авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ »«¬–“» ¬—–  ...»

-- [ Страница 2 ] --

казывает, что из двух сравниваемых факторов, Таким образом, выбор переднего угла ин влияющих на интенсивность износа в условиях струмента для обработки в условиях неустой превалирования адгезионно-усталостного ме- чивого стружкообразования, характерного для ханизма, величина циклов колебаний зоны резания труднообрабатываемых материалов, стружкообразования является более значимым должен в значительной степени зависеть от фактором, чем время резания. Если уменьше- марки твердого сплава. Следует отметить, что в ние с +12о до –12о у резцов из Т15К6 привело справочниках по металлообработке этот фактор к увеличению стойкости T в 1,6 раза, то отли- практически не учитывается.

чие соответствующих величин Nц оказалось на Кроме того, путем уменьшения частоты не грани статистической ошибки (в 1,07 раза) – устойчивости стружкообразования (в рассмат резцы затупились после приблизительно оди- риваемом случае – за счет уменьшения перед накового числа циклов колебаний зоны струж- него угла ) можно добиться увеличения стой кообразования, совершившихся с начала реза- кости инструмента в условиях преобладания ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ адгезионно-усталостного износа (для более 2. Липатов, А. А. Влияние неустойчивости стружко образования на изнашивание твердосплавного инструмен хрупких твердых сплавов;

при меньших скоро та при резании аустенитной стали / А. А. Липатов // стях резания). СТИН. –2008. – № 6. – С.17–19.

3. Липатов, А. А. Связь адгезионно-усталостной со БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ставляющей механизма износа с неустойчивостью струж кообразования при резании аустенитной стали / А. А. Ли 1. Талантов, Н. В. Физические основы процесса реза патов // Известия Волгоградского государственного тех ния, изнашивания и разрушения инструмента / Н. В. Та нического университета: межвуз. сб. науч. ст. (Сер. Про лантов. – М.: Машиностроение, 1992. – 240 с.

грессивные технологии в машиностроении. Вып. 3). – Волгоград, 2007. – № 4(30). – С.51–52.

УДК 621. Матлин М.М. (д-р техн. наук, профессор), Стариков А.А.

КОНТАКТНАЯ ВЫНОСЛИВОСТЬ ПРИ НАЧАЛЬНОМ КОНТАКТЕ ПО ЛИНИИ Волгоградский государственный технический университет E-mail: detmash@vstu.ru В настоящей работе приведен обзор исследований предела контактной выносливости от твердости.

Авторами предложена собственная зависимость, применимая в широком диапазоне твердостей.

Ключевые слова: линейный контакт, предел контактной выносливости, пластическая твердость.

This study represents the overview of researches in the sphere of contact fatigue depending on hardness.

The authors suggest their own dependency applied in the wide range of hardness.

Keywords: Linear contact, contact fatigue limit, plastic hardness.

HG 0,35HB 40 ед. HB.

Силовое контактное взаимодействие твер- (1) дых тел может вызывать различные виды раз В работе [2] значения HG при контакте по рушений рабочих поверхностей: усталостное линии стальных деталей (закаленных на высо выкрашивание, коррозия, фреттинг-коррозия и кую твердость) можно определить по формуле:

т.д. Как правило, разрушение работающего уз HG 0,25 0,2885HV, ла происходит после постепенного развития (2) какого-либо повреждения. Следует отметить, где HV - число твердости по Виккерсу, что для деталей, работающих в закрытых кор При проектировании зубчатых передач, пусах и в условиях хорошей смазки, наиболее расчет по контактным напряжениям может опасным является контактное выкрашивание – проводиться согласно [3].

процесс накопления повреждений и развития По данным немецкой фирмы СКФ [4], разрушений контактных поверхностей под дей напряжение, соответствующее пределу кон ствием переменных контактных напряжений, тактной выносливости для роликовых подшип вызывающих образование трещин и ямок вы ников, равно HG 815...1019 МПа (при крашивания.

Как известно, сопротивление контактной твердости подшипников 62-64 HRCэ).

усталости деталей машин зависит от условий Исследованию усталостной прочности нагружения, химического состава стали, техно- твердых тел посвящена работа [5], в которой логии изготовления. Одним из основных фак- задача ставится связать предел контактной вы тором, влияющих на контактную усталость, носливости не только с твердостью, но и учесть материала является его твердость. В практиче- базовое число циклов. Прогнозирование преде ском плане, проводимые исследования касают- ла контактной выносливости сводится к следу ся широкого спектра деталей, в которых перво- ющим зависимостям, справедливым при начальный контакт происходит по линии: зуб- HB450 и HRCэ чатые передачи, роликовые подшипники каче- HG 2,9392HB, (3) ния и т.д.

Так в работе [1] установлена линейная зави HG 15 30HRCэ. (4) симость между пределом контактной выносли вости HG и твердостью по Бринеллю HB:

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Как показано выше, существует несколько На основании вышесказанного построим решений по определению предела контактной аппроксимирующую кривую зависимости пре выносливости от твердости, применимых для дела контактной выносливости от твердости конкретных случаев. Поэтому имеет смысл ис- (рис. 1).

пользовать число твердости в самом широком На взгляд авторов, наиболее адекватно (ко диапазоне. Таким числом твердости может по- эффициент достоверности аппроксимации служить пластическая твердость [6]. Перевод R 2 0,99 ) кривую описывает следующая за представленных чисел твердости в твердость висимость по Дрозду осуществим, используя зависимости HG 1,416НД 0,7547. (5) [7].

HG, MPa 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 HD, MPa Рис. 1 Зависимость предела контактной выносливости от пластической твердости: - нормализация [3];

- объем ная закалка [3];

– цементация и закалка [3];

– поверхностная закалка ТВЧ, сквозная закалка ТВЧ [3];

– по форму ле (2);

– данные фирмы СКФ;

– по формуле (3);

пунктирные линии – по формуле (4);

сплошная линия – по формуле (5).

Используя зависимость (5), можно ре- 3. Чернавский, С.А. Проектирование механических передач. Учебно-справочное пособие для вузов / С.А.

шить ряд инженерных задач: определять Чернавский, Г.А. Снесарев, Б.С. Козинцев и др. М.:

предел контактной выносливости при Машиностроение, 1984. - 560 с.

начальном контакте по линии деталей;

опре- 4. Макарчук, В.В. Разработка методов расчета и делять долговечность роликовых подшипни- проектирования высокоскоростных межевальных ро ликовых подшипников. Автореф. дис. канд. техн. наук / ков качения;

производить расчет по контакт В.В. Макарчук. Самара, 2009. - 20 с.

ным напряжениям зубчатых передач и т.д. 5. Фирсов, В.Т. Прогнозирование контактно усталостной прочности сталей различной твердости / БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК В.Т. Фирсов, А.В. Ширяев // Вестник машиностроения, 1. Трубин, Г.К. Контактная усталость материалов 1989. - №5. - С. 14-15.

для зубчатых колес. / Г.К. Трубин. - М.: Машгиз, 1962. 6. ГОСТ 18835-73. Металлы. Метод измерения 404 с.

пластической твердости. – Введ. 01.01.74. - М.: Изд-во 2. Сахонько, И.М. Контактная выносливость зака стандартов, 1974. - 15 с.

ленной стали в зависимости от геометрических па 7. Матлин, М. М. Закономерности упругопластиче раметров соприкасающихся тел / И.М. Сахонько ского контакта в задачах поверхностного пластическо Контактная прочность машиностроительных материа го упрочнения / М.М. Матлин, С.Л. Лебский, А.И. Моз лов. М.: Наука, 1964. - С. 52-59.

гунова. - М.: Машиностроение-1, 2007. - 219 с.

УДК 629.114. Морозов А.В., Носенко В.А.

ПОВЫШЕНИЕ НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ ПЛАНЕТАРНЫХ ПЕРЕДАЧ ТИПА 2Н-К ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ОАО «Волжский подшипниковый завод», ВПИ (филиал) ГОУ ВПО «ВолгГТУ»

E-mail: vpi@volpi.ru Рассмотрены вопросы компенсации погрешностей изготовления и сборки планетарных передач за счт снижения влияния избыточных связей механизма путм повышения податливости звеньев планетарного ряда, в частности опор сателлитов.

Ключевые слова: Зубчатые передачи, планетарные передачи, погрешности изготовления.

Questions of indemnification of errors of manufacturing and assembly of planetary transfers due to de crease in influence of superfluous communications of the mechanism by increase of a pliability of parts planetary of some, in particular support of satellites are considered.

Keywords: Tooth gearings, planetary transfers, errors of manufacturing.

отрезком OhOgi и плоскостью YZ и углом i Известно, что зубчатым передачам свой ственна повышенная чувствительность к по- между сателлитами (рис.).

грешностям изготовления комплектующих и На основании решения стереометрической сборки. Поэтому некорректная оценка данного задачи выражения для определения координи фактора приводит к повышенной концентрации рующего угла 0а, перекоса fx и непараллельно нагрузки в зацеплениях сателлитов с централь- сти fy осей сателлитов и центральных колс ными колсами и, как следствие, к преждевре- запишутся следующим образом Rcos hyz0 cos( h i ) y h0 y a менному выходу из строя узла по причине раз 0 arctg рушения опор качения сателлитов и питтинга Rcos hyz0sin( h i ) x h0 x a боковых поверхностей зубьев шестерен плане тарного ряда. Повышенная чувствительность к (1) погрешностям изготовления и сборки плане- fy=A(tggixz0 cos0 – tggiyz0 sin0 + tgayz0 sin0 + тарной передачи обусловлена наличием избы- tgaxz0 cos0) (2) точных связей или статической неопределимо- fx=A(tggixz0 sin0 + tggiyz0 cos0 + tgaxz0 sin0 – стью этих механизмов [1]. Основными погреш- tgayz0 cos0), (3) ностями, влияющими на равномерность рас- где А – ширина зубчатого венца сателлита.

