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 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |

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

-- [ Страница 3 ] --

нородными. Методом сравнения дисперсий по Параметр шероховатости обработанной по критерию Фишера-Снедекора исследовано верхности Ra измеряли прибором Form Talysurf влияние направления подачи заготовки уточ Intra. Результаты измерений Ra обрабатывали ненное значение групповой дисперсии. Уста методами математической статистики [9]. Экс новлено, что наблюдаемое значение критерия перименты выполнены при шлифовании спла меньше табличного, что свидетельствует о не вов ВТ8 и ОТ4 абразивным инструментом ха значимости влияние фактора направления по рактеристики 63СF120H12V на станке-полуав дачи на разброс параметра шероховатости томате мод. ЛШ-220. Режимы шлифования:

в группах.

скорость и глубина шлифования соответствен Для ответа на вопрос о влиянии направления но v=25 м/с и t=3 мм, скорость подачи стола подачи на обеспечение стабильности Ra по всей vs=50 мм/мин. В качестве СОТС использовали обработанной поверхности проведено сравнение водный раствор с присадкой Na3PO4 [10]. При общих дисперсий. В этом случае наблюдаемое длине обрабатываемой поверхности l=100 мм значение критерия оказалось больше таблично на выбранных режимах шлифование осуществ- го. Следовательно, влияние фактора направле лялось в три этапа: этапы врезания и выхода ния подачи на общую дисперсию следует счи l1=l3= 35,8 мм, постоянной длины дуги контакта тать значимым: при встречном шлифовании раз l2 =l–l1=64,2 мм. брос значений Ra на обработанной поверхности Поскольку наибольшие изменения показа- больше, чем при попутном.

телей процесса глубинного шлифования связа- Выполненные сравнения дисперсий позво ны с этапом выхода, Ra на расстоянии 30 мм со ляет перейти к статистическому анализу изме стороны выхода круга измеряли через 1 мм по нения средних арифметических значений Rai в длине образца. На остальной части обработан- группах (см. рис.). Сравнение проведено мето ной поверхности Ra измеряли через 2 мм. Всего дом дисперсионного анализа. В основе анализа по длине образца сделано 65 замеров попереч- лежит сопоставление факторной дисперсии S2jф ной шероховатости. Затем выборку делили на с остаточной или уточненной групповой дис интервалы таким образом, чтобы в каждом бы- персией S2jу. Во всех рассмотренных случаях ло 5 измерений. При трех параллельных опытах остаточная дисперсия больше факторной, что в каждой группе получили 15 значений Ra, по для принятого способа группировки данных которым рассчитывали исправленную группо- свидетельствует об отсутствии влияния факто вую дисперсию S2i, групповое среднее арифме- ра длины образца на Ra. Тем не менее, на всех тическое Rai и относили к середине соответст- графиках наблюдается тенденция снижения Ra вующего интервала li (см. рисунок). в конце этапа выхода. Аналогичная закономер Оценку однородности групповых диспер- ность изменения Ra по длине образца установ сий S2i (степень свободы fi=14) осуществляли лена при глубинном шлифовании сплава ОТ по критерию Кохрена. Установлено, что наблю- на встречной подаче стола [11].

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ С целью более детального анализа данного 3. При попутном движении стола Ra мень фактора длина образца была разбита на не- ше, чем на встречном.

сколько участков с новыми значениями границ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК интервалов представлены в таблице.

Для уровня значимости 0,05 функция Лап 1. Старков В. К. Шлифование высокопористыми кру ласа Zкр = 0,475, наблюдаемые значения Zнб гами. – М.: Машиностроение, 2007. 688 с.

приведены в табл. Таким образом, можно ут- 2. Полетаев В. А., Волков Д. И. Глубинное шлифова верждать, что групповое среднее Ra в конце ние лопаток турбин: библиотека технолога. – М.: Маши ностроение, 2009. 272 с.

этапа выхода на длине 90-100 мм значимо 3. Носенко В.А., Носенко С.В. Технология шлифова меньше, чем на остальной длине. ния металлов: монография. – Старый Оскол: ТНТ, 2012. – 616 с.

Границы интервалов и статистические 4. Специфика удаления материала на различных эта характеристики выборок измерений Ra пах плоского глубинного шлифования / В.А. Носенко, В.К. Жуков, С.А. Зотова, С.В. Носенко // СТИН. – 2008. – Встречное Попутное Границы № 3. – C. 23–27.

интервала, мм S2(Ra), мкм2 S2(Ra), мкм Ra, мкм Ra, мкм 5. Носенко В.А., Носенко С.В. Математические моде ли наработки и режущей способности для различных эта 0-90 1,53 0,0348 1,24 0, пов плоского глубинного шлифования горизонтальных 90-100 1,46 0,0378 1,18 0,0218 поверхностей кругом прямого профиля // Проблемы ма шиностроения и надежности машин. 2010. № 4. С. 92–98.

Zнб 1,81 2, 6. Носенко В.А., Авилов А.В., Носенко С.В. Закономер ности изменения силы плоского глубинного шлифования // В целом Ra при шлифовании на попутной Справочник. Инженерный журнал. 2009. № 7. С. 10–26.

подаче меньше, чем на встречной. Все значения 7. Носенко, В.А. Попутное и встречное глубинное параметра Ra в каждой серии экспериментов шлифование титанового сплава с непрерывной правкой круга / В.А. Носенко, С.В. Носенко // Вестник машино были объединены в одну выбору. При шлифо строения. – 2010. – № 11. – C. 57–61.

вании на встречной подаче среднее значение 8. Носенко, В.А. Попутное и встречное глубинное 1,28 мкм, на попутной – 1,13 мкм, т.е. на по- шлифование титанового сплава с периодической правкой путной подаче Ra в среднем 20 % ниже. круга / В.А. Носенко, С.В. Носенко // Вестник машино Основные выводы строения. – 2010. – № 10. – C. 66–71.

9. Носенко В.А., Носенко С.В. Плоское глубинное 1. Изменение направления подачи оказыва шлифование пазов в заготовках из титанового сплава с ет значимое влияние на общую дисперсию Ra: непрерывной правкой шлифовального круга // Вестник при встречном направлении подачи стола об- машиностроения. 2013. № 4. C. 74–79.

щая дисперсия Ra больше, чем при попутном. 10. Кобзарь А. И. Прикладная математическая стати стика. Для инженеров и научных работников. – М.:

2. При шлифовании с постоянной правкой ФИЗМАТЛИТ, 2006. 816 С.

Ra на всей обработанной поверхности, кроме 11. Носенко B.А., Васильев А.А., Носенко С.В. Шеро участка выхода круга, можно считать одинако- ховатость поверхности при плоском глубинном шлифова вой. На этапе выхода наблюдается снижение нии титанового сплава // Известия высших учебных заве шероховатости обработанной поверхности. дений. Машиностроение. 2007. № 9. С. 66-70.

УДК 621. А. Б. Переладов, И. П. Камкин ВЕРОЯТНОСТНАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ МОДЕЛЬ РАБОЧЕГО СЛОЯ ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА Курганский государственный университет E-mail: tp@kgsu.ru В статье описаны методика, экспериментальная установка и результаты изучения рабочего слоя шлифо вального круга. Определена зависимость изменения плотности вершин абразивных зерен по высоте рабоче го слоя. Результаты исследований используются при создании компьютерных моделей рабочей поверхности шлифовального круга и процесса шлифования.

Ключевые слова: шлифовальный круг, рабочий слой, распределение зерен, экспериментальная установ ка, компьютерное моделирование.

This article describes method of experimental equipment and results of studying worksurface of grinding wheel.

The dependence of the change in the density peaks of the abrasive grains on the height of the working layer. Re searching results are used in creating computer models of working surface and grinding processes.

Keywords: grinding wheel, worksurface, grain distribution, research facility, computer modeling.

