Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Состояние вопроса исследуемой проблемы и постановка задач исследования 9
1.1. Классификация и конструктивные особенности объекта исследования. 9
1.2. Классификация деталей сложной формы. Технологические методы повышения эксплуатационных свойств силовых деталей 19
1.3. Обзор и классификация схем виброударной отделочно-упрочняющей обработки (ВиОУО) 26
1.4. Влияние ОУО ППД на качество поверхности и эксплуатационные свойства деталей 39
1.5.Цель и задачи исследований 53
Глава П. Теоретический анализ и обоснование возможности виброударной обработки наружной и внутренней поверхности длинномерных деталей сложной формы 55
2.1 Анализ основных параметров процесса виброударной обработки (ВиУО) 55
2.2. Разработка физической модели транспортно-обрабатывающей технологической системы виброударной обработки длинномерных деталей сложной формы 57
2.3. Анализ методов расчета параметров упрочненного поверхностного слоя детали при виброударной обработке 74
2.4. Разработка и классификация схем виброударного воздействия 78
2.5. Разработка математической модели формирования поверхности детали при вибрационной обработке 82
Глава III. Методика экспериментальных исследований 92
3.1.Характеристика основного оборудования и приспособлений; разработка имитационных моделей 92
3.2 Специальные инструменты, устройства, технологические среды 94
3.3 Опытные образцы: материал, форма, размеры, исходное состояние
3.4 Методы и средства контроля результатов исследований; контролируемые параметры 96
3.5 Методы обработки результатов экспериментов 99
Глава IV. Экспериментальные исследования 100
4.1. Моделирование технологии обработки внутренней и наружной поверхности длинномерных деталей (на примере лонжерона лопасти несущего винта вертолета) при непрерывном транспортировании обрабатывающей среды 100
4.2. Разработка и технологические испытание имитационной модели 107
4.3 Исследование параметров взаимодействия частиц обрабатывающей среды с поверхностью детали. Влияние времени обработки, амплитуды и частоты колебаний на микротвердость и шероховатость поверхности (на внутренней и наружной поверхности) 124
4.4. Исследование возможности передачи ударных импульсов механическим стержневым волноводом на обрабатываемую поверхность 145
Глава V. Практическое применение результатов исследований 154
5.1 .Разработка технологических рекомендаций 154
5.2.Разработка эскизного проекта технологического оснащения процесса.. 156
5.3 .Сравнительная технико-экономическая оценка существующего и предлагаемого процесса 158
Заключение 162
Литература
- Классификация деталей сложной формы. Технологические методы повышения эксплуатационных свойств силовых деталей
- Разработка физической модели транспортно-обрабатывающей технологической системы виброударной обработки длинномерных деталей сложной формы
- Специальные инструменты, устройства, технологические среды
- Исследование параметров взаимодействия частиц обрабатывающей среды с поверхностью детали. Влияние времени обработки, амплитуды и частоты колебаний на микротвердость и шероховатость поверхности (на внутренней и наружной поверхности)
Введение к работе
Актуальность темы. С ростом скоростей и нагрузок в изделиях и машинах различного назначения усложняются условия эксплуатации наиболее нагруженных (силовых) деталей. В этой связи одной из важнейших задач современного машиностроения является изыскание путей повышения качества, надежности и долговечности деталей и изделий, в том числе "за счет совершенствования технологических методов упрочняющей обработки.
Предлагаемая диссертация относится к области применения технологии виброударной упрочняющей обработки длинномерных деталей сложной формы.
Характерным примером такого типа деталей являются лонжерон лопасти несущего винта вертолета, элементы крыла и фюзеляжа самолета и др. Указанные детали в зависимости от типа изделия и его назначения имеют несколько отличающиеся конструктивные формы, изготавливаются из различных материалов (преимущественно конструкционные легированные стали и алюминиевые сплавы). Общей отличительной особенностью является большая длина (до 10-15м), сложная форма сечения, изменяющаяся по длине детали; как правило - это полые изделия со строго ограниченной толщиной стенок (до 6-8мм). К качеству поверхности предъявляются весьма высокие требования, обусловленные тяжелыми условиями эксплуатации - высокий уровень знакопеременных нагрузок, колебания температурного градиента, коррозионные и эрозионные процессы.
В связи с этим шероховатость наружной поверхности должна соответствовать /?а = 0,63мкм, внутренней поверхности: йа = 1,25мкм; направление следов обработки должно быть только продольным. Поверхностный слой наружной и внутренней поверхности подвергается упрочняющей обработке ППД.