пределения нагрузки в зацеплениях планетар- Перекос fо и непараллельность fоn образу ных передач типа 2Н-К, являются перекос fо и ющих зубьев шестерен, отсчитываемые по ка непараллельность fоn образующих зубьев ше- сательной и по нормали к боковым поверхно стерен, зависящие от перекоса fx и непарал- стям зубьев соответственно, при угле зацепле лельности fy осей сателлитов и центральных ния w определяются следующими выражени колс, которые регламентируются ГОСТ 1643. ями:

Перекосы fxа, fxb и непараллельности fyа, fyb fо =fy cosw + fx sinw;

fоn =fy sinw + fx cosw. (4) осей солнечной и коронной шестерен с осями Из выражений (2) – (4) видно, что функции сателлитов будут определяться углами axz0, перекосов, непараллельностей осей и образую ayz0, hxz0, hyz0, bxz0, byz0, между осью Z и про- щих зубьев являются периодическими. Анализ екциями осей Za, Zh, Zb на плоскости XZ, YZ показывает, что за один оборот водила они мо соответственно, координирующими углами 0а, гут принимать как положительные, так и отри 0b между векторами межосевого расстояния цательные значения. При этом максимальные Awа=OaOgi, Awb=ObOgi и плоскостью YZ, углами значения амплитуд указанных погрешностей gixz, giyz между осью Z и проекциями осей Zgi будут равны в разных фазах угла поворота во на плоскости XZ, YZ соответственно, образо- дила h. Периодичность функций (4) говорит о ванных при перекосе, непараллельности и сме- постоянном перераспределении нагрузок по щении неподвижных осей солнечной шестерни длине контактных линий зубчатых зацеплений Za, коронной шестерни Zb и водила Zh, относи- передачи, что при завышенных значениях не тельно исходной неподвижной декартовой си- параллельности образующих зубьев и статиче стемы координат XYZ, а также осей сателлитов ской неопределимости механизма будет вызы Zgi относительно оси водила, углом h между вать значительные концентрации нагрузок зубьев.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Y Y Yh,gi Yh,gi hyz Zgi Ogi giyz Ogi h Zgi Ya Rb T Ya i Oh Oh yh0 O Zh O ya0 X O1 Oa O Xa Oa ayz zh 0 xh Za xa za0,gi azx0 gizx hzx Za Zh Zgi Xgi Xa za,g Xh zh X Рис. 1. Схема расположения сателлитов и центральных колс Например, у планетарных механизмов по- лс сделать плавающим, но в большинстве слу ворота сельскохозяйственных тракторов, вы- чаев из-за ограниченных габаритов сателлитно полненных по схеме 2H-K, значения непарал- го узла разместить сферическую опору доста лельностей осей солнечной шестерни и сател- точной грузоподъмности и по соображениям литов при имеющемся сочетании полей допус- прочности обода сателлита не удатся.

ков в 4-14 раз превосходят норм установленных В таких случаях наиболее приемлемым ва ГОСТ 1643, что является причиной их прежде- риантом компенсации погрешностей изготов временного выхода из строя, а характер разру- ления, не требующим изменения унификации шения зубьев шестерен и опор качения сател- узла, представляется повышение податливости литов [2] подтверждает вышеизложенное по- звеньев планетарного ряда, в частности, опор ложение о периодичности перераспределения сателлитов [1].

нагрузок. Такой вариант не избавляет механизм от Сегодня требованиям наджности и долго- избыточных связей, но за счт замены некото вечности наиболее полно удовлетворяют ста- рых из них на упругие можно добиться значи тически определимые планетарные передачи, тельного повышения нагрузочной способности лишнные кинематических избыточных связей, в существующих планетарных передачах без в которых компенсируются погрешности изго- существенных затрат на внедрение модернизи товления, что благоприятно сказывается на ха- рованных конструкций.

рактер распределения нагрузки в зацеплениях При ориентировочном проектном расчте сателлитов с центральными колсами и между величины податливости или радиальной жст сателлитов. Однако в существующих кон- кости упругого соединения обода сателлита с струкциях серийно выпускаемых машин доста- его осью необходимо определить величину точно трудно в тех же габаритах реализовать максимально возможной суммарной деформа статически определимую планетарную переда- ции упругого элемента, приведнной к теоре чу. Например, для передачи типа 2Н-К тракто- тической окружности расположения центров ров потребовалось бы сателлиты установить на сателлитов по следующей формуле сферические опоры, а одно из центральных ко ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ =eaj+ebj+gj+dj+Sj+aj+bj+(a-g)j+(f-b)j Минимально допустимую радиальную жсткость упругого элемента находят из сле +Fa+Fb+fya+fyb, дующего выражения где eaj, ebj – зазоры-натяги в зацеплениях 8 Tmax cos wt, центральных колс внешнего и внутреннего Cmin ус зацепления от смещения осей их опор, образо- d wt ванных в результате погрешностей изготовле где Тmax – максимальный крутящий момент ния;

gj – зазор-натяг, образованный от смеще на одном из центральных колс;

dwt – диаметр ния отверстия под ось сателлита щеке водила;

начальной окружности центрального колеса;

dj – зазор-натяг, образованный за счт разницы wt – угол зацепления.

зазора в подшипнике сателлита j и среднего Таким образом, при конструировании пла зазора по всем подшипникам сателлитов плане нетарных передач особое внимание следует тарного ряда;

Sj – зазор-натяг от разности тол уделять части анализа взаимных положений щины зуба по дуге делительной окружности Sj осей сателлитов с центральными колсами, и средней толщины зубьев по всем сателлитам стремясь добиться наименьших их значений, а планетарного ряда Sср;

aj, bj – кинематические в выбора материала упругих элементов учиты погрешности центральных колс внешнего и вать тот факт, что наряду с заданной податли внутреннего зацепления;

(a-g)j, (f-b)j – кинема- востью данный материал должен обладать тические погрешности в зацеплениях сателлита стойкостью к агрессивным средам и малой чув с центральными колсами внешнего и внутрен- ствительностью к знакопеременным нагрузкам.

него зацепления;

Fa, Fb – допуски на погреш ность изготовления зубьев солнечной и корон- БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ной шестерен соответственно;

fya, fyb – до- 1. Решетов Л.Н. Самоустанавливающиеся механизмы:

пуски на непараллельности осей зубьев сол- Справочник. – 2-е изд. –М.:Машиностроение, 1985. – с.

нечной и коронной шестерен соответственно.

2. Берестнев О.В. Самоустанавливающиеся зубчатые колса. – Минск.: Наука и техника, 1983. – 257 с.

УДК 531. Нгуен Ши Тоан, Воронцова А.Н. (к-т техн. наук, доцент), Кожевникова А.А.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЯВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ ДЕТАЛИ «КРЫШКА КОРЕННОГО ПОДШИПНИКА ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ»

В статье приведены результаты корреляционного анализа при исследовании явления технологиче ской наследственности точности механической обработки крышки коренного подшипника.

Ключевые слова: Влияние технологической наследственности на точность механической обработки.

This article presents the results of correlation analysis in the study of the phenomenon of technological he redity precision machining of basic bearing caps.

Keywords: Influence of technological heredity on the precision of machining.

Как известно, технологической наслед- основной поверхности с линейным размером ственностью называется явление перенесения 225n6( 0,,060 ) не обеспечивается. Разработан 0 на готовое изделие в процессе его обработки ный в производственном объединении техноло погрешностей, механических и физико гический процесс предусматривает получение механических свойств исходной заготовки или заданного размера за три операции: черновое свойств и погрешностей, сформировавшихся у протягивание с размером 227h11, чистовое про заготовки на отдельных этапах изготовления тягивание с размером 226h9 и шлифование с изделия.

размером 225n6, но назначенные размеры не В качестве объекта исследования была вы выдерживаются при обработке.

брана деталь «Крышка коренного подшипника В качестве теоретической основы исполь двигателей внутреннего сгорания». Эта деталь зовались статистические методы, для чего ис традиционно считается узким местом произ следовались результаты обработки по всем водства, и заданное в документации качество ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ трем операциям технологического процесса. При проведении подобных исследований, Были отобраны три выборки по 25 деталей. как правило, решаются две основные задачи:

Каждая выборка была сделана из одной запус- первая – установить форму корреляционной каемой партии изделий, промежуток между из- связи, вторая – оценить тесноту (силу) этой готовлением партий составлял по два и более связи. Для решения этих задач, были отобраны месяца. Все выборки были проверены на отсут- пять случайных заготовок из поступившей на ствие грубых ошибок (промахов) и предвзято- обработку партии. Они были пронумерованы и сти отбора деталей. Дисперсионный анализ по- поступали на обработку в последовательности казал, что систематическое расхождение между нумерации. В условиях действующего произ выборками отсутствует, то есть все обработан- водства очень трудно проследить весь техноло ные детали принадлежат одной генеральной гический маршрут конкретной детали, этим совокупности. объясняется малый объем выборки. Получен Результаты обработки опытных данных ные данные приведены в таблице 1.

показали, что только 21,7% деталей укладыва- Из анализа справочных данных, можно лись в поле допуска после шлифовальной опе- предположить, что влияние твердости на точ рации, 70,2% составлял исправимый брак, ность обработки имеет прямолинейную зави остальные детали изготавливались с неиспра- симость. Приняв это предположение за основу, вимым браком. В качестве одной из причин можно записать выборочное уравнение прямой такого несоответствия, была высказана гипоте- линии регрессии:

Y.x b, за о технологическом наследовании готовой (1) деталью колебаний твердости исходных заго где Y- искомый линейный размер, мм, товок. Для проверки гипотезы проводился кор - выборочный коэффициент регрессии, реляционный анализ выявления влияния твер x- твердость заготовки (результаты испытаний), дости заготовки на точность обработки детали.

b- параметр регрессии.

Таблица Исходные данные Линейные размеры на операциях обработки, y i, мм Твер Отделоч дость заго Черновое Чистовое Черновое Заготовка ное шлифова товки, x i, НВ протягивание протягивание шлифование ние 170 238,00 228,90 226,85 225,095 225, 197 235,50 228,95 226,75 225,005 225, 207 237,25 229,25 226,90 225,020 225, 187 235,05 229,10 226,95 225,030 225, 212 236,75 229,20 226,85 225,040 225, Используя метод наименьших квадратов и грессии можно представить в виде:

n xy x. y ;

проведя соответствующие преобразования, n x 2 x значения искомых параметров уравнения ре- x. y x. xy В результате обработки данных, были по b луче (2) n x x ны уравнения регрессий.