50 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Важнейшая роль в металлообработке по- относительно показателей плотности распреде прежнему отводится операциям шлифования ления вершин зерен в объеме РПШК. В при (ОШ), которые сегодня остаются, по ряду важ- веденном в работе Байкалова А.К. [1] обзоре ных показателей, наиболее эффективными и более поздних работах, содержатся достато методами механической обработки деталей, чно разноречивые данные по данному показа изготовленных из сложнолегированных сталей телю. Были получены следующие законы рас и других труднообрабатываемых материалов. пределения вершин АЗ по высоте РС: нормаль Однако, эффективное проектирование опе- ный (Сасаки, Окамура, Ито, Ома), параболи раций шлифования сегодня практически невоз- ческий (Ориока, Ида и др.), равномерный (Пек можно по причине отсутствия адекватных леник, Брюкнер, Мацуи, Седзи, Накаяма, Сато).

модельных представлений шлифовального кру- Некоторые ученые склоняются к комбинации га (ШК) и его рабочего слоя (РС). Наиболее вышеуказанных законов. Имеется так же значи распространенный и доступный сегодня способ тельный разброс и в количественной оценке проектирования ОШ – это приближенный под- плотности распределения зерен.

В подавляющем большинстве случаев, как бор, с использованием справочных таблиц, ха показал проведенный обзор, изучение рельефа рактеристик ШК и режимов обработки с после РПШК осуществлялось в статическом режиме, дующим уточнением значений других пара без учета силовых показателей реального метров на основе имеющегося собственного процесса шлифования, что не позволяло учесть и заимствованного субъективного опыта экс величину упругих перемещений зерен под плуатации абразивного инструмента. Такой действием сил резания.

подход не позволяет эффективно решать за Поэтому, с учетом вышеизложенного, было дачи, связанные с оптимизацией факторного принято решение о проведении собственных пространства ОШ и обеспечением требуемых исследований строения РСШК в условиях, на показателей процесса обработки.

иболее приближенным к реальному процессу Необходимость использования статистиче обработки. Основной целью исследований бы ских методов описания строения РСШК и их ло получение данных об изменении плотности применения при анализе процесса шлифования расположения вершин АЗ по высоте РС (h) инст отмечалась многими известными исследовате румента.

лями (Байкалов А.К., Корчак С.Н., Маслов Е.Н., Островский В.Н., С. Малкин, Дж. Пекленик и другие), которые в своих исследованиях стре мились использовать наиболее адекватные ве роятностные модели строения РС при получе нии теоретических зависимостей, достоверно описывающих ПШ. Такой подход к изучению показателей РС является наиболее верным и позволяет решать научно-исследовательские задачи, связанные, например, с изучением пара метров кинематического взаимодействия ШК с заготовкой и раскрытием существующей неопределенности – степени перекрытия зерен друг другом в процессе срезания припуска, Рис. 1. Экспериментальная установка:

сформулированную Дж. Элденом, еще в 1911 го- 1 – платформа установки;

2 – металлическая лента;

3, 4 – веду ду, одним из ведущих американских ученых щий и ведомый шкивы;

5 – опорная поверхность;

6 - шлифо вальный круг;

7 – электропривод;

8 – стол станка;

Vл – скорость в области металлообработки, как «основное движения ленты;

Vст – скорость стола;

Vкр – окружная скорость уравнение шлифования». круга (36,6 м/с);

C – длина опорной площадки (10 мм) Однако, по различным причинам, связан Для достижения поставленной цели, были ным в основном с различием характеристик разработаны методика проведения исследова исследуемых образцов, методического и аппа ний и экспериментальная установка (рис. 1), ратно-инструментального оснащения проводи реализующая взаимодействие РСШК с заготов мых исследований, сделанных допущений при кой в соответствии с заданными режимами.

анализе и представлении полученных резуль Суть испытаний заключалась в том, что ШК татов, сегодня отсутствует единство мнений, ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ однократно прошлифовывал с заданной глуби- На рис. 2 приведена фотография участка лен ной движущуюся по опорной поверхности ме- та со следами, оставленными вершинами АЗ.

таллическую ленту толщиной 0,4 мм., оставляя при этом на ее поверхности царапины различ ной длины, которые позволяют судить о глуби не внедрения каждого зерна в материал ленты и, следовательно, о координате расположения вершины АЗ в объеме РС ШК.

В качестве образца использовался ШК с ха рактеристиками 1 250х20х76 25А F40 L 6 V.

Перед началом эксперимента рабочая поверх ность круга правилась алмазным карандашом (тип “C”) с глубиной 0,02 мм в несколько про ходов и прирабатывалась путем плоского мно гоходового шлифования стальной закаленной Рис. 2. Участок поверхности ленты со следами вершин АЗ детали по схеме врезания посредством верти кальной подачи. Для обеспечения контрастно Замеры длин царапин осуществлялись с ис сти получаемых царапин поверхность ленты за пользованием инструментального микроскопа с темнялась, путем протирки 3% раствором точностью 0,005 мм. Расчет глубины внедрения хлорного железа. Скорость шлифования (Vш) зерен осуществлялся по формуле:

составляла 60 м/с. Скорость ленты определя l лась как разница Vш и Vкр. Требуемая скорость aз, (1) ленты обеспечивалась скоростью вращения Vл Vст приводного шкива и контролировалась с точно- 4 Dкр 1 Vкр стью ±0,13 м/с. Глубина шлифования равнялась 0,01 мм. Для исключения повторного взаимо- где l – длина царапины на поверхности ленты, действия ШК с уже прошлифованным участком Dкр – диметр ШК.

ленты, скорость стола ограничивалась следую- Статистическая обработка данных экспери щим условием: мента позволила построить график распределе С Vл ния числа вершин зерен по глубине РП ШК Vст lл (рис. 3).

Рис. 3. Гистограмма распределения числа АЗ по глубине РС ШК (объем выборки 179 шт.):

1 – количество АЗ на глубине h нарастающим итогом;

2 – количество АЗ в слое з K h 2,15, В результате обработки экспериментальных (2) данных был определен закон изменения плот- где К – комплексный коэффициент, учитываю ности вершин АЗ по глубине РС ШК: щий зернистость и номер структуры ШК.

52 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Подготовка и реализация проведенного экс- Изменяемые параметры модели: общее ко перимента осуществлялись Переладовым А. Б. личество вершин зерен в модели, средний диа в рамках диссертационных исследований (науч- метр основной фракции зерен, доля объемного ный руководитель к.т.н., доцент В. И. Курдюков). содержания материала АЗ в единичном объеме круга, высота круга, высота рабочего слоя, угол при вершине зерна.

В качестве модели АЗ был принят конус с углом при вершине 1600 в соответствии с ре комендациями ряда исследователей (Ваксер Д.Б., Кенинг, Лорц, Мецуи).

Ширина модели поверхности круга и глу бина РС задавались во входных параметрах, а длина поверхности вычислялась исходя из плотности расположения вершин АЗ по площа ди модели РП ШК. Плотность расположения АЗ зависит от глубины рабочего слоя и опреде лялась по формуле 2.

Рис. 4. Фрагмент развертки вероятностной 3D модели Результаты исследований используются при РСШК 25АF40L6V (глубина РС 20 мкм) создании вероятностных моделей взаимодейст вия ШК с поверхностью заготовки в процессе С использованием полученных результатов шлифования, с целью определения статистиче была создана вероятностная компьютерная мо ских параметров микрорезания обрабатываемого дель РСШК (рис. 4) в системе T-Flex CAD материала активными режущими зернами [2].

(номер лицензионного ключа 1A4FA6A7). Ис Исследования выполняются по государст пользование данного программного комплекса венному контракту № 11474р/20982 с Фондом позволило значительно упростить технологию содействия развитию малых форм предприятий моделирования за счет использования набора в научно-технической сфере (Программа СТАРТ – реализованных базовых функций параметриче 13, направление Н1).

ского создания сложных многоэлементных гео метрических объектов. Модели вершин АЗ встав БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК лялись как отдельные фрагменты, а сама модель РС являлась файлом 3D-сборки. Такой подход 1. Байкалов, А. К. Введение в теорию шлифования мате позволяет изменять параметры модели с мини- риалов / А. К. Байкалов. – К.: Наукова думка, 1978. – 208 с.