Отмеченные особенности требуют нетрадиционного подхода к решению технологических задач: разработки и совершенствования методов виброударного воздействия, разработки новых технологических схем виброударной обработки деталей рассматриваемого класса.
В этой связи совершенствование технологии виброударной упрочняющей обработки длинномерных деталей сложной формы является актуальной проблемой.
Целью работы является: совершенствование технологии виброударной упрочняющей обработки длинномерных деталей сложной формы (на примере деталей вертолетов), с разработкой и исследованием транспортно -
обрабатывающей технологической системы виброударной упрочняющей обработки лонжерона лопасти несущего винта вертолета.
Для достижения поставленной в работе цели поставлены и решены следующие основные задачи:
(.Разработать новые технологические схемы виброударной обработки длинномерных деталей на основе использования эффекта вибротранспортирования обрабатывающей среды по обрабатываемой поверхности детали.
-
Исследовать процесс обработки поверхности лонжерона при непрерывном транспортировании обрабатывающей среды.
-
Создать имитационную модель транспортно-обрабатывающей технологической системы виброударной обработки наружной и внутренней поверхностей длинномерной детали с учетом процесса вибротранспортирования.
-
Разработать математическую модель основных закономерностей формирования показателей качества поверхности детали при виброударной обработке.
-
Исследовать влияние режимов обработки на качество обработанной поверхности (шероховатость поверхности -Ra; микротвердость поверхностного слоя - Ни; остаточные напряжения - оО).
-
Исследовать возможность передачи ударных импульсов в среде стальных шаров, для доработки мест крепления, в том числе механическим стержневым волноводом, а также с помощью шарико-стержневого упрочнителя (ШСУ) на обрабатываемую поверхность.
-
Произвести сравнительный анализ и технико-экономическую оценку результатов исследований.
-
Разработать технологические рекомендации по использованию результатов исследований в технологии виброударной отделочно-упрочняющей обработки длинномерных деталей.
Научная новизна работы:
-
Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены новые технологические схемы виброударной обработки длинномерных деталей на основе использования эффекта вибротранспортирования обрабатывающей среды по обрабатываемой поверхности детали.
-
Создана имитационная модель транспортно-обрабатывающей технологической системы виброударной обработки наружной и внутренней поверхностей длинномерной детали с учетом процесса вибротранспортирования.
3. Разработана математическая модель формирования поверхности детали
при виброударной обработке.
4. Установлены и экспериментально подтверждены зависимости режима колебаний, пространственной ориентации детали от параметров перемещения (транспортирования) обрабатывающей среды по обрабатываемой поверхности - скорости, объема перемещаемой среды (стальных шаров). Практическая ценность:
-
Разработаны новые технологические схемы виброударной обработки длинномерных деталей, обеспечивающие повышение производительности, снижение энергозатрат и материалоемкости технологического оснащения.
-
Разработана методика расчета скорости транспортирования рабочей среды, шероховатости поверхности, микротвердости и остаточных напряжений.
3. Разработаны технологические рекомендации; дана сравнительная
технико-экономическая оценка результатов исследований.
Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены: на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ДГТУ (Ростов-на-Дону, 2009, 2010г.г.); на 9-ой международной научно-технической конференции "Авангардпи материали и обработки" (Болгария, 2009); на 1-ой международной научно-технической конференции "Совершенствование существующих и создание новых технологий в машиностроении и авиастроении" (Ростов-на-Дону, 2009г.); на международной научно-технической конференции "Технологические методы повышения качества продукции в машиностроении (ТМ -2010)" (г.Воронеж).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, из них 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов и приложений, включает 192 страницы машинописного текста, иллюстрации и таблицы; список литературы включает 119 наименований.
Классификация деталей сложной формы. Технологические методы повышения эксплуатационных свойств силовых деталей
Указанные детали в зависимости от типа изделия и его назначения имеют отличающиеся конструктивные формы, изготавливаются из различных материалов (преимущественно конструкционные легированные стали и алюминиевые сплавы). Общей отличительной их особенностью являются большие размеры (например, длина до 10 — 15 м), сложная форма сечения, изменяющаяся по длине детали; как правило — это полые изделия со строго ограниченной толщиной стенок (до 6 — 8 мм) или тонкостенные ребристые детали сложной формы.
К качеству поверхности предъявляются весьма высокие требования, обусловленные тяжелыми условиями эксплуатации — высокий уровень знакопеременных нагрузок, колебания температурного градиента, коррозионные и эрозионные процессы.