Таблица 2.

Уравнения регрессий Yi yi Технологическая операция Управление регрессии Черновое протягивание Y= 0,00725x + 227,66875 0, Чистовое протягивание Y= 0,000337x + 226,9257 0, Черновое шлифование Y= -0,00116x + 225,2563 0, Отделочное шлифование Y= -0,00183x + 225,3876 0, ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Как видно из таблиц, рассчитанные значе- го протягивания – 0,8;

для чистового протяги ния У хорошо согласуются с опытными значе- вания – 0,076;

для чернового шлифования – ниями у, что говорит о подтверждении гипоте- 0,833;

для отделочного шлифования – 0,211.

зы о прямолинейной связи твердости исходных Для заданного объема выборки при вероятно заготовок и точности обработки. Тесноту этой сти связи можно проверить с помощью коэффици- Р = 0,95, табличное значение коэффициента ента корреляции: корреляции равно 0,754.

n Выводы: Исследование показало наличие xy n x y xy корреляционной зависимости между твердо ;

(3) n x y стью заготовки и точностью обработки детали.

Наибольшая зависимость наблюдается при где x, y - выборочные средние квадратиче черновом протягивании и шлифовании.

ские отклонения признаков X и Y, n xy -частота наблюдавшейся пары вариант (x,y), БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК:

1. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математи n - объем выборки (сумма всех частот), ческая статистика: Учебное пособие для вузов. М.: Высш.

x, y - выборочные средние. шк., 1972. – 368.

2. Теория статистики. Под ред. Р.А. Шмойловой.

В результате проведенных расчетов полу – 557.

М.: Финансы и статистика, 2001.

чены коэффициенты корреляции: для черново УДК 621. Носенко Н. В., Шумячер В. М., Надеева И. В.

ВЛИЯНИЕ ФЛЮОРИТА НА СВОЙСТВА КЕРАМИЧЕСКОЙ СВЯЗКИ ДЛЯ ИНСТРУМЕНТА ИЗ КАРБИДА КРЕМНИЯ ВИСТех (филиал) ВолГАСУ Показано влияние флюорита на форму и состояние образцов керамической связки состава шпат глина-борное стекло после обжига при различной температуре.

Ключевые слова: Керамическая связка, карбид кремния, температура обжига.

Influence of fluorite on the form and condition of samples of ceramic sheaf of structure spar-clay-boric is shown has flown down after roasting at various temperature.

Keywords: Ceramic sheaf, silicon carbide, roasting temperature.

Абразивные инструменты из карбида крем- Связка К3 при температуре обжига 1250 °С ния изготавливаются на спекающихся связках. спекается (табл. 1). Образец представляет собой Расплавляющиеся частично спекающиеся связ- плотную фарфоровидную керамику (Ф) и со ки по своему составу и состоянию, приобрета- храняет цилиндрическую форму (Ц). Образец емому после обжига, близки к фарфору. Это улучшенной серийной связки К10 при темпера определяет еще одно их название – фарфоро- туре обжига начинает остекловываться, фарфо видные. В качестве базовой связки для кругов ровидный цилиндр как бы покрывается глазу из карбида кремния принята серийная связка рью – глазуруется (Г). В результате оплавления К3 и улучшенная связка К10. Из связок К3 и первоначальная цилиндрическая форма образца К10 были изготовлены цилиндрические образ- начинает терять очертания цилиндра или де цы диаметром 15 мм и высотой 15 мм. Иссле- формируется (Д). При добавлении в состав дование плавкости композиции "глина - поле- связки 10% флюорита образец расплавляется, вой шпат - плавни" осуществляли путем визу- образуя фарфоровидную каплю (К), средняя альной оценки состояния образца после обжи- растекаемость которой достигает 120%. По га. верхность капли покрыта глазурью.

.

Таблица Состав связок, форма и состояние образцов после обжига при 1100 °С ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Шпат Глина Фритта Флюорит Связка Форма Состояние z1, % z2, % z3, % z4, % Ц Ф 1* 70 30 - ЦД ФГ 2* 55 25 20 К ФГ 3* 49,5 22,5 18 Ц Ф 4 62,4 15,6 18,0 Ц Ф 5 55,3 18,4 22,2 Ц Ф 6 48,5 18,9 28,6 Ц Ф 7 43,3 20,5 32,2 Ц ФГ 8 59,8 15,0 17,2 Ц ФГ 9 53,0 17,7 21,3 Ц ФГ 10 46,5 18,1 27,4 Ц ФГ 11 41,5 19,7 30,8 ЦДС ФГ 12 57,2 14,3 16,5 ЦД ФГ 13 50,7 16,9 20,4 ЦД ФГ 14 44,4 17,3 26,3 ЦД ФГ 15 39,7 18,9 29,4 *Температура обжига 1250 °С.

Таким образом, введение 10% флюорита в полевого шпата z1, глины z2 и борного стекла серийную связку К10 вызывает почти полное е z3 удовлетворяют условию х1 + х2 + х3 =100%, расплавление и фактически превращает спека- полученные результаты представлены на кон ющуюся связку в плавящуюся. Изменение центрационном треугольнике Гиббса в виде плавкости связки позволяет снизить температу- изолиний огнеупорности (рис.). Концентрации, ру обжига. расположенные на изолинии Т=1180 °С приня Для определения оптимального исходного ты в качестве исходных для исследования вли содержания компонентов керамической связки яния флюорита на состояние связки. При выбо воспользуемся данными работы [1]. Авторами ре концентраций учитывали требования, реко определена температура огнеупорности T ке- мендованные в работе [2], ограничивающие рамических связок системы глина-полевой минимальное содержание полевого шпата и шпат-борное стекло. Эксперименты выполнены глины:

методом дробных реплик. К сожалению, ре- х140%;

х215%. (2) грессионные модели огнеупорности в работе Исходные концентрации компонентов при [1] не приведены. Но имеющиеся эксперимен- ведены в табл. 2. Они получены делением изо тальные данные позволяют воспроизвести ли- линии Т=1180 °С (рис. 1) на три приблизитель нейную корреляционную модель, построенную но равные части. Составы 3 и 4 по содержанию по дробной полуреплике 23-1: борного стекла находится за пределами области Т = 1202 – 32,5Z1 + 37,5Z2 – 27,5Z3 модели (1), но обеспечивают принятую термо (1) где Z1, Z2, Z3 – приведенные факторы, опреде- стойкость связки и соответствуют требованиям ляющие содержание соответственно полевого (2).

шпата, глины и борного стекла.

Используя зависимость (1), рассмотрены возможные варианты составов связки, обеспе чивающие одинаковые значения огнеупорно сти. В качестве базовых температур выбраны 1300 °С и 1180 °С. Первая температура близка к среднему максимальному значению огне упорности в рассматриваемой области концен траций, вторая – к среднему значению огне упорности, при котором получена наибольшая твердость абразивного инструмента.

Поскольку рассматривая система является трехкомпонентной и массовые концентрации ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ собой спекшуюся керамику, имеющую фарфо ровидный оттенок, в ряде случаев слабовыра женный. При увеличении концентрации флюо рита до 8% образцы сохраняют цилиндриче скую форму, представляют собой плотную спекшуюся фарфоровидную керамику, поверх ность которой покрыта глазурью. У рецепта 8, содержащего наибольшее количество полевого шпата, один из трех образцов в результате оплавления немного осел, т.е. деформировался (Д). В целом по внешнему виду образцы с со держанием 8% флюорита соответствуют состо янию образцов на серийной связке К10 при температуре обжига 1250 °С. С увеличением содержания флюорита до 12% форма цилиндра Рис.1. Изолинии огнеупорности керамической связки в результате оплавления изменилась еще боль системы шпат-глина-борное стекло ше, особенно сильная деформация образца (ДС) происходит для состава 12.

Таблица 2.

Основываясь на полученных результатах, Исходные составы связок можно сделать заключение, что для составов Шпат Глина Стекло Связка – 7 температура обжига 1100 °С является суще х1 х2 х ственно заниженной. Для составов 12 – 15 тем 1 0,65 0,16 0, пературу обжига можно снизить, особенно для 2 0,58 0,19 0, состава 12. Для составов 8 – 11 температура 3 0,51 0,20 0, обжига близка к оптимальной.

4 0,45 0,22 0, БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Копатилов В.И., Федотова С.М. Применение Новую экспериментальную связку получали многофакторного планирования при определении рацио из исходных, введением в них флюорита в ко- нального состава керамической связки и расчета рецепту личестве 4, 8 и 12 %. Добавление флюорита ры формовочных абразивных масс// Абразивы, 1974. – №1. – С. 1 – 5.

изменяет концентрации шпата, глины и стекла, 2. Шелачева Е.Г., Федотова С.М., Ройтштейн Г.Ш.

значения которых пересчитаны с учетом введе Оптимизация состава керамических связок. Абразивы, ния флюорита и приведены в табл. 1. 1974. №10. – С. 8 – 14.

С добавлением 4% флюорита образец со храняет цилиндрическую форму и представляет УДК 621. Носенко В. А. (д-р техн. наук, профессор), Белухин Р. А. (д-р техн. наук) ВЫСОТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ШЕРОХОВАТОСТИ ПРИ ШЛИФОВАНИИ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ ВЫСОКОСТРУКТУРНЫМ КРУГОМ ВПИ (филиал) ГОУ ВПО «ВолгГТУ»

E-mail: nosenk@volpi.ru Исследовано влияние тврдости и структуры абразивного инструмента на среднее арифметическое и дисперсию высотных параметров шероховатости обработанной поверхности при шлифовании нержавеющей стали на различных глубинах.

Ключевые слова: Глубина шлифования, нержавеющая сталь, шероховатость, высотные параметры, износ инструмента, твердость, структура.

Shown influence of hardness and structure of the abrasive tool at the arithmetic means and at the variances of the high-rise parametres of a roughness of the machined surface in grinding of stainless steel at differ ent depths.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Keywords: The depth of grinding, stainles steel, roughness of the machined surface, tool wear, hardness, struc ture.