2. Переладов, А. Б. Моделирование процесса шлифо мальной доработкой. Моделирующая программа вания с использованием программного комплекса T-Flex/ (макрос) была написана на языке C#, с использо- А. Б. Переладов, И. П. Камкин // Зауральский научный ванием встроенного в T-Flex компилятора. вестник. – 2013. – №1(3). – С. 30-33.

УДК 621. А. Б. Переладов, И. П. Камкин, И. В. Кожевников, А. В. Анохин СТОХАСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СТРУКТУРЫ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА Курганский государственный университет E-mail: tp@kgsu.ru Разработана компьютерная программа для имитационного моделирования дисперсных систем (ДС) с про стым и сложным зерновыми составами. Возможности программы позволяют определять степень заполнения объема ДС материалом частиц в зависимости от соотношений зернистостей и объемов составляющих ее ком понентов, координационное число, плотность системы, оценивать степень неоднородности ДС, определять другие показатели. Результаты исследований используются для проектирования абразивного инструмента с оптимальным зерновым составом составляющих его шлифматериалов и структурных наполнителей.

Ключевые слова: абразивный инструмент, структура, компьютерное моделирование, вероятностная мо дель, дисперсная система, зерновой состав.

A computer program for simulation of dispersed systems with simple and complex grain compositions is designed.

The program allows determining the degree of filling of the volume of dispersed system material particles, depending on the ratios grits and volumes of their components, the coordination number, the density of the system, assessing the degree of heterogeneity of the dispersed system and determining the other indicators. Results of researches are used for the design of the abrasive tool with the optimal grain distribution of its grinding materials and structural fillers.

Keywords: abrasive tool, structure, computer modeling, likelihood models, dispersed system, grain distribution.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Совершенствование методик проектирова- нию требуемой (или максимальной возможной) ния операций абразивной обработки на основе плотности укладки АЗ и структурных наполни использования автоматизированных средств телей, образующих каркас АИ, которая обеспе расчета сегодня по-прежнему является акту- чивается прессованием без разрушения состав альной научно-практической задачей, эффек- ляющих его структурных элементов. При этом тивное решение которой значительно облегчит в производственных условиях обычно не ис поиск оптимальных решений. Одним из наибо- пользуются теоретические и эксперименталь лее значимых элементов системы операции аб- ные зависимости, по причине их не универ разивной обработки является абразивный инст- сальности, а опытным путем, методом проб, румент (АИ), обоснованный выбор статических определяются оптимальное соотношение объе характеристик которого (твердость, прочность мов компонентов с тем или иным соотношени закрепления абразивных зерен на его рабочей ем средних размеров частиц. В качестве крите поверхности инструмента, пористость и дру- риев оптимизации обычно используют показа гие) во многом определяет производительность тели структуры АИ: коэффициент заполнения и качество процесса обработки. объема инструмента материалом АЗ и струк Обеспечение требуемых характеристик АИ турных наполнителей (Ксм), плотность смеси, осуществляется при его проектировании и из- объем пор и другие.

готовлении. Современный АИ, зачастую, имеет По результатам изучения и анализа извест сложный зерновой состав и изготавливается с ных методов расчета и управления параметра использованием различных структурных (на- ми ДС, было решено провести собственные ис пример, корундовые и стеклянные микросфе- следования, с целью определения показателей ры, косточка фруктовая и другие) и технологи- строения и интегральных характеристик струк ческих (декстрин, жидкое стекло, пирит и дру- туры инструмента с различным зерновым со гие) наполнителей, что требует определения ставом. При выборе метода и средств исследо оптимальных размеров частиц и объемных со- вания, учитывалось, что подобные системы отношения компонентов. Обычно на практике имеют микронеоднородную организацию, обу рассчитываются двух - или трехкомпонентные словленную случайным распределением пока дисперсные системы (ДС), состоящие из абра- зателей дисперсных частиц (форма, размеры, зивных зерен (АЗ) одной или нескольких зер- рассев, зерновой состав, другие показатели) и нистостей, дисперсных структурных наполни- их положением в пространстве [2]. Учитывая телей, неразрушающихся в процессе прессова- стохастическую природу и характер структуры ния и обжига, и обеспечивающих формирова- ДС и большое число составляющих ее элемен ние устойчивого каркаса структуры АИ. тов (АЗ), было решено исследования проводить Показатели строения структуры АИ во многом на основе использования закона больших чисел определяют технологичность его изготовления с применением специально разработанных про на стадиях прессования и спекания сформован- граммных средств моделирования и исследова ной заготовки инструмента [1]. Связка, другие ния полученных структур.

мелкодисперсные и/или легко разрушающиеся Моделирование осуществлялась с исполь при прессовании абразивной массы наполните- зованием написанной на языке С++ компью ли, как правило, не принимают участия в фор- терной программы, позволяющей создавать 3-х мировании каркаса структуры АИ и не погло- мерные вероятностные модели ДС АИ, имею щают энергию прессования, ввиду значительно щие непрерывный и разорванный зерновые со меньшего размера частиц по сравнению с АЗ и ставы смеси из частиц условно неупругого ма структурными наполнителями, невысоких териала (далее зерна) с абсолютно гладкой прочностных свойств их материала и особенно- поверхностью, имеющих сферическую и/или стей его фазового состояния (газ, жидкость, эллипсоидную формы. В качестве дополни гель и т.д.). Поэтому, объем таких наполните- тельного элемента в модели ДС учитывался лей назначается (ограничивается) исходя из ре- и связка, которая в процессе термообработки цептурных соображений, с учетом оставшегося реального инструмента постепенно размягча объема, не занятого структурообразующими ясь, растекается по поверхности зерен, увели частицами. чивая их диаметры. При этом, образуются и, Решение задач проектирования абразивного в результате явления массопереноса при вязком инструмента сводится, в основном, к достиже- течении [3], окончательно формируются, мос 54 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ тики связки в местах контакта зерен и дополни- динационное число Nн) с другими зернами тельные мостики связки между наиболее близ- и плоскостями – границами объема. При этом, ко расположенными, но не находящимися в не- из всех возможных вариантов размещения зер посредственном контакте, зернами. Толщина на, выбирался вариант с минимальной коорди слоя связки рассчитывалась с учетом общей натой по высоте объема, что обеспечивало рав поверхности зерен в ДС и вытесненного ее объ- номерное его наполнение. Эти условия обеспе ема из контактов между ними. чивали устойчивое положение очередного зер Основная идея алгоритма работы модели- на в укладке и максимально возможную рующей программы заключалась в наполнении плотность их упаковки. Далее цикл генерации и определенного виртуального объема путем по- размещения очередной модели зерна в объеме следовательного размещения в нем структур- повторялся до полного его заполнения задан ных элементов (зерен), составляющих ДС. ным числом зерен. Результатом работы про С использованием генератора случайных чисел, граммы являлась построенная трехмерная мо определялась принадлежность очередного зер- дель упаковки зерен ДС и рассчитанные пара на к совокупности зерен той или иной зерни- метры ее структуры.

стости, его диаметр, в пределах выбранной зер- Ниже приведены примеры моделирования нистости с учетом принятого нормального за- ДС с различными зерновыми составами. На кона распределения размеров зерен, показатели рис. 1 изображена объемная укладка ДС, со их изометричности. Пространственное распо- стоящая из 3-х зернистостей. Укладка генери ложение очередного зерна в объеме модели за- руется в пространстве ограниченном условны давалось по критерию наличия, как минимум, ми плоскостями, которые образуют дно и стен 3-х начальных точек контакта (начальное коор- ки объема.

