Введение к работе
Актуальность темы. При современных масштабах производства продукции иностроения одной из проблем, которую необходимо решать в ближайшее время, :ется проблема снижения металлоемкости продукции и экономии энергетических рсов, т.е. развития материалосберегающих и ресурсосберегающих технологий при их [огической_ чистоте. Одним га напра&тений ятя решения этой проблемы является інсификация существующих и создание новых эффективных методов формообразования лий для уменьшения объема обработки резанием с увеличением надежности и овечности изделий, как машиностроительного производства, так и оборудования и рументов в этом производстве.
В связи с постоянным увеличением удельного веса машиностроігтельного ізводства, а, следовательно, и ассортимента деталей машин, проблема увеличения рса работы, износостойкости и прочности, при одновременном уменьшении стоимости, не утратила своего значения и на сегодняшний день. Решение этой ілемьі, как показывает отечественный и зарубежный опыт, связано с разработкой и і рением эффективных и производительных технологических процессов, базирующихся спользовании различных видов энергии: плазмы, лазера, электрического и магнитного й, ультразвуковых колебаний и др. Для создания высокоэффективных технологий ічнения деталей машин актуален поиск новых научно-технических решений, основанных езультатах системного исследования физико-технических процессов с использованием ижений металло- и рентгенографии, спектроскоп и других тонких методов едования, а также на глубоких научных обобщениях с привлечением новейшего матического аппарата и средств ЭВМ.
Однієї из таких решений является широкое использование энергии комплексных развуковых колебаний (УЗК). позволяющих создавать принципиально новые ологии, отличающиеся высокой эффективностью и стабильностью. Исключительная ологическая гибкость комплексных УЗК дает возможность во многих случаях нсифицировать действующие технологические процессы, а также эффективно льзовать их энергию с другими видами энергий различными по своей физической юде, например, световой, электрической и др.
югочисленных работах, посвященных теоретическому и экспериментальному изучению їйствия энергии УЗК различного типа (продольных, крутильных, изгибных и др.) на эхарактерные технологические процессы, доказана эффективность ультразвука. Однако чалу выполнения настоящей работы использование в отечественном и зарубежном ішостроенші энергии комплексных ультразвуковых колебаний в научном и алогическом аспектах не было обеспечено, методика расчета источников комплексных не позволяла оперативно решать штженерные задачи, применяемые источники ольных и крутильных УЗК не обеспечивали синхронного комплексного воздействия на батываемую среду, недостаточно исследовано влияние комплексных УЗК на физико-
механические свойства поверхностного слоя обрабатываемых поликристалличес металлов и на динамику их деформируемости, не исследовано влияние комплекси ультразвукового поля на поведение дислокаций и на формирование поверхностного с заданного качества.
Необходимым условием высокоэффективного использования энергии комплексі УЗК в технологической практике является целенаправленная их трансформация с уче специфики того или иного процесса путем контролируемого воздействия на существенные параметры, характеризующие служебное Назначение изделия. В связи с э-актуально проведение специальных исследований, связанных с целенаправлен* управляемым воздействием трансформируемых УЗК в комплексном знергетичесі процессе электроакустического упрочнения деталей машин с целью увеличения износостойкости и долговечности при одновременном улучшении качества изделиі производительности процесса.
Цель работы: повышение износостойкости и долговечности деталей машин пу использования процесса электроакустического напыления с применением комплекс: энергии электрической искры и неформального акустического поля на основе созда физической модели механизма образования двойного барьера, препятствующего вых дислокаций.