Шероховатость обработанной поверхности ховатости снижаются. Структура круга на ока относится к числу важнейших показателей зывает значимого влияния на дисперсию. Вы процесса обработки. Поэтому их исследованию сотные параметры шероховатости с увеличени уделяется большое внимание [1, 2]. Тем не ме- ем твердости круга на степень от K до L сни нее, влияние структуры абразивного инстру- жаются в среднем в 1,29±0,03 раза. Параметры мента на формирование высотных параметров Rа и Rq уменьшаются на 32 %, а Rz и Rmax на ( исследовано недостаточно. Особую актуаль- – 28) %. Повышение номера структуры с 7 до ность данные исследования приобретают в свя- 10 дает небольшое, но значимое увеличение зи с освоением на ОАО «Волжский абразивный высотных параметров шероховатости в среднем завод» производства нового высокоструктурно- на 6%±1%.

го инструмента, с использованием которого и С увеличением глубины от 10 до выполнена данная работа. мкм/ход или в 1,5 раза износ высокоструктур Из трех основных групп параметров шеро- ного круга возрастает в 1,7 раза, базового – в ховатости поверхности, представленных в 2,0 и твердого – в 2,3 раза. В результате, при ГОСТ 25142-82, наибольшее распространение шлифовании на глубине 15 мкм/ход снижаются получили высотные параметры, из которых вы- различия по износу между базовым и твердым браны четыре: среднее арифметическое Ra и кругами почти в два раза с 30 до 16 %. Умень среднее квадратическое Rq отклонение профи- шение износа высокоструктурного инструмента ля, высота неровностей профиля по 10 точкам по сравнению с базовым достигает 12 %. Износ Rz и наибольшая высота Rmax. твердого и высокоструктурного кругов почти Эксперименты выполнены при врезном одинаков.

шлифовании нержавеющей стали 12Х18Н10Т Приблизительно в такой же закономерности (HB 174 – 177) на плоскошлифовальном станке изменяются статистические параметры шеро мод. 3Г71 кругами следующих характеристик: ховатости обработанной поверхности.

25AF90K7V (базовый K7), 25AF90L7V (твердый В наибольшей степени с увеличением глу L7), 25AF90K10V (высокоструктурный K10). бины возрастают дисперсии и средние арифме Режимы шлифования: скорость круга – 35 м/с;

тические значения параметров для твердого скорость подачи стола – 12 м/мин;

глубина круга. Дисперсии для базового и высокострук шлифования t – 10, 15 и 20 мкм/ход;

припуск – турного кругов возрастают в меньшей и при 0,8 мм. В качестве СОЖ использовали 3 % вод- близительно равной степени. Средние арифме ный раствор эмульсола «Авазол». Параметры тические значения параметров шероховатости шероховатости измеряли в конце опыта прибо- высокоструктурного круга возрастают менее ром «Сейтроник ПШ8-3» в 20 сечениях по интенсивно, чем базового. У базового и твердо длине шлифованной поверхности (база 2,5 мм). го кругов с увеличением глубины в большей Размер обработанной поверхности 10010 мм. степени растут Ra и Rq, в меньшей – Rz и Rmax.

При троекратном повторении каждого опыта При шлифовании высокоструктурным кругом степень свободы выборки измерений равна 59. все высотные параметры с увеличением глуби В связи с достаточно большим количеством ны растут приблизительно в равной степени измерений исследовали дисперсию и среднее Поэтому при шлифовании на глубине арифметическое значение высотных парамет- мкм/ход наблюдается тенденция к увеличению ров шероховатости (рис.1). Дисперсии сравни- дисперсий параметров шероховатости при вали по критерию Фишера и Кочрена. Средние шлифовании твердым кругом по сравнению с арифметические значения анализировали мето- базовым, в частности установлен значимый дом дисперсионного анализа. рост дисперсий параметров Rmax и Rz. Между В результате проведенных исследований дисперсиями параметров высокоструктурного установлено, что при шлифовании на глубине круга и остальными значимого отличия не 10 мкм/ход с увеличением твердости круга на установлено.

степень от K к L дисперсии параметров шеро ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Рис.1. Изменение дисперсий S2(Ra), S2(Rq) (а), S2(Rz), S2(Rmax) (б) и средних значений Ra, Rq (в), Rz, Rmax (г) в зависи мости от t: – K7;

– L7;

– K Закономерность изменения средних ариф- глубин так же согласуется с износом кругов. В метических значений при шлифовании на глу- наибольшей степени растут дисперсии и сред бине 15 мкм/ход изменяется в плане снижения ние арифметические значения шероховатости различий между кругами по сравнению с 10 для кругов K7 и L7, в меньшей степени для мкм/ход. Различия между базовым и твердым круга K10. Изменение дисперсий для круга K кругом по высотным параметрам шероховато- можно считать не значимым.

сти снижаются до 16 %. Шероховатость при В результате при шлифовании на глубине шлифовании высокоструктурным кругом в це- 20 мкм/ход наибольшие дисперсии и средние лом становится ниже, чем базовым и по пара- арифметические значения высотных парамет метрам Ra и Rq находится на уровне твердого ров шероховатости получены на круге K7. С круга. увеличением твердости на одну степень и С увеличением глубины от 15 до 20 структуры на три номера дисперсии и средние мкм/ход наиболее интенсивно возрастает износ значения параметров шероховатости снижают базового и твердого кругов. По-прежнему в ся. Твердость оказывает большее влияние на меньшей степени увеличивается износ высо- шероховатость, чем структура.

коструктурного круга. В результате соотноше ние в износе базового и твердого кругов с уве личением глубины почти не изменяется, а раз личие между ними и высокоструктурным кру- БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК гом возрастает в пользу последнего. Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя де 1.

Изменение дисперсий и средних значений талей машин. – М.: Машиностроение, 2000. – 320 с.

параметров шероховатости в данном интервале ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Суслов А. Г., Горленко О. А. Эксперименталь- Гмурман, В.Е. Теория вероятностей и матема 2. 3.

но-статистический метод обеспечения качества поверхно- тическая статистика. – М.: Высш. шк., 2006. – 479 с.

стей деталей машин. - М.: Машиностроение-1 2003. – с.

УДК 621. Плотников А.Л. (д-р техн. наук, профессор), Полянчикова М.Ю.

АНАЛИЗ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЖУЩИХ ЗЕРЕН ПО РАЗМЕРАМ В СОВРЕМЕННОМ АБРА ЗИВНОМ ИНСТРУМЕНТЕ Волгоградский государственный технический университет E-mail: techmash@vstu.tu В статье приведен результат анализа данных ГОСТ о распределении режущих зерен по размерам в объеме абразивного инструмента. На основании приведенных данных сделан вывод о том, что применение стандартного абразивного инструмента для финишной обработки отверстий высоко ответственых деталей не позволяет избавиться от наличия глубоких рисок-царапин на «зеркале»

поверхности.

Ключевые слова: хонингование, обработка гильз двигателей, абразивный инструмент, качество поверх ности отверстий, зернистость, состав абразивного инструмента.

This article has been presented the result of a Standard data about size-grade distribution in the abrasive tool’s body analysis. On the base of these data has been made the conclusion that using of standard abra sive tool for chargeable details holes finishing doesn’t let to make away with presence of deep scratches on the surface «mirror».

Keywords: honing, engine sleeve machining, abrasive tool, hole surface quality, graining, abrasive tool struc ture.

При хонинговании отверстий высокоответ- ключает наличие рисок-царапин на «зеркале»

ственных деталей с достижением высокого гильзы цилиндра.

класса чистоты обработанных поверхностей, на При изготовлении стандартных абразивных которых не допускается наличие глубоких ри- брусков используются шлифовальные зерна, сок-царапин от абразивных зерен, большие распределение размеров которых при выборе требования предъявляются к инструменту и, в основной режущей фракции должно подчи том числе, к распределению режущих зерен по няться требованиям ГОСТ [1]. По данным, при размерам в объеме всего инструмента. К числу веденным в [1], составлена таблица 1, постро таких деталей относятся, в первую очередь, ены кривые распределения размеров абразив гильзы цилиндров двигателей внутреннего сго- ных зерен (рис. 1).

рания, работающие в условиях импульсного Индексы П, Н, Д, В означают повышенное, ударного нагружения при сгорании топлива. В нормальное, допустимое и высокое содержание таких условиях эксплуатации глубокие риски- абразивных зерен основной фракции в инстру царапины являются концентраторами значи- менте.

тельных напряжений, возникающих во впади- На рис. 1 представлено распределение раз нах и приводящих к ускоренному разрушению меров абразивных шлифовальных зерен зерни поверхностного слоя и гильзы в целом. Для ис- стостью N16 с повышенным (кривая 1), нор ключения такого дефекта на поверхности гиль- мальным (кривая 2) и с допустимым содержа зы, т.е. появления рисок на «зеркале» цилин- нием зерен основной фракции в объеме ин дра, которые обнаруживаются при его визуаль- струмента (кривая 3).

ном осмотре, необходимо, как при изготовле нии, так и при ремонте гильзы, добавлять еще одну окончательную операцию – притирку аб разивными брусками из микропорошков, что, как будет показано далее, уменьшает, но не ис ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ 3 – кривая распределения размеров зерен в инструменте с допустимым содержанием зерен основной фракции в его объеме Из рис. 1 видно, что даже допустимое коли чество зерен основной фракции позволяет иметь в инструменте высокий процент содер жания крупных зерен, что не позволяет полу чать обработанную поверхность отверстия гильзы двигателя внутреннего сгорания с высо ким качеством, т.е. без образования глубоких рисок-царапин.

Даже использование абразивных брусков с повышенным содержанием зерен основной фракции допускает значительное количество зерен крупной фракции в объеме инструмента.

Рис.1. Распределение размеров зерен шлифзерна зер Вывод. Использование стандартного абра нистостью N16 (160 мкм) зивного инструмента для финишной обработки гильз цилиндров двигателей внутреннего сго 1 – кривая распределения размеров зерен в рания не позволяет избавиться от одной из су инструменте с повышенным содержанием зе щественных проблем при достижении высокого рен основной фракции в его объеме, качества обработанной поверхности – «зерка 2 – кривая распределения размеров зерен в ла» поверхности отверстия – наличия глубоких инструменте с нормальным содержанием зерен рисок-царапин, приводящих к значительному основной фракции в его объеме, уменьшению их срока службы.

Таблица 1.

