Введение к работе
Актуальность темы. Непрерывно возрастающие требования к качеству выпускаемых машин связаны с необходимостью повышения их надежности, которая в значительной степени определяется эксплуатационными свойствами отдельных деталей
Эксплуатационные свойства деталей машин существенно зависят от качества поверхностного слоя, определяемого геометрическими (макроотклонения, шероховатость) и физико-механическими (микротвердость, структура, остаточные напряжения) параметрами. Все эти параметры зависят от технологии изготовления деталей
Большими потенциальными возможностями улучшения эксплуатационных свойств поверхностей деталей машин обладает электромеханическая обработка (ЭМО), основанная на механическом воздействии инструмента на заготовку, сопровождающемся локальным нагревом металла с помощью электрического тока. В результате термомеханических процессов происходит упрочнение поверхностного слоя обрабатываемой заготовки
В то же время вопросы применения ЭМО при изготовлении деталей с метрической резьбой практически не изучены
В связи с этим тема диссертационной работы, направленная на технологическое обеспечение эксплуатационных свойств крепежных деталей с метрической резьбой на основе применения ЭМО, является актуальной.
Цель работы: повышение эксплуатационных свойств крепежных деталей с метрической резьбой при ЭМО на основе установления взаимосвязи между качественными характеристиками поверхностного слоя и технологическими режимами процесса.
Для достижения поставленной в работе цели необходимо решить следующие задачи
— разработать способ изготовления крепежных деталей с метри
ческой резьбой на основе ЭМО, обладающих повышенными экс
плуатационными свойствами;
- установить взаимосвязь глубины упрочненного слоя, обеспе
чивающего необходимые эксплуатационные свойства, с величиной
шага резьбы,
получить зависимость для расчета контактной температуры, обеспечивающей необходимую глубину упрочнения при ЭМО крепежных деталей,
установить взаимосвязь температуры в зоне контакта ролика и заготовки с технологическими режимами ЭМО и геометрическими параметрами ролика и получаемой резьбы,
исследовать характеристики упрочненного слоя, определяющие основные эксплуатационные свойства крепежных деталей с метрической резьбой,
разработать практические рекомендации по применению ЭМО для изготовления крепежных деталей с метрической резьбой и соответствующие средства технологического обеспечения.
Методы исследований
Теоретические исследования выполнены с использованием основных положений технологии машиностроения, теории теплопроводности и математического анализа
Экспериментальные исследования проводились на модернизированном оборудовании с использованием разработанных средств технологического оснащения и на специально созданных стендах с применением аттестованных приборов и средств измерения Обработка полученных результатов выполнялась методами математической статистики с использованием компьютерной техники.
Научная новизна
1 Выявлена взаимосвязь глубины упрочненного слоя, обеспечивающего необходимые эксплуатационные свойства резьбовых деталей, с величиной шага резьбы
2. Получена зависимость для расчета контактной температуры, обеспечивающей необходимую глубину упрочнения при ЭМО крепежных деталей с метрической резьбой.
3 Установлена взаимосвязь температуры в зоне контакта ролика и заготовки с технологическими режимами ЭМО и геометрическими параметрами ролика и получаемой резьбы.
4. Выявлена закономерность изменения эксплуатационных свойств в зависимости от метода обработки резьбы крепежных деталей, что позволяет обоснованно подойти к выбору технологии изготовления
Практическая ценность
1. Разработана методика расчета режимов ЭМО для изготовления различных типоразмеров метрических резьб. Предложены основные принципы построения специализированной системы автоматизированного расчета, позволяющие упростить процедуру определения технологических режимов ЭМО.
-
Разработаны новый способ изготовления деталей с метрической резьбой на основе применения ЭМО (патент РФ №2254381) и конструкция устройства для его практической реализации (патент РФ №44114)
-
Разработан и изготовлен специальный стенд (патент РФ № 48062) для испытания резьбовых деталей, обеспечивающий условия испытаний, максимально приближенные к реальным условиям эксплуатации
Реализация и внедрение результатов работы. Результаты работы внедрены на ЗАО «Старомайнский завод механических изделий» г Ульяновска, что позволило повысить долговечность резьбовых деталей на 40. 60 %, износостойкость до 80 % и снизить энергозатраты при их изготовлении на 20 ..50 % по сравнению с базовой технологией
На защиту выносятся:
1. Способ повышения эксплуатационных свойств крепежных деталей с метрической резьбой, основанный на применении ЭМО.
-
Результаты теоретических исследований функциональных связей температуры в зоне контакта ролика и заготовки с технологическими режимами ЭМО и геометрическими параметрами ролика и получаемой резьбы
-
Результаты исследований влияния технологии изготовления крепежных деталей с метрической резьбой на их эксплуатационные свойства.
4. Научно обоснованные рекомендации по определению технологических режимов ЭМО, обеспечивающих повышенные эксплуатационные свойства резьбовых деталей.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях и семинарах, в том числе- Международной научно-
технической конференции «Современные тенденции развития транспортного машиностроения и материалов» (Пенза, 2004 >. ), Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы повышения эффективности металлообработки в промьшшенности на современном этапе» (Новосибирск, 2005); Международной научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века» (Пенза, 2006).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ (без соавторов 2 работы), 4 патента РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы, включающего 122 наименования, приложения. Объем работы* 108 страниц машинописного текста, 51 рисунок, 8 таблиц.