В связи с этим шероховатость наружной поверхности должна соответствовать Ra = 6-8 классам (1,25 - 0,4 мкм), внутренней поверхности: Ra = 6-7 классам (2,0 — 1,25 мкм). Для некоторых деталей оговаривается направление следов обработки. Поверхностный слой наружной и внутренней поверхности подвергается упрочняющей обработке ППД. Для рассматриваемых типов деталей отличающихся сложной формой и большими размерами наиболее применяемыми являются динамические методы ППД, среди которых наиболее эффективными являются методы виброударной обработки с использованием многоконтактных инструментов и сред. Их преимуществом являются: - высокая производительность; - возможность обработки поверхности практически любой кривизны; - широкий диапазон изменений параметров виброударного воздействия и достигаемых параметров качества поверхности.
Вместе с тем анализ состояния исследуемой проблемы показал, что несмотря на имеющиеся разработки в области технологических методов упрочняющей обработки и, в частности, методов ППД, их высокую эффективность в повышении качества и эксплуатационных свойств деталей, масштабы практического применения относительно не высокие. Многообразие конструктивных форм деталей и условий их эксплуатации, рост требований к качеству ставят новые задачи для изыскания путей повышения эксплуатационных свойств рассматриваемого класса крупногабаритных и длинномерных деталей, комплексной разработки и обоснования новых технологических схем, оборудования и инструмента для виброударной обработки.
На основе анализа конструктивно-технологических особенностей деталей нетрадиционных форм и размеров существует классификация деталей класса крупногабаритных и длинномерных сложной формы, послужившая основанием для разработки новых технологических схем виброударной обработки. С учетом кинематики и динамических параметров процесса рассматриваемый класс деталей подразделяется на три группы (рисунок 1.2.2).
В технологии изготовления изделий различного назначения широко используются технологические методы упрочняющей обработки, обеспечивающие повышение эксплуатационных свойств деталей, в том числе и их циклической прочности. К ним относятся различные методы термической и химико-термической обработки, криогенные методы, физико-химические, физические, механические (методы ППД) и др. Каждый их этих методов характеризуется в свою очередь различными технологическими схемами реализации, зависящими от конструктивных особенностей деталей (размеров, формы и материала), специфики производства, экономических и экологических аспектов. Наибольший эффект от применения упрочняющих методов обработки (УМО) достигается при комплексном (всестороннем) учете технических и эксплуатационных требований. Практическое применение УМО требует соответствующих подготовительных работ (апробация в производственных условиях, сравнительные испытания, подготовка технологического оснащения — оборудования, инструментов, рабочих сред, ТЖ, контрольно-измерительного оснащения, кадровое обеспечение и др.).
Особую роль для повышения прочностных характеристик силовых деталей, работающих в условиях циклических, знакопеременных и повторно-статических нагрузок играют технологические методы упрочняющей обработки.
Ниже перечислены технологические методы повышения циклической прочности деталей. Так, в числе термических и криогенных методов упрочнения рассматривают отжиг для выравнивания состава и улучшения механических свойств стали, снижения и выравнивания остаточных напряжений (ОН), получения равновесных структур. Нормализация обеспечивает снятие внутренних напряжений. Закалка применяется для повышения твердости материала и изменения его структуры. Вид закалки определяется в зависимости от химического состава стали, требуемой твердости и конструкции детали. Отпуск применяется после закалки и преследует своей целью структурные превращения материала и снижение внутренних напряжений, повышение вязкости и пластичности [7,8,9]. Положительное влияние на усталостную прочность оказывает стабилизирующая обработка (старение), способствующая выравниванию и поддержанию на определенном уровне физических и механических свойств материала, стабилизация формы и размеров детали. Существуют термические и деформационные методы стабилизирующей обработки и, в частности, вибрационная стабилизирующая обработка (ВиСО). Криогенные методы упрочняющей обработки используются для улучшения механических свойств материала (глубокое мартенситное превращение стали) и осуществляются после закалки с отпуском. Криогенная обработка характеризуется последовательностью выполнения термических и криогенных методов обработки, количеством циклов и временными интервалами между ними, продолжительностью выдержки при соответствующих температурах. Криогенная температура варьируется в интервале -50С, -180С [7, 8].
