Повышение эффективности технологического процесса виброупрочнения деталей ЛА по критерию долговечности

• Автор: Бойцов, Василий Борисович
• Шифр специальности: 05.07.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 119 с.

Оглавление
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВИБРОУПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ЛА ПО КРИТЕРИЮ ДОЛГОВЕЧНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ОБЗОР МЕТОДОВ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ
ДЕТАЛЕЙ
1.1. Анализ конструкций деталей ЛА
1.2. Классификация методов поверхностного упрочнения и их характеристики
1.3. Постановка задачи исследований
ГЛАВА II. МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ВИБРОУДАРНОГО УПРОЧНЕНИЯ
2.1. Постановка задачи
2.2. Расчетная схема, конечно-элементная модель
ГЛАВА III. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ
3.1. Требования предъявляемые при изготовлении образцов для проведения
усталостных испытаний
3.2. Испытательное оборудование используемое в экспериментальных
исследованиях
3.3. Системы слежения за развитием усталостных трещин
ГЛАВА IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЭФФЕКТИВНОСТИ
ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ВИБРОУПРОЧНЕНИЯ
4.1. Влияние режимов виброупрочнения на долговечность образцов из стали
30ХГСН2А
4.2. Влияние виброупрочнения иа долговечность образцов, имеющих
технологическую наследственность
4.3. Обеспечение долговечности алюминиевых литейных сплавов и литейной
стали методами виброупрочнения
ГЛАВА V. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВИБРОУПРОЧНЕНИЯ НА ЗАРОЖДЕНИЕ И
РОСТ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН
5.1. Закономерности зарождения и развития усталостных трещин в
вибрупрочненной стали 30ХГСН2А испытанной на консольный изгиб
5.2. Влияние режимов виброупрочняющей обработки на развитие
усталостных трещин в компактных образцах
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИССЛЕДОВАНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

Введение
ВВЕДЕНИЕ
Проблема повышения надежности и долговечности машин наряду со снижением металлоемкости конструкций является одной из важнейших задач машиностроения.
Особенно остро эта проблема стоит перед авиационной техникой, где надежность и ресурс во многом определяются работоспособностью элементов конструкций. Поэтому одним из основных условий обеспечения высокого ресурса самолетов является предотвращение усталостных разрушений деталей. [1, 2, 3, 7, 9, 10, 32, 35+37, 46, 47, 51, 52, 64, 67, 69, 74, 77, 81, 86, 88+90, 94] Значительное место в этой проблеме занимают технологические методы.
Как известно, уровень повышения сопротивления усталости деталей за счет упрочнения методами ППД зависит от многих факторов и, прежде всего, от параметров технологического процесса обработки поверхности, материала детали, ее геометрии и размеров. В то же время свойства материала поверхностного слоя, сформированные в процессе ППД могут существенно изменяться под действием переменного нагружения, причем степень и интенсивность такого изменения определяется уровнем и характером внешнего нагружения. Поэтому решение задачи дальнейшего повышения ресурса деталей может быть найдено в повышении эффективности процессов поверхностного упрочнения за счет выявления параметров совершенствования технологий применительно к конкретным деталям и условиям их эксплуатации. Продление ресурса достигается своевременным применением процессов ППД для восстановления свойств поверхностного слоя материала в процессе эксплуатации и выработки части ресурса. При этом наибольший эффект возможен только при оптимальных параметрах разработанного технологического процесса поверхностного упрочнения, учитывающего не только свойства поверхностного слоя после ППД, но и технологическую наследственность деталей.
Таким образом, для разработки высокоэффективных процессов ППД необходим комплексный подход, включающий в себя широкий круг исследований, важнейшим из которых является изучение состояния поверхностного слоя материала, сформированного, как в процессе поверхностного упрочнения, так и в результате предшествующих технологических операций.

Введение
Внедрение в производство новых технологий, как правило связано продолжительными дорогостоящими экспериментальными
исследованиями. Поэтому в диссертации большое внимание уделено совершенствованию и использованию новых численных методов оценки эффективности технологических режимов процесса поверхностно -пластического деформирования.
Отсюда вытекает актуальность работы, посвященной параметрическому изучению на основе численных методов напряженно-деформированного состояния поверхностно упрочненного слоя металла и на основе этих исследований выбору эффективных технологических режимов виброупрочняющей обработки, с последующей экспериментальной проверкой, и доработкой. Таким образом, в работе предлагается экспериментально - аналитический метод отработки эффективности технологического процесса.
Объектом исследований выбраны литые детали и панели ЛА, изготовленные из высокопрочных литейных алюминиевых сплавов, а также детали из стали 30ХГСН2А.
Работа выполнена в Московском авиационном институте (техническом университете), Челябинском техническом университете, виброупрочнение исследуемых образцов и моделей проводилось на экспериментальных установках НИИ АСПК (г. Воронеж). Результаты экспериментальных и теоретических исследований внедрены а НИИ АСПК (г. Воронеж).
В первой главе работы приведена классификация деталей ЛА по элементам и по методам их упрочнения. Рассмотрены методы упрочнения панелей, литых деталей, обшивок, стрингеров, лонжеронов, нервюр, шпангоутов, балок, монорельс, цилиндров, штоков, корпусов цапф и деталей шасси используемых в настоящее время в авиационной промышленности.
Отмечено, что значительная роль в обеспечении высокого ресурса авиационных конструкций, отводится технологическим методам поверхностно - пластического деформирования.
В результате анализа традиционных и новых методов упрочнения, был выбран метод виброупрочняющей обработки, и обоснована целесообразность дельнейщего его совершенствования.
Сформулирована цель работы и определен. ,ы задачи, решение

Глава III
Рис. 3.4. Специальный образец для оценки влияния величины ступеньки фрезерования h и режимов виброупрочнения на долговечность исследуемых материалов
Принцип работы установки основан на использовании режима автоколебаний подвижной части блока нагружения, подводимых к испытательному образцу.
Испытания проводятся при консольном изгибе образца в одной плоскости. Установка оснащена электромеханическими средствами изменения ассиметрии цикла нагружения (перемещения), подводимой к образцу.
Программа испытаний образцов задается соответствующим набором переключателей задатчика программы, положение которых отражают градации продолжительности периода нагружения (десятки, сотни, тысячи и т. д. сотен циклов), и потенциометрами изменения амплитуды нагружения.
Получаемые датчиком измерения деформаций данные обрабатываются вычислителем и индуцируются на приборах блока управления и контроля.
Для повышения точности испытаний, при тарировке установки используется лазерная система. На рис 3.5. показана последняя модификация данной системы.
Испытания на растяжение - сжатие проводились на электрогидравлической универсальной испытательной системе фирмы MTS, состоящей из трех основных модулей: модуля нагружения (рамы нагружения), системы управления и гидравлического агрегата. Блок -схема установки представлена на рис. З.б. Модуль нагружения обеспечивает проведение усталостных испытаний при нагрузке до 500 кН. Конструкция насосного агрегата обеспечивает хорошую фильтрацию и эффективное охлаждение гидрожидкости. Рабочие давление гидрожидкости равно 21 МПа. Гидропривод серии 204 специально спроектирован для проведения усталостных испытаний. Устройство контроля, размещенное в двух стойках консоли, позволяет регулировать и считывать нагрузку, деформацию и ход штока гидроцилиндра. Предусмотрены и блокирующие устройства, обеспечивающие безопасность работы системы. Цифровой генератор позволяет задавать управляющие сигналы различного типа. Блок счетчика фиксирует