Распределение размеров зерен в зависимости от зернистости и буквенного индекса Вид абразивного материала Номер зерни- Буквенный Количество Количество стости индекс по ГОСТ зерен крупной зерен основной фракции, % фракции, % [1] Шлифзерно 200 – 16 П 15 Шлифпорошок 12 – 4 П 15 Микрошлифпорошок М63 – М14 П 15 – 25 Микрошлифпорошок М10 – М5 П 25 Шлифзерно 200 – 16 Н 20 Шлифпорошок 12 – 4 Н 45 – Микрошлифпорошок М63 – М14 Н 20 – 25 45 – Микрошлифпорошок М10 – М5 Н 27 Шлифзерно 25 – 16 Д 20 Микрошлифпорошок М40 – М14 Д 25 – 27 43 – Микрошлифпорошок М10 – М7 Д 30 Микрошлифпорошок М63 – М28 В 12 Микрошлифпорошок М20 – М14 В 15 Микрошлифпорошок М10 – М5 В 20 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК состав. Методы контроля. – М. : Изд-во стандартов, 1980. – 22 с. – (Межгосударственный стандарт).

ГОСТ 3647-80. Материалы шлифо 1.

вальные. Классификация. Зернистость и зерновой ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 621.9. Полянчиков Ю.Н., д-р техн. наук, Крайнев Д. В., канд. техн. наук, Норченко П. А., Ингеманссон А. Р., Амельченко В. В., Раздрогин А. В.

ПОЛОЖИТЕЛЬНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ОПЕРЕЖАЮЩЕГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРО ВАНИЯ НА ФОРМИРОВАНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ, ОБРАБОТАННОЙ РЕЗА НИЕМ Волгоградский государственный технический университет E-mail: techmash@vstu.ru Представлены результаты исследования влияния опережающего пластического деформирования (ОПД) на шероховатость поверхности, обработанной резанием.

Ключевые слова: шероховатость, резание, опережающее пластическое деформирование, нержавеющая сталь Results of the research of influence of advancing plastic deformation (APD) on a roughness of a surface machined by cutting are presented.

Keywords: roughness, cutting, advancing plastic deformation, stainless steel Данная статья посвящена исследованию ние шероховатости производилось профило влияния ОПД на шероховатость поверхности, метром-профилографом АБРИС-ПМ7, подклю обработанной резанием. ченным к персональному компьютеру. Иссле Эксперименты выполнялись с использова- дования проводились на получистовых и чи нием модернизированного токарно- стовых режимах продольного точения в широ винторезного станка модели 1М63 с бесступен- ком диапазоне скоростей резания. Глубина чатым регулированием скорости вращения наклепа ОПД, создаваемая накатным приспо шпинделя. В качестве заготовки использовался соблением, выбиралась относительно глубины прокат стали 12Х18Н10Т, режущий инструмент резания. Необходимое усилие деформирования был представлен следующими марками твердо- рассчитывалось по известной формуле Хейфе сплавных неперетачиваемых многогранных ца.

пластин: Т5К10, ВК6, ТТ7К12, ТН20. Измере Рис. 1. Зависимость шероховатости обработанной поверхности от усилия предварительного нагружения (сталь 12Х18Н10Т – Т5К10;

t = 1мм, Sо = 0,128 мм/об). Скорость резания vр: 1 – 90 м/мин;

2 – 120 м/мин;

3 – 150 м/мин;

4 – м/мин.

Анализ экспериментальных данных, полу- обработки, показал, что шероховатость после ченных для различных комбинаций режимов резания с ОПД меньше, чем после традицион ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ного резания. На рис. 1 представлено уменьше- диционном резании на идентичных режимах ние значения среднеарифметического отклоне- (скорость и глубина резания, подача) – получи ния профиля Ra (мкм) для поверхностей, обра- стовой [1]. Это означает, что в некоторых слу ботанных резанием с ОПД, по сравнению с чаях представленный метод позволяет сокра традиционным резанием. Из подписей данных тить количество технологических переходов, к рисунку видно, что при использовании изуча- необходимое для достижения заданной величи емого метода происходит не только уменьше- ны шероховатости.

ние абсолютных значений шероховатости Ra. Положительное воздействие ОПД подтвер При резании с ОПД данный параметр качества ждается также профилограммами микронеров соответствует чистовой обработке, а при тра- ностей обработанных поверхностей (см. рис. 2).

Рис. 2. Профилограмма обработанной поверхности (сталь 12Х18Н10Т – ВК6;

vр = 120 м/мин;

t = 1 мм;

So = 0, мм/об). 1 – традиционное резание;

2 – резание с ОПД (глубина наклепа ОПД = 2t) Благоприятное изменение параметров про- параметры тепловыделения в зоне резания цесса обработки при использовании ОПД должны отличаться от случая традиционной должно являться причиной улучшения шерохо- обработки, а, следовательно, должны меняться ватости. условия разделения металла срезаемого слоя и Образование шероховатости обработанной обработанной поверхности. Предполагается, поверхности и изнашивание режущего инстру- что изменение свойств упрочненного металла мента определяется характером взаимодей- делает условия контактного взаимодействия ствия режущего инструмента, формирующейся более благоприятными, в частности, для полу стружки и обработанной поверхности. Процес- чения меньшей шероховатости обработанной сы, протекающие в зоне резания (зонах кон- поверхности.

тактного взаимодействия и стружкообразова- Таким образом, применение резания с ОПД ния), определяются температурно- позволяет существенно снизить шероховатость деформационными закономерностями высоко- обработанной поверхности и улучшить ее мик скоростного пластического деформирования. ропрофиль. В ряде случаев уменьшение вели Помимо режимных параметров ведения обра- чины шероховатости позволяет сократить ко ботки, одновременного взаимовлияния свойств личество необходимых технологических пере инструментального и обрабатываемого матери- ходов, и, тем самым, повысить производитель алов, содержание явлений, формирующих ме- ность обработки. Причиной благоприятного ханизмы контактного взаимодействия и обу- влияния метода должно служить изменение славливающих смену видов стружкообразова- параметров процессов, протекающих в зоне ния, в значительной степени определяется ме- резания.

ханическими и теплофизическими свойствами обрабатываемого материала. Механические БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК (твердость, прочность, пластичность) и тепло- 1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т.

физические (теплопроводность, теплоемкость) Т. 1. / А. М. Дальский [и др.] – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение-1, 2001. – 912 с. – С. 157-159.

свойства стали определяют интенсивности теп 2. Влияние опережающего пластического деформиро ловыделения и теплостока в зоне резания, вания на износ инструмента и качество поверхностного нагрузки на режущий клин инструмента, смену слоя при обработке аустенитных сталей / Ю. Н. Полянчи видов контактного взаимодействия. При обра- ков [и др.] // Известия ВолгГТУ. Серия «Прогрессивные ботке с ОПД сопротивление деформированию и ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ технологии в машиностроении». Вып. 4: межвуз. сб. науч. ющим пластическим деформированием / Ю. Н. Полянчи ст. / ВолгГТУ. – Волгоград, 2008. – № 9. – С. 35-37. ков [и др.] // Известия ВолгГТУ. Серия «Прогрессивные 3. Подураев, В. Н. Способ обработки резанием с опе- технологии в машиностроении». Вып. 5: межвуз. сб. науч.

режающим пластическим деформированием / В. Н. ст. / ВолгГТУ. – Волгоград, 2009. – № 8. – С. 31-33.

Подураев, В. М. Ярославцев, Н. А. Ярославцева // Вестник 5. Талантов, Н. В. Физические основы процесса реза машиностроения. – 1971. – № 4. – С. 64-65. ния, изнашивания и разрушения инструмента / Н. В. Та 4. Получение оптимальных характеристик поверх- лантов. – М.: Машиностроение, 1992. – 240 с.

ностного слоя деталей при резании по методу с опережа УДК 621.9. Полянчиков Ю.Н., д-р техн. наук, Крайнев Д. В., к-т техн. наук, Норченко П. А., Ингеманссон А. Р., Щедриков С. О., Иночкин А. С.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БЕЗВОЛЬФРАМОВОГО ТВЕРДОГО СПЛАВА ТН 20 ПРИ РЕЗАНИИ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ С ОПЕРЕЖАЮЩИМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРО ВАНИЕМ Волгоградский государственный технический университет E-mail: techmash@vstu.ru Представлены результаты исследования, свидетельствующие об эффективности применения твер дого сплава ТН 20 при резании нержавеющих сталей с опережающим пластическим деформирова нием (ОПД).

Ключевые слова: резание, опережающее пластическое деформирование, нержавеющая сталь, безволь фрамовый твердый сплав, теплопроводность The results of research testifying to efficiency of application of carbide tool material TN 20 at cutting of stainless steels with advancing plastic deformation (APD) are presented.

Keywords: cutting, advancing plastic deformation, stainless steel, tungstenless carbide tool material, thermal conductivity Традиционно выбор материала режущей ча- Повышение эффективности резания труднооб сти инструмента для лезвийной обработки раз- рабатываемых сталей и сплавов может быть личных сталей и сплавов производится на ос- достигнуто при использовании ОПД.

новании рекомендаций, полученных опытным Сталь 12Х18Н10Т (теплопроводность путем. В качестве приоритетных параметров, Вт/м·К) является наиболее характерным пред характеризующих тот или иной инструмен- ставителем класса аустенитных нержавеющих.

тальный материал, выступают его механиче- Исходя из имеющихся рекомендаций и произ ские свойства – твердость, пластичность, удар- водственного опыта, чаще всего при обработке ная вязкость. Как известно, теплопроводность данной стали используются твердосплавные материала инструмента оказывает значительное инструменты группы ВК, реже ВТК (теплопро влияние на распределение тепловых полей в водность: ВК8 – 52 Вт/м·К, Т15К6 – зоне резания и режущей пластине, закономер- Вт/м·К). Однако, в результате проведенных ности протекания температурно- исследований можно констатировать, что эф деформационного процесса и характер износа фект от применения ОПД для сплавов с мень режущей части инструмента. Поэтому добавле- шим содержанием карбида вольфрама и, соот ние к принятым методикам выбора марки ре- ветственно, с меньшей тепловодностью оказал жущего клина инструмента параметров, учиты- ся существенно большим. Было принято реше вающих теплопроводности инструментального ние проверить данный способ обработки для и обрабатываемого материалов, имеет научную твердосплавного инструмента с возможно бо и практическую ценность. лее низкой теплопроводностью.