Среди УМО широко представлены механические методы и, в частности, динамические методы обработки Ш1Д. Достижение упрочняющего эффекта при этом осуществляется за счет многократного ударного локального пластического деформирования обрабатываемой поверхности в результате периодических соударений кинематически закрепленного или незакрепленного инструмента (среды) с деталью. Использование явления удара для достижения упрочняющего эффекта ППД характеризуется минимальными энергетическими затратами. Важная роль при этом отводится волновым процессам, сопровождающим ударное воздействие. Кинематически закрепленным инструментом осуществляется ударно-центробежная и ультразвуковая обработка, ударно-импульсное раскатывание, чеканка, виброударная обработка многоконтактным инструментом (ШСУ, КУ). Кинематически незакрепленным инструментом осуществляется реализация методов, в основе которых лежит воздействие потока твердых частиц (стальных и неметаллических частиц, дроби и др.), перемещающихся с определенной скоростью за счет энергии сжатого воздуха, струи жидкости, метательных устройств, вибрационного воздействия. К ним относятся пневмо- и гидродробеструйная обработка, дробеметная обработка, виброударная обработка и ее разновидности, ультразвуковая обработка.
Разработка физической модели транспортно-обрабатывающей технологической системы виброударной обработки длинномерных деталей сложной формы
Повышение эксплуатационных свойств деталей и изделий является важной народнохозяйственной задачей, успешное решение которой приводит к большим экономическим выгодам - снижению трудозатрат и расходованию топливно-энергетических ресурсов, экономии материалов.
Надежность и ресурс деталей машин в основном определяется качественным состоянием их поверхностного слоя, являющимся носителем конструктивных, технологических и эксплуатационных концентраторов напряжений, величина и характер которых предопределяют усталостное разрушение конструкции в эксплуатации.
и тяжелого Наиболее существенными с точки зрения эксплуатации свойствами поверхностного слоя деталей являются шероховатость, твердость и уровень остаточных напряжений [8, 12]. Требуемые параметры качества поверхности и практически большинство важнейших эксплуатационных свойств деталей машин могут быть обеспечены процессами упрочнения их методом поверхностного пластического деформирования, максимально проявляющими потенциальные возможности материала. Упрочнение методом ППД приводит к повышению поверхностной твердости, образованию в поверхностных слоях деталей остаточных напряжений сжатия и благоприятному изменению микрогеометрии поверхностей. В результате в зависимости от функционального назначения и условий эксплуатации деталей повышается их усталостная и контактная прочность, износостойкость и сопротивление коррозии, гидроплотности и маслоудерживающей способности. Эффективность способов упрочнения методом ППД в сочетании с высокой производительностью и экономичностью, делает их перспективными во всех отраслях промышленности — авиационной, судостроительной, автомобильной, приборостроения, тяжелого машиностроения и др. Номенклатура деталей в машиностроении, подлежащих упрочнению методом ППД, весьма значительна, причем подавляющее большинство деталей приходится на долю автотракторного, авиационного, сельскохозяйственного машиностроения.
Одним из наиболее важных результатов ППД является возникновение в поверхностном слое (пластически деформированном) металла остаточных напряжений сжатия. Причина их возникновения заключается в том, что при пластической деформации поверхностные слои металла увеличиваются в объеме, однако этому препятствуют нижележащие слои (в силу сплошности материала). В результате первые оказываются под воздействием остаточных напряжений сжатия, а вторые - под воздействием остаточных растягивающих напряжений.
ППД также изменяет микрорельеф поверхности и улучшает физико-механические свойства поверхностного слоя. Эти изменения состояния и свойств поверхностных слоев деталей машин при пластической деформации происходят в результате движения, размножения и взаимодействия дефектов кристаллов (дислокации, дефекты упаковки, скопления точечных дефектов и др.). Существует одиннадцать возможных механизмов пластической деформации, которые можно подразделить на три основные группы. В первую группу, входят сдвиговые процессы, во вторую - диффузионные, в третью - процессы пластической деформации, вызванные относительным перемещением зерен, блоков зерен и границ, или так называемые периферийные процессы. ГПТД вызывает повышение физико-химической активности поверхностных слоев, снижение тепло- и электропроводности металла. Основные параметры наклепанного в процессе ППД слоя (глубина или толщина наклепанного слоя, твердость, величина остаточных напряжений, характеристика микрорельефа и др.) зависят от метода и технологии пластического деформирования, материала обрабатываемой детали. Так, например, закаленные углеродистые и легированные стали наклёпываются на меньшую глубину по сравнению с малоуглеродистыми, однако величина остаточных напряжений у них значительно выше.
