Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

  
Телефон +3 8(066) 185-39-18
Телефон +3 8(093) 202-63-01
 (093) 202-63-01
 studscon@gmail.com
 facebook.com/studcons

<script>

  (function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){

  (i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),

  m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)

  })(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');

 

  ga('create', 'UA-53007750-1', 'auto');

  ga('send', 'pageview');

 

</script>

Технологічне забезпечення якості та експлуатаційних властивостей виробів параметрами імпульсної фрикційної обробки

Тип роботи: 
Автореферат
К-сть сторінок: 
49
Мова: 
Українська
Оцінка: 

фрикційному зміцненні та їх вплив на довговічність виробів. Практично відсутні дослідження, присвячені впливу зсувного деформування поверхневих шарів у зоні контакту зміцнювального інструменту і деталі на температурно-силові характеристики процесу зміцнення. А також теоретичні та експериментальні дослідження впливу параметрів технологічного процесу фрикційного зміцнення на точність оброблених поверхонь.

Відсутність досліджень щодо обґрунтованого вибору технологічних параметрів, режимів зміцнення, їх впливу на довговічність при різних видах експлуатації, недостатність даних по вихідних силових параметрах при зміцненні, необхідних для розробки і виготовлення сучасного технологічного устаткування, стримують впровадження фрикційного зміцнення у виробництво. Для забезпечення можливості керування властивостями зміцнених поверхневих шарів необхідно встановити залежності температурно-силових параметрів формування зміцнених шарів, впливу високочастотного деформування зони зміцнення, поверхнево активних технологічних середовищ та їх вплив на працездатність виробів.
Таким чином, досить актуальним є проведення комплексних наукових досліджень, які б дозволили розробити технологічні основи керування технологічним процесом фрикційного зміцнення для покращання експлуатаційних властивостей деталей машин та механізмів за рахунок отримання необхідних фізико-хімічних властивостей та механічних характеристик поверхні та зміцненого шару.
У другому розділі викладена загальна методологія роботи, яка базується на тому, що технологія імпульсного фрикційного зміцнення деталей машин і механізмів розглядається, використовуючи системний підхід. Розроблені математичні моделі термонапруженого стану в зоні контакту інструмента і деталі при імпульсному фрикційному зміцненні, а також математичні моделі для визначення точності зміцнених циліндричних і плоских поверхонь у залежності від використовуваного обладнання.
Представлено розроблену технологічну операцію фрикційного зміцнення як технологічну систему з обґрунтованими взаємозв’язками між параметрами фрикційного зміцнення (рис. 1).
На процес фрикційного зміцнення впливають умови зміцнення, характеристики деталі та зміцнювального інструмента-диска. Висококонцентрований потік енергії утворюється в зоні контакту при терті інструмента-диска, який обертається з великою швидкістю, по оброблюваній деталі. Величина концентрованого потоку енергії залежить від характеристик зміцнювального інструмента-диска та від умов зміцнення. Матеріал інструмента-диска, форма, розміри робочої частини та його фізико-механічні властивості впливають на формування потоку теплової енергії у зоні контакту. Зі збільшенням коефіцієнта тертя зростає кількість теплоти, яка виділяється у зоні контакту. При терті інструмента-диска у поверхневих шарах металу проходить одночасне швидкісне зсувне деформування, за рахунок якого у поверхневих шарах металу проходить його додаткове нагрівання. При збільшенні швидкості зсувного деформування до  = 102 с-1 швидкість переносу атомів різко зростає й може перевищувати до 1000 разів дифузійну рухливість у рідкому стані. Зміна форми робочої поверхні інструмента приводить до зростання зсувного деформування поверхневого шару.
Технологічна схема зміцнення визначає умови зміцнення. Режими фрикційного зміцнення – швидкість переміщення стола верстата Vст, поперечна подача S та вертикальна подача t – суттєво впливають на час та величину плями контакту інструмента-диска і деталі та фізико-хімічні процеси, які протікають при цьому. При фрикційному зміцненні у зоні контакту виникають високі контактні температури та напруження. Технологічне середовище, яке попадає у зону контакту, розкладається на іони хімічних елементів, які є його складниками. При цьому проходить їх масоперенос у поверхневі шари металу. На умови фрикційного зміцнення впливають хімічний склад, поверхнева активність середовища та його функціональні властивості. Полімервмісні, хлорвмісні та інші поверхнево активні технологічні середовища мають здатність понижувати поверхневу енергію металу, відповідно полегшуються процеси поверхневого деформування металу. Активний водень суттєво впливає на процеси формування зміцненого шару. Пластифікуючи поверхневий шар металу, у більших об’ємах металу проходять фазові й структурні перетворення при поверхневому зміцненні.
Для забезпечення можливості керування параметрами зміцненого шару і його впливу на експлуатаційні властивості необхідно вивчити термонапружений стан, який виникає у зоні обробки. Представлено теоретичні розрахунки температурних полів і напружень у зоні контакту зміцнювального інструмента-диска і деталі. Показано, що температура та напруження у зоні контакту носять імпульсний характер.
При імпульсному фрикційному зміцненні робоча поверхня інструмента-диска перервна і на зону контакту діють імпульси теплової енергії за рахунок прорізів на поверхні інструменту. Для визначення температури в зоні контакту при імпульсному фрикційному зміцненні можна використати розв’язок теплофізичної задачі методом джерел (метод Гріна). Метод Гріна полягає у наступному: якщо відомий закон зміни температури T (x, y, z) у якійсь точці простору від точкового джерела, яке виділило певну кількість теплоти Q у момент часу ‘, то температура у даній точці буде визначатися суперпозицією температурних полів від системи розподілених у просторі джерел теплоти. Розв’язок задачі зводиться до визначення функції T (x, y, z) від одиничного джерела тепла Q, яке задовольняє граничні умови задачі.
Зона контакту при імпульсному фрикційному зміцненні розглядається як адіабатичний стержень до верхнього торця якого прикладене джерело теплової енергії інтенсивністю q (рис. 2). Вісь х направлено у глибину зміцнюваної деталі. Диференціальне рівняння теплопровідності запишеться у вигляді:
 ,
при початкових і граничних умовах
 ;  ;  .
Розв’язок даного диференціального рівняння має вигляд:
 ,
де Т0 – початкова температура деталі, яка дорівнює температурі навколишнього середовища; Тд – температура джерела теплової енергії; С – теплоємність матеріалу оброблюваної деталі;  – густина оброблюваної деталі;  – коефіцієнт теплопровідності;   – коефіцієнт температуропроводності.
Температура на глибині х над зоною контакту після проходження декількох виступів буде визначатись з залежності:
 .
Так як ширина пазу набагато менша від довжини контактуючого виступу, то температура на поверхні оброблюваної поверхні не значно понижується при використанні
Фото Капча