На\чная новизна работы заключается в обобщении теоретических экспериментальных исследований физических процессов и явлений, протекающих действием комплексных УЗК, ответственных за формирование параметров качес поверхностного слоя и производительность в рамках технологического процесса упрочне деталей машин. Научную основу этого процесса составили новые теоретические положе и результаты экспериментальных исследований, наиболее существенные из кото] выносятся на защиту:
-
разработать физическую модель механизма образования двойного бары препятствующего выходу дислокаций на поверхность;
-
исследовать адекватность математического описания механизма взаимодействия мез дислокациями и двойным барьером, препятствующим выходу дислокаций поверхность;
-
создать аппаратный комплекс системы управления процессом электроакустическ напыления;
-
исследовать получаемые структуры посредством металлографического реттеноструктурного анализа и электронной микроскопии;
-
исследовать микротвердость и шероховатость упрочненного слоя, полученн методом электроакустического напыления (ЭЛАН);
'6. провести исследования механических характеристик напыленного слоя и особенно
его изменения в зависимости от режимов обработки; 7. исследовать износостойкость и свойства получаемого покрыли;
разработать пакет программ для обработки получаемых данных о состоянии
нанесенного покрытия;
разработать технологию процесса электроакустического напыления деталей машин.
Основные результаты работы получены путем теоретических и экспериментальных едований. В связи с многообразием связей между комплексными УЗК и процессами и ииями, ответственными за формирование, как структуры технологического процесса, так эаметров качества изделий, в необходимых случаях применялся метод математаческого лирования с использованием возможностей современной вычислительной техники. В лучаях, когда современный уровень развития позволял провести математический анализ ;есса, использовались детерминированные математические модели, основанные на ании явлений в виде причинно-следственного выражения и позволяющие проводить матический эксперимент. При описании влияния изменения параметров комплексных на ход технологического процесса и конечные свойства изделий, когда выражение :й в детерминированной форме практически невозможно, использовался рнетический подход к исследованию процессов с установлением формальных связей на ве математико-статистических моделей, основанных на вероятностном описании літ.
Сочетание детерминированных и статистических математических моделей с жим использованием современных физико-химических методов исследования строения ойств мета.тла послужило одной из основ для разработки нового технологического есса упрочнения деталей машин и металлорежущего инструмента.
Практическая ценность работы состоит в создании базы для решения важной задачи пюстросния по целенаправленному созданию новых высококачественных алогических процессов и интенсификации существующих, на основе использования "ии продольно-крутильных ультразвуковых колебаний. Реализация этой практической їй обеспечена разработкой комплекса новых научно-технических и инженерных :шш:
5азе комплексных, теоретических и экспериментальных исследований разработан новый тологический процесс электроакустического упрочнения деталей машин; работам система управления процессом электроакустического напыления (ЭЛАН) ией машин,
хужены рекомендации по оптимизации акустических и электрических параметров при проакустическом упрочнении деталей машин;
эаботаны оригинальные методики испытания детаїей машин по параметру эсостойкости.
Апробация работы. вные положення работы доклалывашсь на:
V-й международной научно-технической конференции по динамике технологических систем, Ростов-на-Дону, 1997;
Всероссийской конференции студентов и аспирантов по технической кибернетике, радиоэлектроники и системам управления, Таганрог, 1998;
ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава сотрудников и студентов ДГТУ, Ростов-на-Дону, 1996-1998.
Реализация результатов работы заключалась в производственной отработ /технологии и оборудования, широких промышленных испытаниях упрочненных детал машин, создании технической и нормативной документации и оценке ее технологическ эффективности. Отдельные части работы выполнялись в соответствии с тематикой единому заказ-наряду Министерства общего и среднего специального образования РФ 1996 году «Дискретное управление износостойкостью режущего инструмента автоматизированном производстве», в 1997 году «Комплексная разработка процес дискретного управления износостойкостью режущего инструмента и технолог многофункциональной диагностики металлообработки в автоматизированы! производстве». Результаты работы приняты к внедрению на АО «Строймаш».
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 7 печатні работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общ выводов по работе, списка использованной литературы, приложений. Диссертация изложена 242 страницах, содержит 65 рисунков и 28 таблиц, список литературы из 117 источнике 19 приложений.