Достигаемый при ППД эффект упрочнения деталей по-разному проявляется при различных видах нагружения. Так, при действии статических нагрузок ППД незначительно повышает механические характеристики детали в целом, особенно при одноосном растяжении. При действии динамических нагрузок ППД снижает ударную вязкость деталей. Поэтому поверхностное упрочнение мелких деталей, работающих при ударных нагрузках, производить не рекомендуется. На крупных деталях ввиду незначительной относительной глубины наклепанного слоя снижение ударной вязкости в результате ППД не сказывается.
Усталостная прочность стали от действия остаточных напряжений, создаваемых в наклепанном слое в процессе ППД, при наличии концентраторов напряжений (галтели, трещины) повышается на 50%, в то время как при наличии остаточных напряжений растяжения снижается на 30%. [9, 51,68].
Положительное влияние остаточных напряжений сжатия на повышение усталостной прочности деталей обусловливается тем, что они нарушают симметрию цикла (при действующем симметричном цикле нагружения), среднее напряжение которого является напряжением сжатия, что приводит к повышению предела выносливости. Предел выносливости деталей, подвергнутых ППД зависит не только от знака и величины остаточных напряжений, но и от эпюры их распределения по глубине детали и сочетания степени наклепа, структуры, глубины, состава и прочности наклепанного слоя с прочностью сердцевины. Установлено, что увеличение усталостной прочности зависит на 30-40% от остаточных сжимающих напряжений и на 60...70% от степени упрочнения пластически деформированного слоя. [11, 52].
Специальные инструменты, устройства, технологические среды
Взаимодействие таких группировок дислокаций с источниками образования дислокаций Франка-Рида приводит к прекращению их действия. Новые дислокации могут быть порождены ими лишь при больших напряжениях от внешних сил.
Микропластическая деформация приводит, кроме того, к образованию вакансий (точечных дефектов), плотность которых в наклепанных металлах увеличивается. Скопление вакансий, в свою очередь, может служить источниками новых дислокаций.
Усиление нарушения строения решетки может заключаться также в образовании микроскопических и субмикроскопических неоднородностей, возникающих в результате дробления исходных зерен при деформации на мелкие участки, в пределах которых решетка сохраняет близкое к нормальному строение. Линейные размеры блоков становятся порядка 1(Г см. вместо 1(Г\ Поскольку границы фрагментов и блоков служат препятствием для сдвиговой деформации, то с увеличением количества фрагментов и блоков соответственно возрастает и число границ, около которых задерживаются дислокации. Увеличение степени разориентировки фрагментов и блоков дополнительно повышает сопротивление границ прохождению через них дислокаций, что способствует росту их плотности и увеличивает сопротивление деформированию. Это является основной причиной упрочнения металлов при пластической деформации.
Помимо границ фрагментов и блоков деформация порождает множество других препятствий движению дислокаций. Так, дислокации, движущиеся по пересекающимся системам плоскостей скольжения, при взаимном пересечении образуют подвижные и неподвижные пороги. Неподвижные пороги создают закрепленные точки (узлы) дислокаций. При прекращении движения дислокаций и по мере их накопления в смещение вовлекаются новые группы плоскостей скольжения, которые при меньшем уровне напряжений не действовали.
По мере уменьшения числа возможных плоскостей скольжения и увеличения плотности рассмотренных выше дефектов строения для продолжения микропластической деформации необходимо увеличить напряжения от внешних сил. Сопротивление деформации при этом увеличивается. Известно, что процесс дробления блоков с усилением микроискажений происходит до определенного предела, когда критическая
плотность дислокаций достигает значений 5-10 ....10 см . При достижении этого значения способность решетки к дальнейшей деформации оказывается исчерпанной, и последующее дробление блоков приводит к возникновению микротрещин и разрушению поверхностного слоя.
При пластической деформации закаленных сталей с мартенситно-аустенитной структурой происходит распад остаточного аустенита и превращение его в мартенсит, сопровождающееся дополнительным повышением твердости сталей. Это явление было исследовано при алмазном выглаживании, дробеструйном наклепе, обкатке шариком и других методах ППД.
Такой характер пластического деформирования имеет место и при виброударной обработке сталей. Известно, что при пластической деформации мартенсита образуются высокодисперсные карбиды, блокирующие сдвиг по плоскостям скольжения и дополнительно упрочняющие металл. Однако это свойственно методам ППД, способным создавать большие удельные давления и высокую локальную температуру, что не характерно для условий виброударной обработки.
Деформирование закаленных шлифованных сталей при виброударной обработке будет сопровождаться изменением характера микро- и макронапряжении в поверхностном слое вследствие неравномерности деформирования отдельных микронеровностей, разности объемов возникающих структур при фазовых превращениях, распада зерен на блоки.