Рис. 1. Интерфейс программы для моделирования ДС с исходными данными и результатами моделирования (общее число зерен в модели - 9000, число зерни стостей – 3, соотношение диаметров зерен - 6 / 16 / 40 и соответствующее объемное соотношение зернистостей - 20 / 60 / 20;

объем ДС занятый сферами (Ксм) - 77%, объем ДС занятых порами (Кпор) - 23%) Зерна начинают размещаться в заданном ДС. В каждом сечении определялись соотно объеме в направлении от дна (сверху в низ). шения площадей сечений зерен и пор, значения Высота объема не ограничена. Граничный слой, которых использовались для анализа показате формирующийся вблизи стенок обладает при- лей неоднородности полученной ДС и опреде знаками регулярного строения и отличается от ления величины граничного слоя. Объем слоя строения структуры основного объема смеси с признаками регулярного строения исключал зерен. Для определения толщины граничного ся из объема анализируемых статистических слоя осуществлялись последовательные сече- данных. На рис. 1 содержатся графики измене ния смеси зерен плоскостями с определенным ния плотности ДС по высоте (вертикальный шагом, параллельно выбранной границе объема график слева) и по ширине (горизонтальный ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ чальных значений Nн (Nн = 1, 2, 3) и опреде график снизу) смеси. Неоднородность ДС хо ленного соотношения вероятности их реализа рошо видна по краям кривых графиков.

ции в модели.

Результаты компьютерного моделирования позволяют получить значения координацион ного числа (Кч) для каждого зерна, среднего Кч для зерен определенной зернистости и всех зе рен ДС в целом (рис. 2 и 3).

Степень адекватности компьютерных моде лей ДС была проверена путем сравнения полу ченных моделированием результатов с резуль татами проведенных физических эксперимен тов с использованием 3-х компонентной смеси состоящей из гранул не вспененного полисти рола для 6 различных объемных соотношений зернистостей. Разница полученных значений Ксм не превышала 3% для электрокорундовых и 4% для карбидокремниевых шлифматериа лов. Программа так же позволяет создавать мо- Рис. 2. Гистограмма частости (Zк) определенных значений дели высоких структур АИ (например, ароч- Кч для ДС, состоящей из зерен одной зернистости с содержанием связки 12,5% от объема смеси (Ксм = 0,48):

ные), с объемным содержанием материала АЗ Z – число зерен ДС (193 шт);

зерна – неплоский эллипсоид с со менее 50%, путем использования различных на- отношением полуосей 1, а б Рис. 3. Гистограмма Кч для ДС, состоящей из зерен двух зернистостей (соотношение диаметров зерен 1:1,5):

Соотношение числа зерен (сферы) меньшего и большего диаметров в полезном объеме ДС: 25 / 61. Средние значения показателя Кч для зерен меньшего, большего диаметров и всех зерен ДС, соответственно: а - с содержанием связки 5% по объему: 4,64 / 5,00 / 4,82;

б - с содержанием связки 20% по объему: 5,22 / 6,22 / 5,72.

Таким образом, разработанный алгоритм Использование моделирующей программы моделирования и написанная на его основе позволяет определять число и площади сечений программа, позволяют моделировать структуры мостиков связки, скрепляющих АЗ, что делает ДС, имеющие вероятностную природу строе- возможным проектирование АИ с требуемой ния, что на практике позволяет определять оп- твердостью.

тимальный зерновой состав абразивных масс, Результаты исследований использовались используемых для изготовления АИ с заданным на ОАО «Челябинский абразивный завод» при объемным содержанием материала абразивных проектировании шлифовальных кругов боль зерен и структурных наполнителей. Использо- шого диаметра, состоящих из двух зернисто вание моделирующей программы позволяет стей, и имеющих закрытые структуры (объем проектировать устойчивые структуры АИ, не ное содержание шлифматериала 52-58%) и от подверженные усадке при обжиге и термообра- работке технологии их изготовления.

ботке, и не допускать избыточного прессования Моделирующая программа является уни заготовки инструмента, приводящего к разру- версальной и может быть применена при реше шению его структурных инструментов. нии основного уравнения прессования порош 56 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ковых материалов и проектировании дисперс- 2. Шаталова И.Г. Физико-химические основы вибра ных систем полимербетонов, керамических ционного уплотнения порошковых материалов. М.: Наука, фильтров, порохов, твердых сплавов и других 1965. – 163 с.

3. Скороход В.В., Солонин С.М. Физико-металлурги ДС со сложными зерновыми составами.

ческие основы спекания порошков. – М.: Металлургия, БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1984. – 159 с.

1. Любомудров В.Н. и др. Абразивные инструменты и их изготовление. М. - Л.: Машгиз, 1953. - 376 с.

УДК 621.9.025.728. М. Ю. Полянчикова, Ю. Н. Полянчиков РАБОТОСПОСОБНОСТЬ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ПЛАСТИН, ПОЛУЧЕННЫХ УДАРНЫМ ПРЕССОВАНИЕМ Волгоградский государственный технический университет E-mail: polyanka86@mail.ru В статье приведен анализ влияния объемного содержания карбидных и кобальтовых фаз в твердосплав ном инструменте на производительность и качество обработки деталей из труднообрабатываемых материа лов. Показано, что получение твердосплавного инструмента методом ударного прессования, последующего высокотемпературного спекания и его пропиткой в жидком кобальте значительно улучшает качество обра ботки, повышает производительность и снижает износ инструмента.

Ключевые слова: твердый сплав, металлокерамика, ударное прессование, режущие свойства.

The article provides an analysis of the impact of the volumetric maintenance of carbide and cobalt phases in hard-alloy performance and treatment quality. It is shown that the obtaining of hard-alloy tool method of the shock pressing, the subsequent high-temperature sintering and its impregnation liquid cobalt improves the quality of treat ment, increases productivity and reduces tool wear.

Keywords: hard-alloy, cermet, shock pressing, cutting properties.

В Советском Союзе впервые был создан содержания фаз зависит удельная площадь кон и внедрен в 1926 г. однокарбидный металлоке- такта обрабатываемого материала с той или рамический твердый сплав на основе карбида иной фазой твердого сплава, а следовательно, вольфрама и кобальта в качестве связки [5], и интенсивность диффузионного износа инст а в 1931 г.

были созданы двухкарбидные метал- румента. От объемного содержания фаз, по локерамические твердые сплавы на основе кар- мнению авторов [1], зависит площадь межфаз бидов вольфрама и титана, а также – трехкарбид- ных контактов в самом твердом сплаве, то есть ные, включающие в свой состав и карбид танта- сила, удерживающая карбидные зерна в инст ла, использующие в качестве связки кобальт. рументальном материале. Кроме того, от объ Современными способами получения вы- емного содержания фаз зависит прочность шеуказанных твердых сплавов являются мето- и твердость [4] твердого сплава как способ ды порошковой металлургии [3], которые ность сопротивляться хрупким сколам и раз включают статическое прессование и спекание рушениям, так и сопротивление пластической при температуре Тспек = 0,8·Тплав, где Тплав – деформации при наличии возникающих в про температура плавления входящего в сплав лег- цессе резания высоких давлений и температур.

коплавящегося компонента. Повышенное содержание карбидов и, есте Значительным количеством исследований ственно, пониженное содержание кобальта доказана высокая режущая способность твер- в составе твердого сплава увеличивает твер дого сплава по сравнению с быстрорежущей дость, повышает его хрупкость и температурную сталью при различных видах обработки боль- устойчивость, что особенно важно при чистовом шой номенклатуры материалов, в том числе и точении на высоких скоростях резания.

труднообрабатываемых. В статье [1] приводит- Однако существующая рецептура и спосо ся научно обоснованное подтверждение влия- бы изготовления современного твердосплавно ния объемного содержания фаз – Co, WC, (Ti, го инструмента не позволяют изменять его W)C, (Ti, Ta, W)C – в спеченном твердом спла- твердость в широких пределах. Данные спра ве на его режущие свойства, т.к. от объемного вочника [4] по твердости твердого сплава дают ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ следующие значения: у сплава ВК3 твердость Экспериментальные исследования при чис 89,5 HRA, у сплава Т30К4 твердость 92 HRA, товой токарной обработке стали 40Х показали, у сплава ТТ7К12 твердость 87 HRA. что при скорости резания 170 м/мин, подаче По этим данным можно сделать следующий 0,1 мм/об и глубине резания 0,1 мм износ твер вывод: уменьшение количества кобальта на 9 % дого сплава, полученного новым способом из лишь на 5 единиц HRA увеличивает твердость готовления, уменьшился по сравнению со стан твердого сплава. При этом скорость резания дартной пластиной на 47%, высота микроне при черновом и чистовом и, тем более, тонком ровностей уменьшилась на 28%.