Обработка нержавеющих сталей аустенит- Среди промышленно применяемых марок ного класса на получистовых и чистовых ре- был выбран безвольфрамовый твердый сплав жимах характеризуется интенсивным износом ТН 20 (фазовый состав: TiC – 80 %, Co+Mo – инструмента, сопряжена с трудностью дости- %;

теплопроводность – 11 Вт/м·К). Традици жения нормируемого качества поверхности. онная область применения данного инструмента – углеродистые стали и спла- мевает возможность расширения диапазона вы, незакаленные инструментальные стали [1, применяемых скоростей при резании с ОПД.

стр. 217;

2]. Анализ механических свойств дан- Рассмотрим влияние теплопроводности ин ного материала однозначно указывает на при- струментального материала на касательную и менимость его исключительно в области без- нормальную составляющие силы резания. В ударных нагрузок, что исключает его использо- работе [1, стр. 111] указано, что с уменьшением вание на черновых операциях. теплопроводности инструментального матери Таким образом, в процессе резания участву- ала уменьшается длина пластического и полно ет пара инструмент-заготовка с очень малыми го контактов и несколько уменьшается значе значениями теплопроводности материалов. В ние касательных напряжений, в результате чего работах [1, стр. 37;

3, стр. 41] указывается на уменьшается площадь контакта срезаемого определяющее значение температуры в зоне слоя и касательная составляющая. Аналогично резания на протекание процесса и теплопро- влияет теплопроводность инструментального водности материалов инструмента и заготовки материала и на нормальную составляющую си как важнейшего фактора, эту температуру лы резания [1, стр. 113]. Повышение прочности формирующего. Важнейшим процессом, влия- обрабатываемого материала после стадии ОПД ющим на формирование температуры, является оказывает на длины контактных участков каче теплораспределение и отвод тепла из зоны ре- ственно такое же влияние. Таким образом, зания. Низкая теплопроводность инструмен- применение данного материала и данного спо тального и обрабатываемого материалов опре- соба должно привести к снижению силы реза деляет малую длину контактных участков, ния. В ходе проведенных исследований данные быстрое наступление установившего режима и предположения нашли подтверждение. Рассчи малую изменяемость размеров режущей пла- танная по методике профессора Плотникова [3, стины ввиду слабого теплообмена. стр. 133] сила резания составила 1481 Н при В работе [1, стр. 146] указано, что снижение обработке без нагрузки и 1375 Н при обработке теплопроводности обрабатываемого и инстру- после деформирования с усилием 2000 Н (глу ментального материалов приводит к смещению бина резания 1 мм, продольная подача 0, скорости перехода от контактного взаимодей- мм/об, скорость резания 100 м/мин). Подсчет ствия с образованием нароста к взаимодей- силы резания через замерную мощность реза ствию с существованием пластического и вяз- ния подтвердил полученные данные (1484 Н и кого контактов в сторону меньших значений. 1376 Н соответственно). Для сравнения: при Кроме того, при ОПД повышается механиче- менение материала ВК6 приводит к увеличе ская прочность обрабатываемого материала, нию сил резания до 1697 и 1611 Н соответ что, согласно [1, стр. 147], также приводит к ственно.

снижению значения переходной скорости. Результаты экспериментов показали значи Приведенные положения предполагают сниже- тельное уменьшение износа пластин ТН20 при ние величины переходной скорости и подразу- обработке с ОПД. Результаты представлены на рисунке 1.

1 – традиционное резание;

2 – резание с ОПД (нагрузка 2000 Н) Рис. 1. Зависимость фаски износа h по задней грани от пути L резания (сталь 12Х18Н10Т – ТН 20;

vр = 150 м/мин;

t = 1 мм;

So = 0,128 мм/об).

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Таким образом, при обработке нержавею- 2. ЧФ ВНИИТС. Рекомендации по применению безвольфрамового металло-керамического твердого спла щих сталей аустенитного класса применение ва «Монитикар». / ЧФ ВНИИТС. – Чирчик-19 Ташкент твердого сплава ТН20 оправдано с точки зре- ской обл., 1982. – 2 с.

ния соотношения свойств обрабатываемого и 3. Плотников, А. Л. Управление режимами резания инструментального материалов. Использование на токарных станках с ЧПУ. / А. Л. Плотников, А. О.

Таубе. – Волгоград: РПК «Политехник», 2003. – 183 с.

данного инструмента при резании с ОПД при 4. Подураев, В. Н. Резание труднообрабатываемых водит к уменьшению сил резания и существен- материалов / В. Н. Подураев. – М.: Высшая школа, 1974. – ному снижению износа, шероховатость обрабо- 587 с.

танной поверхности в ряде случаев снижается 5. Krainev, D. V. Progressive method of cutting stain до 4 раз. less and heatproof steels and alloys / D. V. Krainev, P. A.

Norchenko, A. R. Ingemansson // European Journal of Natural History. – 2008. – № 4. – PP. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Талантов, Н. В. Физические основы процесса ре зания, изнашивания и разрушения инструмента / Н. В.

Талантов. – М.: Машиностроение, 1992. – 240 с.

УДК 621.787. Сидякин Ю. И. (д-р техн. наук, профессор,), Ольштынский С. Н. (к-т техн. наук, доцент), Иванов С. В., Щипетьев Д. А.

ВЛИЯНИЕ НАЧАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ НА ГЛУБИНУ НАКЛЕПА Волгоградский государственный технический университет E-mail: stanki@vstu.ru Приведено решение задачи об определении глубины наклепа в контакте сферического индентора с упругопластическим полупространством, несущим систему начальных напряжений.

Ключевые слова: упругопластическая деформация, наклеп, начальные напряжения.

The decision of the task about the definition of the depth of the coldhardening in contact with the spherical indenter with the elastic-plastic half-space, carrying the system of the initial pressure is given.

Keywords: elastic-plastic deformation, coldhardening, initial pressure.

Эффективность применения упрочняющей 2]. Часто в поверхностных слоях обрабатывае механической обработки, основанной на ис- мых деталей уже действует система начальных пользовании методов поверхностного пласти- напряжений, вызванных предшествующей ме ческого деформирования (ППД) определяется, ханической обработкой, термообработкой, главным образом, толщиной пластически де- прессовой посадкой других деталей и т.п. Эти формированного слоя материала детали, кото- напряжения не учитываются обычной методи рый формируется на е поверхности в резуль- кой расчета, а как показывает практика, их вли тате силового взаимодействия с упрочняющим яние на формирование zs может быть порой инструментом (тороидальным роликом или существенным [3], что диктует необходимость шариком) [1]. Толщина этого слоя, или как е корректировки данной методики.

часто называют - глубина наклепа zs, зависит от Традиционно контроль zs проводят путм многих факторов, среди которых первостепен- измерения тврдости по Виккерсу (HV5 или ное значение имеют контактная нагрузка F (ра- HV10) на косых шлифах (срезах) или непосред бочее усилие на упрочняющий инструмент) и ственно на поверхности деталей. При этом в физико-механические свойства обрабатывае- упрочннном ППД поверхностном слое форми мой детали (главным образом, предел текуче- руется своя система остаточных сжимающих сти Т е материала) в исходном состоянии [1, напряжений, которая также как и начальная ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ прямо или косвенно будет влиять на результа- i,o – интенсивность начальных напряжений, ты измерения zs. которая определяется по зависимости, анало Рассмотрим в качестве примера возмож- гичной выражению (2) ность расчта глубины наклепа при внедрении i,o ( o,x o, y ) 2 ( o, y o,z ) 2 ( o,z o,x ) 2 (6) сферического индентора в плоскую поверх ность металлической плиты, в которой имеется Пользуясь в дальнейших расчетах методи в общем случае объмная однородная система кой, описанной в работе [2], из уравнения (4) с начальных (растягивающих или сжимающих) учетом (5) и (6) при z z S и коэффициенте напряжений, действующих в главных плоско 0, Пуассона найдем стях, расположенных параллельно и перпенди кулярно поверхности плиты. Принципиально F zS 0,35d 2, это решение совпадает с предложенным в рабо- (7) 2 T * те [2];

различие заключается в том, что в рас сматриваемом случае напряжения, возникаю- где F - контактная нагрузка на сферический щие в материале плиты при внедрении сферы, индентор, d - диаметр контура отпечатка на по накладываются на поле начальных напряжений. верхности плиты от сферического индентора.

В соответствии с теорией пластичности Губера- Полученное решение задачи по расчтному Мизеса [4] на границе упругой и пластической определению глубины распространения пла областей деформируемого материала интен- стической деформации под сферической вмя сивность напряжений i будет близка по значе- тиной является общим, и поэтому оно может нию к пределу текучести Т этого материала в быть рекомендовано к практическому исполь исходном состоянии, т.е. зованию во всевозможных частных случаях i T. однородного начального напряжнного состоя (1) ния материалов. При этом следует иметь ввиду, При отсутствии сдвиговых деформаций i что это состояние материала полупространства определяется зависимостью [4] в большинстве случаев приводит к качествен i ( x y ) 2 ( y z ) 2 ( z x ) 2, (2) ным изменениям формы контура остаточной вмятины, в частности, в прессовом соединении где x, y и z - главные нормальные напряже [3] е круговой контур может иметь овальную ния, действующие в плоскостях, перпендику или эллиптическую форму. В этом случае за лярных координатным осям х, у и z (ось z нор расчетную величину d принимают среднегео мальна к поверхности плиты), которые вызваны метрическое значение, определяемое зависимо давлением сферы. Если в материале плиты стью d d d1d 2 (здесь d1 и d2 – диамет имеется однородная система начальных (или остаточных) напряжений o,x, o,y и o,z, дей- ры контура в двух взаимно перпендикулярных ствующих вдоль этих же осей, то интенсив- направлениях).


ность результирующего напряжения в этом Экспериментальная проверка полученных случае будет равна зависимостей, учитывающих влияние предва х о,х у о, у 2 у о, у 1 рительных напряжений на условный предел i текучести T материала и глубину наклепа zs, * 2 (3) z o, z z o, z x o, x проводилась на прессовом соединении двух 2 толстостенных цилиндрических колец с плос Из уравнения (1) с учетом (3) следует, что кими торцами (рис. 1), имеющих высоту x z T, * (4) H 15 и номинальные размеры r0 5, где r1 15, r2 30.

