3.2 Энергия диссипации при ППД в ПМП как фактор упрочнения обрабатываемого слоя
2.4 Модель оценки глубины упрочненного слоя детали методом поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле.
ИЗ
2.5 Обоснование зависимости шероховатости поверхности от технологических параметров ППД в ПМП
2.6 Технологические факторы, оказывающие влияние на качество упрочнения.
2.7 Автоматизация процесса управления режима упрочнения деталей ППД в ПМП
3 Экспериментальная проверка результатов теоретических исследований.
3.1 Методологические основы экспериментальных исследований.
3.2 Обоснование концепции постановки и проведения экспериментальных исследований.
3.3 Исследование энергетического баланса при упрочнении поверхностного слоя металла
3.3.1 Калориметрический метод исследования величин диссипации энергии при различных методах упрочнения.
3.4 Изменение электромагнитных свойств упрочняемого материала детали как фактор оптимизации при ППД в МП.
3.5 Экспериментальные исследования процесса модификации деталей ППД в ПМП
3.5.1 Описание эксперимента по улучшению эксплуатационных характеристик деталей методом поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле и установки для его проведения.
3.5.2 Экспериментальные исследования влияния упрочняющей обработки на усталостную прочность валов при изгибе и кручении.
3.5.3 Исследование влияния ППД в ПМП на износостойкость деталей
3.6 Выводы.
4 Технологические направления применения ППД в ПМП.
4.1 Технологические предпосылки упрочнения рабочих органов сельскохозяйственных машин ППД в ПМП.
4.2 Повышения эффективности обработки деталей, подвергнутых 6 правке пластическим изгибом методом ППД в ПМП.
5 Схемы, параметры и технологические средства реализации метода ППД в ПМП.
5.1 Обоснование выбора функциональной и алгоритмической структу
ры системы автоматического управления
5.2 Обоснование выбора функциональной и алгоритмической системы автоматического управления.
5.2.1 Генератор переменного магнитного поля
5.2.2 Принципиальная электрическая схема и система промышленной безопасности технологического комплекса поверхностного пластического деформирования в переменном магнитном поле.
5.3 Контроль и управление процессом ППД в ПМП
5.3.1 Контроль и измерение электросопротивления материала детали.
5.3.2 Измерение магнитной проницаемости материала детали.
5.3.3 Термостатирование ППД в ПМП
5.4 Система автоматического контроля и управления процессом ППД
6 Практическая значимость и техникоэкономическая оценка результатов исследований.
6.1 Показатели эффективности применения технологии ППД в ПМП.
6.2 Техникоэкономическая оценка применения технологии ППД в
Список использованной литературы.
Приложения.
ВВЕДЕНИЕ
Важнейшим направлением в области повышения технического уровня современного сельскохозяйственного производства и конкурентоспособности выпускаемой сельхозпродукции является модернизация технологической базы и технического обслуживания отраслей агропромышленного комплекса АПК, на основе технического прогресса. Эффективность модернизации и темпы экономического роста в решающей степени зависят от использования, инновационных технологий, способствующих материализации основополагающих научнотехнических идей, созданию новых орудий труда, систем машин. Здесь закладываются основы широкого выхода на принципиально новые ресурсосберегающие технологии, повышение производительности груда и качества продукции. Прогресс в сельскохозяйственном производстве в значительной степени зависит от уровня развития технологии, восстановления и ремонта сельскохозяйственной техники, обеспечивающих ее работоспособность и функциональную достаточность. Большую роль в обеспечении безотказности и долговечности машин играют механические и физические свойства рабочих поверхностей деталей. Перспективным направлением в области повышения эксплуатационного ресурса с.х. техники является модификация рабочих поверхностей деталей. Придание деталям необходимых параметров твердости, прочности, износостойкости, шероховатости поверхности и др. связано с применением трудоемких технологических процессов.
Актуальность


Возрастание химического потенциала обусловлено массированным отделением электронов от атомов под действием ППД в ПМП. ППД в ПМП является по сути дела процессом термодинамическойнакачки системы, представляется важным рассмотреть связь между коэффициентами диффузии и коэффициентами термодинамической активности бинарной системы ИеС. Диффузионный. Обобщенным параметром в решении задачиоптимизации процесса диффузии является коэффициент диффузии и энергия активации. Знание истинного коэффициента диффузии необходимо для определения характеристик подвижности и выявления влияния различных факторов на выявление скачка атомов. Повышение термодинамического потенциала системы за счет внешней энергетическойнакачки приводит к усилению диффузионного процесса и изменению концентрации вещества в различных областях объема обрабатываемой детали. Управление и выбор оптимальных режимов ППД в ПМП возможен с учетом всех факторов, определяющих требуемый потенциал термодинамической активности, для диффузионного процесса. Исходный термодинамический потенциал зависит от химического состава металла и наследственности, которая включает в себя такие признаки как уровень внутренних напряжений и степень их неоднородности в объеме металла, возникающих на предшествующих операциях по изготовлению или ремонту деталей. Пластическое деформирование характеризуется кратковременным, но очень интенсивным ударным силовым воздействием, которое необходимо для освобождения сегмента дислокации от атомов примесных элементов, которые обуславливают фон внутреннего трения. При этом значительная часть энергии деформации рассеивается в объеме металла в виде тепла. В силу изложенного этот энергетический фактор следует определить как необходимый для начала процесса диффузии. Этот источник следует определить, как достаточный для протекания процессадиффузии. Эффект от обработкирассматриваемой вданной работе характеризуется не только и не столько образованием, обычной текстуры поверхностного слоя, но и, главным образом, науглероживанием поверхностного слоя. Это обстоятельство свидетельствует о миграции атомов углерода из твердого раствора железоуглерод и сосредоточение их в поверхностной зоне. Причинами возникновения ноля напряжений являются пластическая деформация и знакопеременное колебательное движение доменных стенок ферромагнитного материала детали. Комплексное воздействие на металл при ППД в ПМП создает в объеме детали градиент потенциала поля напряжений. Г радиент потенциаласоздает поток атомов, который добавляется к диффузионному потоку, вызванному градиентом концентраций. Упругая деформация решетки создается от введения дефекта и напряжения, создаваемого внешними силами. Суммарная деформация микрообъемов может складываться из их дислокаций и упругих сдвигов в зависимости от особенностей дефекта и схемы действующих сил. Удельная энергия взаимодействия в общем случае будет равна произведению тензора напряжений дислокаций о на тензор упругой деформации дефекта Ец. V деформируемый объем. В случае ППД в ПМП происходит дополнительная деформация сжатия и увеличение энергии взаимодействия дислокации с примесями рисунок 1. На первом этапе I ППД в ПМП напряжение будет расти до достижения акр. При наложении напряжения от внешних сил при ППД в ПМП возможно смещение дефекта относительно дислокаций, что вносит изменение величины иг При ППД в ПМП симметрия искажения кристаллической решетки в зоне дефекта нарушается, компоненты деформации по главным осям становятся неодинаковыми. Неравноосная деформация приводит к дилатации в месте дефекта и вызывает дополнительные сдвиговые деформации. В результате этого дефект начинает взаимодействовать не только с краевой, но и с винтовой дислокацией, то есть. Поэтому происходит распределение энергии изза взаимодействия дефекта с различными дислокациями. Рисунок 1. На втором этапе И типичными являются случаи, когда точечный деупрочнение металла. К дефектам, вызывающим несимметричное искажение решетки относятся внедренные атомы углерода и других элементов.