точении не может значительно изменяться. Это Новый способ изготовления твердосплавно приводит к тому, что чистовое и тонкое точе- го инструмента предполагает его пропитку ние невозможно проводить на более значитель- в жидком кобальте. Однако его назначение ных скоростях резания, что приводило бы к по- в новом инструменте уже совсем иное, чем вышению производительности и снижению вы- в стандартном инструменте. При ударном прес соты микронеровностей обработанной поверх- совании и спекании сформировавшиеся адгези ности. онные связи значительно увеличивают прочно Значительное увеличение производительно- стные свойства, по сравнению с кобальтовой сти и качества поверхности при точении на связью между зернами карбидов. Пропитка ко чистовых режимах возможно при значительном бальтом в новом инструменте лишь удерживает повышении твердости металлокерамического карбидные зерна, не совсем разрушенные в про инструмента. цессе резания, от полного выпадения из инст Это может быть достигнуто при использо- румента и позволяет им продолжить участво вании нового способа изготовления твердо- вать в съеме металла.

сплавного инструмента [2], при котором осу- Таким образом, новый твердосплавный ин ществляют не статическое, а ударное прессова- струмент не зависит от объемного содержания ние зерен карбидов металлов (вольфрама, тита- карбидной и кобальтовой фаз, т.к. прочность на), последующее высокотемпературное спека- и твердость инструмента зависит лишь от ре ние и пропитку кобальтом. Если в стандартном жимов ударного прессования и спекания, что твердосплавном инструменте кобальтовая связ- легко регулируется на стадии получения и не ка служит лишь для удерживания зерен карби- зависит от объемного соотношения состав дов вольфрама и титана, которые, осуществляя ляющих требуемого твердого сплава.

процесс резания, затупляются, скалываются, БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК разрушаются и удаляются стружкой из тела ин струмента, то в новом инструменте при удар- 1. Липатов, А. А. Оценка режущих свойств твердо сплавного инструмента по объемному содержанию фаз / ном нагружении зерна карбидов металлов дро А. А. Липатов, Ю. Л. Чигиринский // Известия ВолгГТУ.

бятся, сближаются по только что обнажившимся Серия «Прогрессивные технологии в машиностроении»:

особо чистым, «ювенильным», поверхностям, по межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. – Волгоград, 2012. – № (100). – С. 34 – 37.

которым формируются адгезионные связи, при 2. Пат. 2043870 Российская Федерация, МПК B 22 F водящие к созданию твердосплавной прессовки, 3/26, 3/08. Способ изготовления твердосплавного инстру имеющей первоначальную прочность. Проч- мента / В. М. Оробинский, Ю. Н. Полянчиков. – Опубл.

20.09.1995, Бюлл. № 26.

ность ее и твердость значительно увеличиваются 3. Политехнический словарь / гл. ред. И. И. Артоболев при высокотемпературном спекании. Экспери- ский. – М. : Изд-во «Советская энциклопедия», 1977. – ментальные данные позволили установить, что 608 с.

4. Справочник инструментальщика / И. А. Ординар прочность и твердость твердосплавного инстру цев, Г. В. Филиппов, А. Н. Шевченко [и др.] ;

под общ.

мента зависит лишь от энергии ударной волны, ред. И. А. Ординарцева. – Л. : Машиностроение. Ленингр.

температуры и длительности спекания. Проч- отд – е, 1987. – 846 с.

5. Технологи России (машиностроение). Т. 1. Техно ность на изгиб при различных режимах получе логия машиностроения, станки и инструменты : энцикло ния лежала в пределах 16001900МПа, а твер- педия / А. Г. Суслов, В. В. Бушуев, В. А. Гречишников, дость – 95101 единиц HRA. В. П. Смоленцев. – М. : Машиностроение–1, 2006. – 412 с.

58 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 621.774. А. С. Сенякина, О. А. Макарова АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ НА СТОЙКОСТЬ ОПРАВОК ПРОШИВНОГО СТАНА Волгоградский государственный технический университет E-mail: techmash@mail.ru Возникновение напряжений от неметаллических включений в оправке прошивного стана является од ним из доминирующих факторов, который влияет на ее работоспособность.

Ключевые слова: оправка прошивного стана, износостойкость, дефект, неметаллические включения Emergence of a pressures from no metal inclusions in the mandrel of piercing mill is the one of important facts to influence on efficiency.

Keywords: mandrel of piercing mill, wear resistance, defect, no metal inclusions.

В процессе эксплуатации оправка прошив- Легкость образования этих пор играет важную ного стана подвергается воздействию ряда ус- роль в вязком разрушении сталей с сульфид ловий деформации, основными из которых яв- ными включениями.

ляется силовые и температурные, а также силы Неметаллические включения на основе их трения, которые возникают в области контакта деформируемости характеризуют способность рабочей поверхности оправки с деформируе- передавать напряжение. Включения с низким мым металлом. Значительные силовые нагруз- показателем деформируемости, могут иниции ки и усилия трения приводят к образованию на ровать усталостные трещины двумя способами:

поверхности оправки различных дефектов. Ос- 1) вызывать непосредственное зарождение новными видами дефектов оправок являются: трещины в процесс эксплуатации из-за неспо трещины напряжения, сетка разгарных трещин, собности передавать напряжение матрице;

налипание деформируемого металла на рабо- 2) низкий показатель деформируемости вклю чую часть оправки, абразивный износ, образо- чений может быть причиной появления микро вание волнистости на конической части оправ- трещин на поверхности раздела включение – ки («гофр»), оплавление носка оправки [1]. матрица в процессе горячей пластической де При прошивке оправки упруго деформиру- формации стали. Предварительно возникшие ются и за счет знакопеременных напряжений микротрещины могут быть причиной усталост происходит развитие наружной сетки трещин, ного разрушения материала из-за распростра которая называется сеткой разгара и может нения трещин в процессе эксплуатации [2].

распространяться вглубь оправки. В тоже время Сульфидные включения имеют высокий от недеформируемых неметаллических вклю показатель деформируемости, не обнаружива чений развиваются внутренние трещины, кото ют тенденции к образованию полостей, так как рые могут выйти на поверхность и привести в данном случае не происходит нарушения свя к разрушению оправки. Причинами образова зи между матрицей и включениями. Поэтому ния трещин могут быть термические и струк включения сульфидов не оказывают отрица турные напряжения в инструменте, а так же тельного влияния на усталостные характери неметаллические включения, расположенные стики стали [8].

в устье трещины, которые могут являться кон Включения силикатов, показатель деформи центраторами напряжений и вследствие разни руемости которых занимает среднее положение цы коэффициентов линейного расширения между пластичными сульфидами и недеформи включений и матрицы вокруг неметаллических руемыми оксидами, оказывают "промежуточное" включений возникают внутренние напряжения, влияние на усталостные характеристики [2].

вследствие чего зарождаются трещины [2].

На исследование поступили образцы, выре Объем стали, испытывающий пластическую занные из раскатной части оправок после 12, деформацию, зависит от количества включе и 1290 циклов использования. Эксплуатация ний, их формы и величины теплового расшире анализируемых оправок была закончена после ния [4]. Сульфидные включения имеют высо образования на их поверхности трещин и час кий температурный коэффициент, что приво тичной потери слоя окалины.

дит к образованию пор на поверхности раздела.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ На всех анализируемых образцах включе В работе была исследована общая загряз ния идентичны по составу и расположению, но ненность неметаллическими включениями ис принципиально отличаются по количеству. Бы следуемых образцов и проведена идентифика ла подсчитана загрязненность металла по от ция включений [3] с целью определения их ви дельным включениям [3] и общая, результаты да и формы.

представлены в таблице.