2 2 Предварительные напряжения создавались T T 41 i,2o o, x o, y o, z * 2 T за счет натяга, который обеспечивал в прес T совом соединении среднее расчетное давле ние p, [3].

o, x o, y 2 o, z, (5) T ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ и примем o, z 0, поскольку отсутствуют внешние нагрузки на торцах колец. В результа те несложных вычислений выражение (5) пре образуется к виду T * 3 1 m n m n, (12) T 4 где при расчете напряжений во вставке берется нижний знак, в обойме - верхний.

Из анализа зависимости (12) вытекает, что поле начальных напряжении во вставке повы шает предел текучести, в то время как в обойме - понижает его, при этом необходимо отметить, что до n 0,5 это изменение слабо зависит от расстояния до центра колец. Вполне естественно, что указанное положение должно Рис. 1.- Схема прессового соединения вставки (I) отразиться и на глубине пластически деформи и обоймы (II): 1-4 – точки вдавливания инденторов рованной зоны, полученной под вмятиной от внедрения сферического индентора в торцевые r22 r12 r02 поверхности вставки и обоймы.

p 1 E, (8) 4r1 r22 r02 r12 Экспериментальная проверка подтвердила достоверность полученных выше теоретиче где дополнительно E – модуль упругости мате ских зависимостей. Опыты проводились на об риала колец.

разцах (вставках и обоймах) из сталей 20 (Т = Напряжения в кольцах на расстояниях r и R 290 МПа) и 45 (Т = 550 МПа), запрессованных от центра определим по известному решению друг в друга с различным натягом. Глубина Ляме - Гадолина [4]:

пластически деформированной зоны определя а) для внутреннего кольца (вставки) лась результирующим напряженным состояни pr12 r02 ем, зависящим от предварительных и рабочих 1 1, r12 r02 r 2 напряжений, которые получены вдавливанием контактной нагрузкой F сферического инден pr12 r02 тора ( D 7 ) в торцевые поверхности r1 1 ;

(9) r12 r02 r 2 вставки и обоймы в различных точках (см. рис 1). Глубину наклепа под отпечатком находили б) для внешнего кольца (обоймы) по распределению твердости HV10. Результаты pr12 r2 эксперимента представлены в таблице 1.

2 1 22, r22 r12 R Видно, что во вставке, где оба начальных напряжения являются сжимающими, размеры pr r 2 отпечатка - глубина h и диаметр контура dпр, а r2 2 1 2 1 22. (10) R r2 r1 также глубина наклепа zs меньше, а в обойме, где действуют растягивающие и сжимающие При переходе от цилиндрической системы напряжения, эти параметры больше, чем в ма координат к декартовой, используемой в прес териале, свободном от начальных напряжений, совом соединении, принимаем o,x и o,y= r.

что согласуется с теорией. Также видно, что Кроме того, для упрощения расчетов T вве * расчеты zs по формуле (7) вполне удовлетвори дем обозначения тельно подтверждаются опытом, поэтому по r следняя может быть рекомендована к практи m n и (11) ческому использованию.

T T Таблица Результаты экспериментальной проверки зависимости (7) Материал Натяг, Кон- Точка вдавливания Параметры Глубина накле T p * T T ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ образцов мкм тактная (по рис. 1) отпечатка, мм па zs, мм нагрузка расчет опыт h dпр F, кН Исх. матер. 1 0,53 3,96 4,9 5, 1 1,48 0,36 3,32 4,0 4, Сталь 20 57 0,45 17, 3 0,66 0,80 4,81 6,1 6, 4 0,78 0,68 4,46 5,6 5, Исх. матер. 1 0,49 3,88 4,6 4, 1 1,39 0,35 3,38 3,9 4, Сталь 45 87 0,36 29, 3 0,76 0,63 4,37 5,3 5, 4 0,83 0,58 4,20 5,1 5, Примечание. Опытные значения zs найдены как среднеарифметическое из результатов трех измерений.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 3. Папшев, Д. Д. Контактная жесткость предвари тельно напряженных поверхностей / Д. Д. Папшев, В. А.

1. Браславский, В.М. Технология обкатки крупных Ахматов, И. И. Векслин // Вестник машиностроения. – деталей роликами.- М.: Машиностроение, 1975. - 160 с.

1976. - №7. С. 27 - 31.

2. Дрозд, М. С. Инженерные расчеты упругопла 4. Тимошенко, С. П. Теория упругости: Пер. с англ.

стической контактной деформации / М. С. Дрозд, М. М.

/ С. П. Тимошенко, Дж. Гудьер. - М.: Наука, 1975. - 576 с.

Матлин, Ю.И. Сидякин. - М.: Машиностроение, 1986.- с.

УДК 621.787. Сидякин Ю.И.( д-р техн. наук, профессор), Трунин А.В., Шевцов А.Н.

СФЕРИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ КОНТАКТНОЙ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ Волгоградский государственный технический университет E-mail: stanki@vstu.ru На основе предложенной сферической модели разработана методика расчта интенсивности кон тактной упругопластической деформации вдоль линии действия контактной нагрузки примени тельно к процессам поверхностного пластического деформирования.

Ключевые слова: интенсивность контактной деформации, глубина наклпа, тороидальный и сфериче ский инденторы.

On the basis of the proposed spherical model a procedure of calculating the contact elastoplastic strain in tensity along the line of contact load is developed in the context of the processes of surface plastic defor mation.

Keywords: contact elastoplastic strain intensity, work hardening depth, toroidal and spherical indenter.

Общепризнанными критериями оценки эф- учте именно этих факторов построено одно из фективности поверхностного пластического решений [1,2] по выбору рациональных режи деформирования (ППД) как одной из техноло- мов упрочняющей обработки. Оно основано на гических операций, направленной на повыше- положении, что максимального приращения ние циклической прочности деталей (преиму- предела выносливости валов можно добиться, щественно валов) и обеспечение высокого ка- если в процессе обработки контролировать ин тенсивность деформации i( 0 ) поверхностного чества их поверхности считаются: уровень остаточных сжимающих напряжений, действу слоя, которая в оптимальном варианте должна ющих в упрочннном слое, и степень физиче быть близкой по значению к предельной рав ского упрочнения материала при наклпе. Оба номерной деформации p материала упрочня этих фактора, в свою очередь, однозначно определяются физико-механическими свой- емой детали. Вот почему для более полного ствами материала вала ( T, В ), интенсивно- использования резервов физического упрочне ния материалов при ППД, в которых реализует стью пластической деформации i и глубиной ся силовое контактное взаимодействие тел, и z s е распространения в наклпанном слое. На целенаправленного управления режимами об ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ остаточной деформации T 0,002 на пре катки, обеспечивающими создание в упрочнн ном слое при выполнении условия i( 0 ) p деле текучести.

Решение (1) получено в предположении [1], требуемой системы остаточных сжимающих что соотношение между компонентами x и y напряжений, необходимо располагать инже нерным методом определения i в различных интенсивности остаточной деформации на ли точках пластически деформированного объма нии вдавливания в направлении осей x и y, материала, включая поверхность. совпадающих соответственно с полуосями a и Как известно [1,2], оценка интенсивности b контура площадки контакта, подчиняется контактной упругопластической деформации зависимости i, реализуемой в процессах ППД, довольно x y 2, (2) успешно производится по результатам одно а функция f ( ) в формуле (1) в этом случае кратного внедрения обкатных инструментов не зависела от z и имела вид (инденторов: роликов или шариков) в поверх ность упрочняемой детали заданной рабочей f( ) 1 2 4.

нагрузкой, а величина i определяется по зна- (3) 3( 1 ) чениям е компонент x, y и z с последую- Исследования, выполненные в последнее время, привели к необходимости уточнения щей корректировкой на наличие сдвиговых де зависимости (2). Основанием для этого послу формаций в упрочннном слое при обкатке.

Характер распределения i ( z ) по оси z, жил анализ “сферической” модели упругопла стического контакта тел двоякой кривизны и совпадающей с линией действия контактной закономерностей развития пластической де нагрузки F и имеющей начало O в центре формации под сферическим индентором, ха контакта, описывается уравнением [1] рактер протекания которой является осесим i i ( z ) i,0 exp( cz zs ), (1) метричным. Так, применительно к каждой из двух главных плоскостей кривизн поверхности в котором i( 0 ) f ( ) z( 0 ) – интенсивность остаточной вмятины (рис. 1) форму этой по остаточной деформации в центре контакта;

верхности и размеры полуосей a и b е конту z( 0 ) ch zs – относительная линейная де- ра можно получить “внедрением” в тот же ма териал двух сферических инденторов диамет формация в центре остаточной вмятины глуби ной h с эллиптическим контуром на поверхно- ров D1 и D2 разными контактными нагрузка сти, имеющим большую a и малую b полуоси ми F1 и на одинаковую глубину:

F ( b a ) ;

c – коэффициент, определяемый h1 h2 h.

выражением c ln( z( 0 ) T ) при допуске ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Рис. 1. “Сферическая” модель контакта тороидального ролика с упругопластическим полупространством.

кривизны поверхностей тел в точках их сопря Необходимые значения F1 и F2 определя жения, при этом ются расчтом при условии обеспечения посто- A B.

янства среднего давления в контакте инденто Так, например, при обкатке вала ( Dц ) торо ров:

идальным роликом ( D p, r ) 4F 4F F Pср 12 22.

ab d1 d 2 (4) 1 1 A ;

B.

