Технологічне забезпечення якості та експлуатаційних властивостей виробів параметрами імпульсної фрикційної обробки

Апробація результатів дисертації. Результати роботи доповідались на 1-й науково-технічної конференції ТПI “Прогресивнi технологiї i обладнання в машино- i приладобудуваннi” (Тернопіль, 1992 р.), 2-й науково-технічної конференції ТПI “Прогресивнi технологiї i обладнання в машино- i приладобудуваннi” (Тернопіль, 1993 р.), 2-му міжнародному симпозіумі українських інженерів-механіків у Львові (Львів, 1995 р.), 3-ій науково-технічної конференції ТДТУ “Прогресивнi технологiї i обладнання в машино- i приладобудуваннi” (Тернопіль, 1998 р.), 4-му міжнародному симпозіумі українських інженерів-механіків у Львові (Львів, 1999 р.), 15-й Щорічній міжнародній науково-технічній конференції “Прогресивні технології в машинобудуванні” (Одеса, 2000 р.), 4-ій науково-технічної конференції ТДТУ “Прогресивні технології i обладнання в машино- i приладобудуванні” (Тернопіль, 2000 р.), 1-ій Промисловій міжнародній конференції “Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях” (Київ – Славське, 2001 р.), 5-ій науковій конференції Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя (Тернопіль, 2001 р.), 5-му міжнародному симпозіумі українських інженерів-механіків у Львові (Львів, 2001 р.), міжнародній науково-технічній конференції “Инженерия поверхности и реновация изделий” (Феодосія, 2001 р.).

Публікації. Основні результати дисертаційної роботи опубліковані у 37 друкованих працях, у тому числі 26 наукових статтях, з них 12 одноосібних, 11 збірниках матеріалів наукових конференцій.

Структура і обсяг роботи. Дисертаційна робота викладена на 272 сторінках, складається зі вступу, шести розділів, загальних висновків, списку використаних джерел з 349 назв, містить 151 рисунків, 6 таблиць, а також додатків на 27 сторінках. Загальний обсяг роботи – 429 сторінок.

 

 

У вступі обґрунтовано актуальність теми роботи, висвітлено її важливість і вивчення іншими авторами; визначена наукова новизна та практична цінність отриманих результатів досліджень. Сформовано основні положення, що розглядаються в дисертаційній роботі, та найважливіші результати, що виносяться на захист.

У першому розділі представлено детальний аналіз сучасного стану з проблеми поверхневого зміцнення деталей машин та її вплив на експлуатаційні властивості виробів.

У сучасних умовах розвитку машинобудування набуває все більшого значення новий технологічний напрям виробництва виробів з подовженим терміном експлуатації, а саме “інженерія поверхні”. Даний напрям полягає у керуванні властивостями поверхневого шару деталей машин і механізмів. Керування властивостями поверхні можна здійснювати модифікуванням поверхні, а також нанесенням захисних покриттів.

Експлуатаційні властивості механізмів залежать в основному від фізико-хімічних властивостей матеріалів та стану поверхні деталей. Обумовлено це тим, що в підповерхневих шарах при різних схемах навантаження виникають найбільші напруження. При наявності агресивного середовища термодинамічний стан поверхні стає ще більш нерівноважним. У той же час поверхня деталей машин послаблена технологічними та експлуатаційними концентраторами напружень. При дії циклічних навантажень наявні концентратори сприяють розвитку втомних процесів у поверхневому шарі матеріалу. При виготовленні деталей машин необхідно забезпечити оптимальні показники якості поверхні, зокрема шорсткість, макро- і мікроструктуру матеріалу, твердість, величину і знак залишкових напружень та інші. Але не завжди вдається досягнути оптимального поєднання вказаних характеристик якості поверхневого шару деталей машин при їх виготовленні на фінішних операціях.

У даний час існує велика кількість різних видів зміцнюючих технологій, у тому числі і з використанням висококонцентрованих джерел енергії, які дозволяють підвищувати якість поверхневих шарів, а як наслідок збільшувати довговічність і надійність деталей машин і механізмів. Характерною особливістю цих методів є дія з великими швидкостями високих питомих енергій на відносно малі об’єми металу і наступне їх швидке охолодження. При даних технологічних методах зміцнення проходить модифікація поверхневого шару зміцнюваної деталі. Під дією екстремальних умов нагрівання і охолодження проходить зміна структурного стану поверхневих шарів. При цьому не формується границя розділу між поверхневим шаром і основним металом, так як зміцнення відбувається за рахунок зміни лише структурного і фазового стану оброблюваного металу. Зміни, які проходять у процесі цих обробок суттєво залежить від хімічного складу, вихідної термообробки сталі, режимів обробки та інших факторів. Вони характеризуються формуванням двох якісно різних структурних зон – зони вторинного гартування (білий шар) і зони підвищеної травимості, які суттєво відрізняються по своїх фізико-механічних і електрохімічних властивостях від основного металу. На процес формування білих шарів суттєво впливає температура нагріву поверхневих шарів, їх пластичне деформування, а також швидкість їх зміни. До даного часу можливість водню полегшувати процеси деформування і руйнування металів розглядається як негативне явище, що понижує працездатність виробів. Але у виробництві використовується ряд технологічних процесів, у яких зниження опору деформації і руйнуванню під впливом водню використовується як позитивний фактор.

Поверхнево-активні присадки до мастильно-охолоджувальних рідин є органічними сполуками з великою молекулярною масою і мають високий вміст водню в молекулах ({-СН2-}n). Водень виділяється також з мастильно-охолоджувальних рідин при механічній обробці металів. Він може забезпечувати мастильну дію, зменшувати коефіцієнт тертя, створювати передумови для зародження пластичних зсувів утворення при менших напруженнях різних дефектів у зоні деформування.

Систематизація та узагальнення результатів проведених досліджень дозволяють зробити висновок, що умови формування білих шарів при різних технологічних методах зміцнення суттєво відрізняються і по різному впливають на якість зміцненого шару. Проте, у даний час, ще не всі аспекти природи формування білих шарів до кінця зрозумілі. Обмежені відомості про вплив різних технологічних середовищ на формування зміцнених шарів (їх товщину, твердість) при