На основании анализа механизма деформации закалённых сталей можно сказать, что при ВиУО упрочнение, в основе которого лежит дислокационный механизм, будет происходить за счет деформации мартенсита, распада остаточного аустенита и его превращения в более прочную структуру «мартенсита деформации». Для достижения таких результатов следует учитывать, что при различных . режимах виброударной обработки силы соударений также различны. Одним из главных условий возможности упрочнения поверхностного слоя закаленных сталей является установление режимов процесса, создающих усилия тах — F[y), способные создавать контактные давления, обеспечивающие пластическую деформацию. Анализ контактных давлений в зоне соударения тел при ВиУО произведен в соответствии с методикой, изложенной в работах А.Н. Динника, СВ. Пинегина и др. [65]. Определение величины контактных давлений соударяющихся тел выполнено на основе уравнений, относящихся к условиям статического сжатия тел, учитывая, что сведения о возможности принятия таких допущений встречаются в работах [65]. В частности, рассмотрен характер контактного взаимодействия тел, и приведено уравнение для определения величины контактных давлений в центре площадки контакта при ВиУО закрепленных деталей:
Исследование параметров взаимодействия частиц обрабатывающей среды с поверхностью детали. Влияние времени обработки, амплитуды и частоты колебаний на микротвердость и шероховатость поверхности (на внутренней и наружной поверхности)
По результатам измерения контролируемых параметров процесса и изменяемых характеристик инструмента определяли или подсчитывали для различных опытов: t; Ra; Ни; donm.
Графоаналитическое сравнение критериев оценки эффективности процесса, конструктивных элементов инструмента и его динамических характеристик проводили по усредненным данным, вычисленным как среднее арифметическое из результатов экспериментов одной серии, полученных в равных условиях.
По результатам строили зависимости установленных критериев от динамических характеристик инструмента. На этой же основе осуществлялась и оптимизация процесса обработки. Установление взаимосвязи параметров процесса и динамических характеристик инструмента произведено на основе многофакторного планирования. Для обработки результатов экспериментов широко использовался вероятностно-статистический метод.
Для получения достоверных результатов исследований определялось необходимое количество наблюдений.
Исходя из поставленных задач, результатов предварительных экспериментов, анализа литературных и производственных данных, выбран репрезентативный метод отбора заранее известных параметров (например, Ra). Количество опытов, повторяемых при постоянных условиях эксперимента, определено по соответствующей методике.
Наибольший разброс результатов предварительных экспериментов отмечен при анализе шероховатости поверхности Ra.
Моделирование технологии обработки внутренней и наружной поверхности длинномерных деталей (на примере лонжерона лопасти несущего винта вертолета) при непрерывном транспортировании обрабатывающей среды.
Для обеспечения заданных прочностных характеристик материала лонжерон подвергается упрочнению в соответствии с техническими требованиями и отраслевой технологической инструкцией.
Экспериментальное исследование рассматриваемой схемы обработки осуществлялось с использованием специального устройства — имитационной модели (рис. 4.2.1). В качестве рабочей среды использованы шары d = 7 мм из закаленной стали ШХ-15. Порядок построения модели: В программе Simul_d.exe построена модель сечения лонжерона в продольном и поперечном направлениях. Задаваясь различными параметрами амплитуды колебаний рабочей среды и ее начальной фазы произведено моделирование системы лонжерона и рабочей среды -стальных шаров в течении трех минут. Затем произведено разбиение всего процесса моделирования на равные этапы и выбран диапазон кадров -интервалов времени, в течении которых происходят колебания системы. В результате с помощью программы Simul_d.exe на каждом задаваемом кадре, получены значения контактных напряжений тк и их распределение по длине на обрабатываемых участках лонжерона в продольном и поперечном сечениях.
На рисунке 4.1.1 — представлено распределение контактных напряжений по длине на первом обрабатываемом участке лонжерона в продольном сечении, где в выбранном диапазоне кадров - интервала времени от 0,0550с. до 0,2191с. наблюдаются различные значения контактных напряжений. Максимальная их величина (125 кПа) отмечается на расстоянии 88,6 мм от начала участка обрабатываемой поверхности лонжерона.
По аналогии построено распределение контактных напряжений ак по длине на втором, третьем и четвертом обрабатываемых участках лонжерона в продольном сечении, а так же их общий вид на всех участках (рисунки 4.1.1.-4.1.5.).