Полагая, что при этом d1 2a и d 2 2b, D р Dц 2r Нетрудно показать, что при использовании приходим к соотношению достаточно точной зависимости, определяющей F2 F1 2, откуда с учтом (4) оконча глубину наклепа z s под разными инденторами тельно получаем F1 F и F2 F [1] (5) F 1 Аналогично [1] определяются значения zs, 2 T HD диаметров D1 и D2 сферических инденторов при выполнении условия постоянства h, т.е. ( HD - контактный модуль упрочнения матери при h idem : ала по ГОСТ 18835-73), соотношение между Dпр z1s и z 2 s будет подчиняться зависимости F D1 (1 F ) 4 ( F 1) z 2 s z1s F2 F 2F (7), (6) Экспериментальное исследование по про Dпр (1 F ) 4 F ( F 1) D2 верке адекватности предложенной “сфериче 2F ской” модели реальному упругопластическому контакту проводили на образцах из сталей 20 и F0,10 Dпр где F, а F0,10 - критическая 45Х различного уровня тврдости: сталь F 10 ( HD 1470, T 290 МПа), сталь 45Х нагрузка на сферический индентор ( D = 10 ( HD 2530, T 550 МПа). Специальным под мм), при которой в центре контакта зарождает бором формы и геометрических размеров ин 0, ся пластическая деформация;

Dпр ( AB) - денторов (табл. 1) в сочетании с плоской и ци линдрической поверхностями образцов (контр приведнный диаметр контактирующих тел [1], тел) удалось воспроизвести схемы контакта с A и B - наименьшая и наибольшая главные различными значениями (от 0,56 до 0,83) и использовать при моделировании не только ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ x1 y1 0,5 z1 x 2 y 2 0,5 z 2, сферические инденторы стандартных шарико- и подшипников, но и расчтные нагрузки, близ справедливое для любой точки оси z. Нетруд кие по значениям к тем, которые можно реали но показать, что с переходом к общему случаю зовать на приборе ТШ – 2 (пресс Бринелля).

упругопластического контакта для любой точки Корректировку требуемого расчтного давле оси z, соотношение между x и y изменится ния на инденторы проводили установкой до полнительных грузов на противовесы (основ- и в отличие от формулы (2) будет определяться ная нагрузка) с учтом соотношения плеч 50:1 другим уравнением, близкому к тому, которое рычажной системы нагружающего устройства было получено нами ранее [3] z c1 c2 1k, прибора: для изменения контактной нагрузки z (8) на 0,1 кН масса добавочного груза должна со в котором параметры с индексами 1 или 2 от ставлять 0,2 кг.

носятся соответственно к сферическим инден При проведении экспериментов измерялись торам диаметрами D1 или D2 (см. форм. (6)), глубины h вмятин от различных инденторов и при этом коэффициенты с1 ln( z 1( 0 ) T ) и размеры контуров на поверхности: полуоси a и b и диаметры d 1 и d 2. с2 ln( z 2( 0 ) T ), а k Z определяет уровень Данные измерений и результаты расчтов пластически деформированного слоя (см. рис.

указанных параметров по методике работы [1] 1) в пределах каждой глубины наклепа:

приведены в таблице 2. Их анализ убедительно k z z1 z1s z2 z2 s z zs.

свидетельствует о достоверности выдвинутых Тогда на уровне z k z z s выше положений.

Как было сказано выше, деформация в кон- z z x z.

y такте сферы с плоскостью является осесиммет- и 1 z 1 z ричной (относительно оси z ), поэтому Таблица Геометрические характеристики контактирующих тел Схема Условное Размеры тел Параметры контакта контакта обозначе- r A B Dр Dц Dпр Dш ние мм мм мм - а Ролик ( D р, r ) с 25,0 4,5 - - 0,04 0,111 15,0 0, а* плоскостью 25,0 8,0 - - 0,04 0,0625 20,0 0, б Ролик ( D р, r ) с ци- 45,0 2,5 25,0 - 0,062 0,2 9,0 0, б* 30,0 2,7 25,0 - 0,083 0,185 8,05 0, линдром ( Dц ) в - - 16,0 14,0 0,071 0,134 10,25 0, Шар ( Dш ) с цилин дром ( Dц ) в* - - 20,0 9,0 0,111 0,161 7,5 0, Примечание. Схемы со значком (*) отличаются только геометрическими размерами.

Таблица Результаты экспериментальной проверки адекватности “сферической” модели реальному упругопластиче скому контакту тел Материал Глуби контакта (см.

Диаметр ин- Размеры контура остаточ Схема Контактная нагрузка табл. 1) на h дентора ной вмятины F1 F2 D1 D2 d1 d 2a 2b F мм кН мм 24,9 9,0 5,31 3,18 5,37 3, I 0,254 17,6 29,4 10, 25,0 9,0 5,30 3,12 5,32 3, а 24,7 9,1 4,09 2,45 4,17 2, II 0,134 16,3 27,1 9, 25,0 9,0 4,10 2,42 4,20 2, ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ 25,0 16,0 5,12 4,10 5,15 4, I 0.232 21,6 27,0 17, 25,0 16,0 5,10 4,00 5,12 4, а * 24,9 16,1 4,29 3,44 4,33 3, II 0,145 23,5 29,4 18, 25,0 16,0 4,33 3,42 4,30 3, 16,0 5,01 3,86 2,15 3,91 2, I 0,212 8,8 15,8 4, 16,0 5,0 3,90 2,14 3,93 2, б 16,0 5,01 4,12 2,30 4,19 2, II 0,229 16,4 29,4 9, 16,0 5,0 4,10 2,23 4,16 2, 12,0 5,4 4,0 2,68 4,03 2, I 0,310 11,6 17,2 7, 12,0 5,5 3,98 2,60 4,00 2, б * 12,0 5,41 4,07 2,73 4,11 2, II 0,307 19,7 29,4 13, 12,0 5,5 4,04 2,64 4,08 2, 14,0 7,5 5,06 3,69 5,08 3, в I 0,425 20,2 27,6 14, 14,0 7,5 5,02 3,76 5,05 3, 9,0 6,22 3,69 3,07 3,70 3, в* I 0,354 12,3 14,8 10, 9,0 6,3 3,64 3,13 3,72 3, T Примечания: 1. Материал контртел: I – сталь 20 ( HD 1470, МПа), II – сталь 45Х ( HD 2530, T 550 МПа);

2. В числителе – данные расчта, в знаменателе – эксперимент.

На основе выше изложенного представ- 1. Дрозд, М.С. Инженерные расчеты упругопластической контактной деформации /М.С. Дрозд, ленная методика определения компонент ин М.М. Матлин, Ю.И. Сидякин – М.: Машиностроение, тенсивности контактной деформации на линии 1986. – 224 с.

вдавливания инденторов двоякой кривизны 2. Сидякин Ю.И. Повышение эффективности вполне приемлема для практических расчтов и упрочняющей механической обработки валов обкаткой их роликами или шариками. //Вестник машиностроения, открывает возможность нахождения интенсив 2001, № 2. С. 43-49.

ности деформации i не только на этой линии, 3. Сидякин, Ю.И. Расчт интенсивности деформа но и в любой точке ограниченного пластически ции под остаточной вмятиной с эллиптическим контуром / Ю.И. Сидякин, А.В. Трунин // Деформация и разрушение деформированного объма материала.

материалов и наноматериалов. DFMN`2009 : сб. матер. 3 ей межд. конф., ИМет,:

- М., 2009. - C. 384-385.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК УДК 621.91.1: Смирнова С. В., к-т техн. наук ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ В ТЕХНОЛОГИЯХ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВ АБРАЗИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МЕТОДОВ УДАРНО-ВОЛНОВОЙ ОБРАБОТКИ Волгоградский государственный технический университет E-mail: smirnova@vstu.ru Представлен анализ экологической эффективности комплексных технологий получения порошков абразивных материалов при использовании методов ударно-волновой обработки. Систематизирова ны факторы экологической эффективности разрабатываемых технологий Ключевые слова: комплексные технологии, ударно-волновая обработка, абразивные материалы, карбид кремния, конкурентоспособные порошки, классификация, экологическая эффективность, утилизация.

Тhe analysis of the ecological efficiency of the complex technologies of receiving the abrasive materials powders by using the shock-wave processing method are given in this scientific work. Тhe factors of the ecological efficiency of the developed technologies are systematized.

Key words: the complex technologies, the shock-wave processing, the abrasive materials, silicon carbide, the competitive powders, the classification, the ecological efficiency, the utilization.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Данная работа посвящена совершенствова- материалы, карбид кремния и циркониевый элек нию экологической составляющей в комплексных трокорунд.

технологиях получения порошков абразивных ма- Анализ выполненных работ дает основание териалов. Решение задач в рамках этой проблемы утверждать, что вопросам экологического обес является особо актуальным в период формиро- печения производственной деятельности на пред вания Российской Ассоциации производителей приятиях уделяется все более серьезное внимание.

абразивного инструмента [1]. Однако, это внимание в большей части акценти Проведен блок научно-исследовательских ра- руется уже в процессе действующего производ бот (НИР), важной составляющей которых явля- ства. Вполне очевидно, что всестороннюю про ется снижение отходов производства за счет работку экологических вопросов наиболее целе освоения методов и приемов ударно-волновой об- сообразно выполнять на стадии проектирования работки (УВО) [2-6]. Выполнены целевые НИР по технологических процессов и в период их подго исследованию возможностей УВО по проблеме товки и освоения.

утилизации пылевидных отходов [3-5]. Результа- Такой работе, как правило, должен предше ты этих НИР выявили условия приближения от- ствовать тщательный анализ состояния вопроса и носительной экологичности таких комплексных действующих условий производства. К такому технологий к нулю А 0. Такой подход обеспе- выводу автор пришел, в частности, при выполнении чивает возможность создания практически безот- НИР по получению порошков абразивных материа ходного производства [1,6]. лов высоких качественных характеристик по гиб В этих работах в рамках рассматриваемой ким комплексным технологиям, включающим тех проблемы утилизации отходов производства бы- нологические процессы с использованием методов ли использованы функциональные абразивные УВО [1,4,7,8].

а) б) в) г) Рис. 1. Влияние формы волны на уровень звукового давления L при амплитуде А=5В:

а) синусоидальная;

б) треугольная;

в) прямоугольная;

г) трапецеидальная.

Проведен анализ экологической эффективности разивных материалов при использовании методов комплексных технологий получения порошков аб- УВО [4,6]. Была разработана классификация ос ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ новных факторов экологической эффективности ческих частот f=31.5.....8000 Гц. Исследования при использовании методов УВО. доказали наличие прямой корреляции уровня Исследования показали, что большое влияние фактора экологической напряженности челове на уровень фактора экологической напряженности ческого слуха и уровня звукового давления.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.