В исследуемых оправках, изготовленных из стали 20Х2Н4МФ после 12, 57 и 1290 циклов Загрязненность неметаллическими включениями были обнаружены следующие виды включений оправок после различных циклов [5]: оксиды FeO (рис. 1), FeO – MnO, сульфиды FeS, MnS (рис. 2) и силикаты SiO2, MnOSiO2 Индекс загрязненности Количество (рис. 3). циклов Оксиды Силикаты Сульфиды Общий -3 -3 - 34,4310- 12 12,9210 6,7910 14, 10,1510-3 19,8310-3 25,6110-3 55,6010- 7,8210-3 8,0010-3 11,4210-3 27,2410- Роль неметаллических включений в форми ровании структуры и свойств металлоизделий достаточно велика, однако особенности обра зования оксидных, сульфидных и оксисуль фидных включений находятся между собой в тесной взаимосвязи, и в зависимости от их количественного соотношения уровень пласти ческих характеристик может существенно из Рис. 1. Оксид FeO в стали 20Х2Н4МФ, меняться.

Вывод: как видно из таблицы, общая за грязненность неметаллическими включениями образцов из оправки после 57 циклов больше примерно в 1,5 раза, чем у оправок после и 1290 прошивок. Самый высокий индекс за грязненности по деформируемым сульфидным включениям в образцах после 57 циклов. Одна ко самая высокая величина по загрязненности оксидными включениями оказалась у образцов после 12 циклов прошивки. Эти виды неметал лических включений являютя концентратами внутренних напряжений, поэтому в оправках после 12 и 57 циклов неметаллические включе Рис. 2. Сульфид MnS в стали 20Х2Н4МФ, 1000 ния могли стать одной из основных причин вы хода их из строя.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Чикалов, С. Г. Исследование работы технологиче ского инструмента непрерывного стана ТПА 159-426 / С. Г. Чикалов, А. П. Фадеев, А. П. Коликов // Сталь. – 1999. – №3.– С. 38-44.

2. Нархов, А. В. Влияние неметаллических включений на механические свойства сталей / А.В.Нархов, Б.А.Клы пин, А.Рей // Металловедение и термическая обработка. – 2002. – №1. – С. 22-36.

3. Червяков, А. Н. Металлографическое определение включений в стали / А. Н. Червяков, С. А. Кисилева, А. Г. Рыльникова. – М.: Металлургия, 1972. – 195 с.

4. Романцев, Б. А. Повышение износостойкости опра Рис. 3. Силикат SiO2 в стали 20Х2Н4МФ, 1000 вок прошивного стана / Б. А. Романцев, О. К. Матыко // 60 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Известия вузов. Черная металлургия. – 2008. – №8. – ВолгГТУ. – Волгоград, 2013. – (Серия «Проблемы мате С. 16-19. риаловедения, сварки и прочности в машиностроении» ;

5. Металлографические методы определения неме- вып. 7). – С. 125–127.

таллических включений : ГОСТ 1778-70. – Взамен ГОСТ 7. Шевцова О. А. Исследования типа образующихся 1778-62 ;

введ 01.04.1990. – М.: Стандартинформ, 2006. – включений на качество слитков низколегированной кон 31 с. – (Межгосударственный стандарт).

струкционной стали / О. А. Шевцова, Н. А. Зюбан, Д. В. Руц 6. Зюбан, Н. А. Исследование влияния окисленности кий // Известия ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 4(64) металла на формирование оксидных, сульфидных и окси ВолгГТУ. – Волгоград, 2010. – (Серия «Проблемы мате сульфидных включений и свойств готовых изделий / риаловедения, сварки и прочности в машиностроении» ;

Н. А. Зюбан, С. А. Пегишева, О. А. Шевцова, Н. В. Кля вып. 4). – С. 174–178.

чина // Известия ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 6(109) УДК 621.774. А. С. Сенякина, О. А. Макарова ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОТВЕРДОСТИ ОПРАВКИ ПРОШИВНОГО СТАНА И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ Волгоградский государственный технический университет E-mail: techmash@mail.ru Влияние микротвердости образцов от поверхности оправки к середине на работоспособность оправки прошивного стана.

Ключевые слова: оправка прошивного стана, износостойкость, микротвердость.

The impact of sаmple's microhardness on efficiency of the mandrel of piercing mil from it's surface to center.

Keywords: mandrel of piercing mil, wear resistance, microhardness.

В настоящее время на ОАО «ВТЗ» освоили износостойкость оправки. Поэтому было про производство бесшовных труб на прошивных ведено исследование микроструктуры образ станах. При прошивке на стане заготовке од- цов, вырезанных из раскатной части оправок новременно сообщается вращательное и посту- после 12, 57 и 1290 циклов использования, экс пательное движение. Она укладывается в кана- плуатация которых была закончена после обра ле по оси прокатки и проталкивается толкате- зования на их поверхности трещин и частичной лем вплоть до валков, которые расположены потери слоя окалины.

друг над другом, имеют одинаковое направле- В работе были произведены измерения ние вращения между собой. Заготовка увлека- микротвердости образцов от поверхности оп ется указанными валками благодаря их наклону равки к середине для определения структурных (5-17° к оси прокатки) и прокатывается между составляющих по сечению [2]. Результаты из валками. Для удержания металла в очаге де- мерений и распределение микротвердости [3] формации есть две направляющие линейки, по сечению образцов представлены в таблице расположенные в вертикальной плоскости. и на рис. 1.

Действие валков и линеек дает нам внешний Как видно из таблицы, микротвердость у по диаметр трубы. Для получения внутреннего от- верхности образца после 12 циклов прошивки верстия нужного диаметра с ровной поверхно- составляет 520 – 586 HV100, что соответствует стью прокатку проводят на оправке - конусооб- структурам нижнего бейнита и мартенсита [6].

разном инструменте, установленном на конце Оправки эксплуатируются в тяжелых усло стержня между валками на пути движения за- виях, а именно нагрев при прошивке поверхно готовки. При движении вперед заготовка над- сти оправки нагревается до температуры С, что выше критической точки Ас3, т. е. про вигается на оправку - прошивается, при этом происходит расширение и выравнивание про- цесс деформации заготовки происходит в ау шитого отверстия. Температурный режим при стенитном состоянии и затем оправку охлаж работе около 1200°С, а температура оправки дают по выходу из трубы водой спрейерно, то 380-410°С [1]. есть в процессе работы могла происходить час В таких тяжелых условиях работы появля- тичная поверхностная закалка оправки. Вслед ются множество дефектов, которые уменьшают ствие цикличности работы оправки (быстрый ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ нагрев и охлаждение рабочей поверхности) сокая микротвердость объясняется наследст происходит многократная перезакалка рабочей венной передачей развитой дислокационной поверхности с кратковременной выдержкой структуры горячедеформированного аустенита, при температуре нагрева под закалку, и как образующегося при последующем охлаждении следствие увеличение микротвердости [4]. Вы- оправки, мартенситу.

Микротвердость исследуемых образцов Количество циклов Значение микротвердости от поверхности к центру, HV 12 586 520 396 385 303 275 337 57 322 295 288 300 263 322 290 1290 296 290 286 262 245 289 296 Микротвердсть, HV Расстояние от края к центру, мм 5 10 15 20 25 30 35 40 12 циклов 57 циклов 1290 циклов Рис. 1. Распределение микротвердости по сечению образцов В центре образца после 12 циклов твердость ций) [5]. Микроструктуры образца после 57 и составила 262 – 385 HV100 и характеризуется 1290 циклов прошивок представляют собой ме структурой верхнего бейнита и сорбита, кото- ханическую смесь сорбита и верхнего бейнита.

рые сформировались после термической обра- Так же можно отметить, что у оправки, ко ботки оправки – окислительного отжига. Не- торая прослужила наибольшее количество цик равномерная микротвердость у образцов после лов, наблюдается повышенное содержание ва 12 циклов полученная в результате термоцик- надия по отношению к химическому составу лирования привела к упрочнению поверхности остальных оправок, который способствует по при малом количестве циклов, что привело при вышенной устойчивости стали к отпуску, при циклических нагрузках к образованию трещи- высоких эксплуатационных температурах.

