Технологічне забезпечення якості та експлуатаційних властивостей виробів параметрами імпульсної фрикційної обробки

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

 

ГУРЕЙ Ігор Володимирович

 

УДК 620. 178: 620. 191: 620. 197

 

 

Спеціальність 05. 02. 08 – технологія машинобудування

 

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

 

Одеса – 2002

 

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі “Верстатно-інструментальні системи автоматизованого виробництва” в Тернопільському державному технічному університеті імені Івана Пулюя.

Науковий консультант доктор технічних наук, професор Пашечко Михайло Іванович, Національний університет “Львівська політехніка”, м. Львів, професор кафедри фізики металів та матеріалознавства.

Офіційні опоненти: Доктор технічних наук, професор Гавриш Анатолій Павлович, національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, м. Київ; професор кафедри технології машинобудування.

Доктор технічних наук, професор Кухтик Тамара Василівна, Донбаський інститут техніки та менеджменту, м. Краматорськ, ректор.

Доктор технічних наук, професор Якимов Олександр Васильович, Одеський національний політехнічний університет, м. Одеса, професор кафедри технології машинобудування.

Провідна установа

Харківський науково-дослідний інститут технології машинобудування, м. Харків.

Захист відбудеться “27” червня 2002 р. о 13 годині на засіданні спеціалізованої ради Д 41. 052. 02 у Одеському національному політехнічному університеті (65044, Одеса-44, пр. Шевченка, 1).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Одеського національного політехнічного університету (Одеса, пр. Шевченка, 1)

 

 

Актуальність теми. Однією з основних задач машинобудування є підвищення надійності і довговічності деталей машин та механізмів. Для підвищення експлуатаційних характеристик деталей машин необхідно мати чітке представлення про причини їх зниження і на основі цієї інформації створювати нові технологічні процеси. Розроблення нових технологічних процесів повинно вестись не тільки у напрямі підвищення продуктивності і зниження собівартості, але також у напрямі підвищення всього комплексу експлуатаційних характеристик деталей машин і механізмів, підвищення їх якості, надійності та довговічності.

Зміцнення тонкого поверхневого шару масивної деталі є прогресивним напрямком у технології машинобудування, так як дозволяє економити дороговартісні леговані сталі, кольорові метали і інші матеріали, підвищувати ресурс і надійність механізмів, машин, понижувати енергозатрати виробництва. В останній час набувають широкого застосування технологічні методи поверхневого зміцнення з використанням висококонцентрованих джерел енергії. Сутність цих методів поверхневого зміцнення полягає у тому, що на відносно невеликі об’єми металу діють з великими швидкостями концентровані потоки енергії високої інтенсивності з наступним швидким охолодженням металу. Такі умови обробки дозволяють отримати задані фізико-механічні, електрохімічні, корозійні і експлуатаційні характеристики поверхневих шарів деталей машин та елементів конструкцій. До даних технологічних методів відноситься і фрикційне зміцнення. При фрикційному зміцненні проходять складні структурно-фазові перетворення з утворенням зміцненого шару, який володіє специфічними фізико-механічними властивостями.

Великий внесок у розробку нових методів обробки і зміцнення та вивчення питань підвищення працездатності деталей машин і елементів конструкцій внесли такі вчені як П. Г. Алексєєв, Б. М. Аскіназі, Ю. І. Бабей, М. А. Балтер, В. М. Голубець, Б. Д. Грозін, Д. Н. Драйгор, В. Д. Євдокімов, А. С. Зенкін, Г. В. Кар-пенко, В. С. Коваленко, Б. І. Костецький, А. А. Маталін, Д. Д. Папшев, М. І. Пашечко, Г. І. Погодін-Алєксєєв, В. І. Похмурський, В. Н. Подураєв, О. В. Рижов, Н. Н. Рика-лин, Л. Д. Розенберг, О. М. Романів, А. В. Якимов, Х. Шварц та інші.

На сьогоднішній день ще не зрозумілий механізм формування поверхневого шару металу, його основних характеристик, вплив імпульсного зміцнення на працездатність деталей машин та механізмів у різних умовах експлуатації. Немає достатньо обґрунтованих наукових і технологічних основ розроблення технологічних процесів поверхневого зміцнення. Тому розробка технологічних основ керування процесом поверхневого зміцнення для отримання необхідних параметрів поверхні та зміцненого шару є актуальною проблемою.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертаційна робота виконувалась згідно плану науково-дослідної тематики Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя за темою “Екологічно чиста енергетика та ресурсо-зберігаючі технології”, яка затверджена Постановою Верховної Ради України № 2705 від 16. 10. 1992 р., а також згідно програми ДКНТ України з фундаментальних досліджень “Підвищення надійності та експлуатаційних властивостей деталей машин шляхом формування поверхневих шарів за допомогою комбінованих технологій, що включають плазмово-іонну та світлопроменеву обробки”, програми наукових досліджень Міністерства освіти та науки України “Технологічні шляхи підвищення експлуатаційних властивостей деталей машин шляхом створення поверхневих шарів із заданими властивостями”.

Дослідження виконувались відповідно до науково-дослідних робіт кафедри верстато-інструментальних систем автоматизованого виробництва в рамках держбюджетної та госпдоговірної тематики.

Тема ДІ 66-96. “Розробка та дослідження інструментальних матеріалів ресурсозберігаючих технологій та інструментального оснащення для виготовлення циліндричних і плоских поверхонь”. Робота виконувалась згідно тематичного плану науково-дослідних робіт ТДТУ.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розроблення науково-прикладних основ керування технологічним процесом фрикційного зміцнення для покращання експлуатаційних властивостей деталей машин та механізмів шляхом отримання необхідних фізико-хімічних і механічних параметрів поверхні та зміцненого шару.

Для досягнення мети були поставлені такі задачі

1. Розробити систему ”технологічна операція – фрикційне зміцнення” для вивчення взаємовпливу і взаємозалежності основних характеристик процесу поверхневого зміцнення робочих поверхонь деталей машин з метою керування фізико-хімічними властивостями та механічними характеристиками зміцнених шарів.

2. Визначити температурно-силові