ны на поверхности. В остальных образцах мик- В процессе работы в подоксидном слое ротвердость более низкая, т. е. произошло ра- происходит увеличение скорости диффузии уг зупрочнение и напряжения в процессе горячей лерода, что является причиной увеличения обработки давлением релаксировали. обезуглероженного слоя. Одновременно с этим, На образцах после 57 и 1290 циклов проши- в процессе термоциклирования происходит вок микротвердость, как у поверхности, так увеличение толщины оксидного слоя примерно и в середине образца примерно одинаковая и на 150 – 200 мкм (рис. 2). Это связано с присут составляет 262 – 320 HV100. Это связано с ди- ствием никеля в количестве 4 %. Влияние ни намической полигонизацией, которая заключа- келя на интенсивное внутреннее окисление ется в чередовании процессов упрочнения (по- объясняется тем, что оксид никеля, образую вышения плотности дислокаций) в результате щийся на поверхности, остается на границе ок наклепа в процессе горячей деформации и ра- сид – основной металл и препятствует даль зупрочнения (уменьшения плотности дислока- нейшему переходу железа из внутренней части 62 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ металла в окалину. В тоже время окисление ции приводит к сколу окалины на рабочей по идет вглубь металла по границам зерен. Это верхности и выходу ее из строя. Наилучшей придает оксидному слою пластичность и проч- структурой для обеспечения работоспособно ность сцепления с окисляемым металлом, и он сти оправок является смесь сорбита и верхнего менее подвержен отслаиванию. бейнита.


БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Чикалов, С. Г. Исследование работы технологиче ского инструмента непрерывного стана ТПА 159-426 / С. Г. Чикалов, А. П. Фадеев, А. П. Коликов // Сталь. – 1999. – №3.– С. 38-44.

2. Измерение микротвердости вдавливанием алмаз ных наконечников : ГОСТ 9450 – 76 ;

введ 01.01.1977. – М.: Стандартинформ, 2005. – 35с. – (Межгосударственный стандарт).

3. ГОСТ Р 50779.22-2005. Статистические методы.

Статистическое представление данных. Точечная оценка и доверительный интервал для среднего ;

введ. 01.07.05. – Рис. 2. Микроструктура на границе окалина – металл М.: Стандартинформ, 2008. – 7 с. – (Межгосударственный образцов после 57 циклов, 100 стандарт).

4. Романцев, Б. А. Повышение износостойкости опра У образцов от отправки после 12 прошивок, вок прошивного стана / Б. А. Романцев, О. К. Матыко // работавших в условиях термоциклирования, раз- Известия вузов. Черная металлургия. – 2008. – №8. – С. 16-19.

мер зерна у поверхности 5 – 6 балл, в центре со 5. Касьян, В. Х. Влияние температурно-силовых усло ставляет 4 – 5 балл. Более мелкое зерно у поверх- вий деформации на стойкость прошивных оправок / ности оправки объясняется упрочнением ее в про- В. Х. Касьян, С. В. Мазур // Металлургическая и горно цессе термоциклирования, за счет образования рудная промышленность. – 2003. – №2. – С. 57-61.

6. Ильинский В. А. Улучшение механической обраба мелкозернистого слоя феррита прочно сцеплен тываемости отливок/ В. А. Ильинский, Ю. В. Гребнев, ного со слоем оксида на поверхности оправки.

Л. В. Костылева, Н. И. Габельченко, Т. Т. Гребнева // Изве-стия Вывод: структура оправки, на поверхности ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 4(64) ВолгГТУ. – Волго которой образуется мартенсит, имеет повы- град, 2010. – (Серия «Проблемы материаловедения, сварки шенную твердость, что в процессе эксплуата- и прочности в машиностроении» ;

вып. 4). – С. 147–151.

УДК 621. В. А. Солодков ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕРЫВИСТОГО РЕЗАНИЯ Волгоградский государственный технический университет E-mail: techmash@vsti.ru Проведенные исследования прерывистого резания подтверждают данные о влиянии процессов пласти ческого деформирования в зоне стружкообразования и контактной зоне на характер и интенсивность износа передней и задней поверхности.

Ключевые слова: пластическое деформирование, прерывистое резание, прижимной элемент, микротвердость.

The researches, conducted of discontinuous cutting confirm influence of processes of plastic deformation in a zone shavingdeformation and contact zone to a character and intensity of wear on a back surface and on a forward surface.

Keywords: plastic deformation, faltering cutting, clamping element, microhardness.

Анализ температурно-деформационных следующим выводам. Непосредственной при особенностей прерывистого резания позволяет чиной повышенной скорости деформаций явля определенно говорить о решающем вкладе по- ется меньшая усадка стружки (больший угол вышенной скорости деформаций в рост интен- сдвига) и, как следствие, более высокая ско сивности тепловыделений при прерывистом ре- рость ее движения. Другими словами, при од зании [1]. Анализ же явлений, вызывающих по- ной и той же скорости резания среднеинте вышенную скорость деформации приводит к гральная скорость деформации по длине реза ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ при прерывистом резании существенно выше, формаций, интенсивность тепловыделений чем при установившем резании [2]. и соответственно температура прерывистого Также, увеличению скорости деформаций резания.

способствует меньшая толщина контактной зо- Для проверки этого предположения в кон ны на передней поверхности при прерывистом струкцию фрезерного инструмента с механиче резании. ским креплением твердосплавной режущей В свою очередь меньшая усадка стружки пластины был введен новый элемент (рис. 1).

связана с меньшей величиной касательных сил На переднюю поверхность режущей пласти на передней поверхности из-за меньшей длины ны 1 накладывался упругий прижимной эле полного и пластического контакта. Наконец мент 2 на расстоянии от режущей кромки рав меньшая длина контакта является следствием ном приблизительно двум толщинам срезаемо интенсивного завивания стружки в вертикаль- го слоя а. При резании заготовки 3 образую ной плоскости. щаяся стружка 4 попадала под прижимной эле Можно предположить, что если устранить мент 2, который устанавливался относительно или уменьшить завивание стружки, то возмож- передней поверхности режущей пластины с не которым зазором. Прижимая проходящую но увеличение длины контакта и как следствие сил на передней поверхности и усадки стружки. под ним стружку к передней поверхности, этот В результате должна уменьшиться скорость элемент препятствовал ее завиванию и вынуж движения стружки, скорость пластических де- денному отрыву от передней поверхности.

1 (1,5…2) а 4 А-А А а 1 А Рис. 1. Схема расположения прижимного элемента на передней поверхности твердосплавной режущей пластины Как показали экспериментальные исследо- Также заметно возрастает усадка стружки и вания, выполненные при следующих условиях: сила резания Прежде всего те ее составляющие сталь 45 – ВК8, уровень измерения микротвер- силы резания, которые действуют на передней дости от передней поверхности Z = 135 мкм, V поверхности.

= 60 м/мин, S = 0,34 мм/зуб, длина единичного Как уже было отмечено в работе [1] увели реза L 150 мм, прижимной элемент практиче- чение усадки стружки снижает скорость ее ски устраняет явление завивания стружки [1]. движения по передней поверхности. Если Как следствие, существенно меняются основ- учесть, что при этом увеличивается высота зо ные температурно-деформационные характери- ны контактных пластических деформаций на стики процесса резания. передней поверхности, то можно сделать вывод Прежде всего, увеличивается ширина зоны о снижении скорости пластических деформа стружкообразования С2 (совпадает с величиной ций в контактной зоне и в зоне стружкообразо участка упрочнения [3]) и возрастает степень вания. Известно, что скорость пластических упрочнения, достигаемая на ее конечной гра- деформаций непосредственно влияет на интен нице (рис. 2). сивность тепловыделений [3].

64 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Hv, МПа С2 1,1 мм С2 1,7 мм 0 0,1 0,2 Х, мм Рис. 2. Микротвердость в зоне стружкообразования с прижимным элементом (1) и без него (2) Качественно интенсивность тепловыделе- h3, мм ний может быть определена по следующей формуле [3]:

q = к в = vр / (К в) = vс,, где – контактные касательные напряжения;

0, к – скорость деформаций в контактной зоне;

в – средняя толщина вязкого слоя, мм;

vр – скорость резания, м/мин;

vс – скорость стружки, м/мин;

К – усадка стружки.

0, Из представленной зависимости видно, что интенсивность тепловыделений будет возрас тать с увеличением контактных касательных на пряжений и скорости резания vр и с уменьше нием усадки стружки К и высоты контактной 0, зоны в. Соответственно она будет снижаться при обратном изменении указанных параметров.

Результаты расчета показывают снижение тем пературы резания и износа инструмента при ис 25, мин пользовании прижимного элемента. Результаты 0 5 10 15 расчета подтверждаются экспериментально. При Рис. 3. Зависимость износа по задней поверхности от време использовании прижимного элемента снижение ни фрезерования с прижимным элементом (1) и без него (2) термо-ЭДС составляет 1,0...1,5 мВ, что в соот ветствии с тарировочными зависимостями для этой пары материал-инструмент эквивалентно 50...100°С температуры резания. Такое значи тельное снижение температуры резания не мо жет не сказаться на износе инструмента. Прове денные стойкостные испытания (сталь 45–Т5К10, V = 190 м/мин, S = 0,2 мм/зуб) подтвердили предположение о снижении износа при введе- 0,5 мм 40 мкм нии в конструкцию фрезерного инструмента прижимного элемента, предотвращающего зави- Рис. 4. Вид передних поверхностей при фрезеровании вание стружки (рис. 3). с прижимным элементом (1) и без него (2) ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Кроме того, получены данные о влиянии го резания и тем самым снижать интенсивность прижимного элемента и на износ по передней износа твердосплавного инструмента.

поверхности (сталь 45–ТТ7К0, = 12 мин, БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК V = 190 м/мин, S = 0,2 мм/зуб). Из представлен ных профилограмм (рисунок 4) хорошо видна 1. Солодков В. А., Жуков В. В. Особенности стружко различная топография изношенной передней образования и пластического деформирования при преры поверхности: с прижимным элементом лунка вистом резании / В.А. Солодков// Сборник трудов II Все российской научно-практической конференции «АКТУ износа имеет большую длину (больше длина АЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ», г. Са контакта);

без прижимного элемента лунка из- мара, 2010.

носа ближе к режущей кромке и имеет боль- 2. Особенности стружкообразования и контактного взаимодействия при прерывистом резании / В.А. Солод шую глубину. ков // Повышение эффективности обработки резанием.

Таким образом, влияя на движение стружки Коллективная монография / М.: Издат. дом «Спектр», в момент врезания можно изменять условия 2012. – раздел 3. - с. 95-133.

3. Талантов Н. В. Физические основы процесса реза пластического деформирования, определяющие ния, изнашивания и разрушения инструмента. – М.: Ма основные характеристики процесса прерывисто- шиностроение, 1992. – 240 с.


УДК 621. В. А. Солодков ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ В ЗОНЕ СТРУЖКООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ВРЕЗАНИИ Волгоградский государственный технический университет E-mail: techmash@vsti.ru Проведенные исследования прерывистого резания подтверждают полученные при установившемся ре зании данные о взаимосвязи процессов пластического деформирования в зоне стружкообразования и кон тактной зоне.

Ключевые слова: пластическое деформирование, зона стружкообразования, врезание.

The researches, conducted of discontinuous cutting confirm dates, obtained for want of placed(installed) cutting, on correlation of processes of plastic deformation in a zone shavingdeformation and contact zone.

Keywords: plastic deformation, struzhkoobrazovaniye zone, incision.

Взаимовлиянию процессов в зоне стружко- твердости по ширине зоны стружкообразования образования и в контактной зоне на передней на одинаковом расстоянии от передней поверх ности (Z 135 мкм) для различных точек от на поверхности посвящено значительное количе ство исследований. В частности, в работе [1] чала врезания. Как видно (рис. 2), зона струж доказано, что не только контактные процессы кообразования проходит в своем развитии не на передней поверхности влияют на зону сколько стадий. В начальный момент (L = 1… стружкообразования, но и характер пластиче- 2 мм), когда контактное течение только зарож ского деформирования в зоне стружкообразо- дается, сдвиговая деформация в зоне стружко вания определенным образом воздействует на образования локализована в узкой полосе.

процессы, происходящие на передней поверх- Затем, когда контактное течение на второй ности. В развитие предшествующих исследова- части контакта уже достаточно развито, (L = ний в работе [2] установлен факт равенства = 2…3 мм) ширина зоны стружкообразования ширины зоны стружкообразования и длины резко возрастает, что хорошо согласуется с вы участка упрочнения (рис. 1). водами работы [2], связывающей конечную Исследования микрошлифов корней стру- границу зоны стружкообразования с концом жек, полученных прерывистом резании, еще участка упрочнения. В данном случае контакт более убедительно подтверждает, установлен- ное пластическое деформирование, а следова ную в этих работах взаимосвязь процессов пла- тельно, и участок упрочнения, удалены от ре стического реформирования в зоне стружкооб- жущей кромки. Поэтому процесс стружкообра разования и контактной зоне. На рис. 2 для зования продолжается в зоне, конечная грани сравнения показаны кривые изменения микро- ца которой также удалена, от режущей кромки.

66 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Рис. 1. Реальная схема процесса резания Hv, L=2…3 мм МПа L126 мм L=1…2 мм L=15 м 0 0,1 0,2 0,3 Х, мм Рис. 2. Изменение микротвердости по ширине зоны стружкообразования.

Сталь 45 – ВК8, Z = 135 мкм, V = 60 м/мин, S = 0,34 мм/зуб При этом зона стружкообразования как бы рас- мент больше, чем при установившемся резании (L 15 м). Аналогичная картина сохраняется падается на две зоны и ее ширина в этот мо ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ и после зарождения контактного течения вбли- при установившемся процессе. Иначе говоря, зи режущей кромки (L = 9…10 мм). Ширина в период врезания существует глобальный мак зоны стружкообразования по прежнему значи- симум деформации в зоне стружкообразования.

тельна. Важной особенностью является дости- В настоящих исследованиях также зафиксиро жение в этот момент максимума упрочненного вана стадия, когда упрочнение, определенное состояния, который при этом превосходит со- по уровню микротвердости, максимально и пре ответствующие значения при установившемся восходит установившееся резание.

резании. Очевидно, это связано с фактом дву- Другим сходным результатом является ус кратного деформирования обрабатываемого тановленный факт постепенного расширения материала при его движении через зону струж- зоны деформации при врезании. Однако, по кообразования. Однако, после образования мнению автора в работе [3] сделан ошибочный единой контактной зоны ширина зоны струж- вывод о том, что ориентация условной плоско кообразования резко уменьшается. При этом ее сти сдвига при этом практически не меняется.

величина продолжает соответствовать величи- Этот вывод можно объяснить только специаль не участка упрочнения и при последующем ре- ными условиями проведения эксперимента, зании растет вместе с ростом участка упрочне- в частности, незначительной скоростью реза ния (L 126 мм). ния. Очевидно, на микроскоростях характер взаимодействия на передней поверхности при В работе [3], посвященной исследованию врезании стабилен и не влияет на положение переходных процессов в зоне стружкообразо условной плоскости сдвига. В работе [4] пока вания при врезании инструмента в заготовку, зано, что при врезании с образованием сливной получена количественная оценка деформации в стружки положение условной плоскости сдвига зоне стружкообразования. Установлено, что и величина угла сдвига непрерывно меняются.

при врезании происходит постепенное нараста ние силы резания, напряжений, степени дефор БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК мации, упрочненного состояния (микротвердо сти) и длины контакта стружки с резцом, при- 1. Зорев Н. Н. О взаимодействии процессов в зоне чем для достижения каждой из этих характери- стружкообразования и в зоне контакта передней поверх ности инструмента. – Вестник машиностроения, 1963, стик своего установившегося значения требует №12, 42 – 50 с.

ся разное время. Несмотря отличия в условиях 2. Талантов Н. В. Физические основы процесса реза проведения эксперимента в работе [3] и в на- ния, изнашивания и разрушения инструмента. – М.: Ма стоящих исследованиях, некоторые получен- шиностроение, 1992. – 240 с.

3. Chandrasekaran H., Nagarajan R. Transient strains ные результаты близки. Так, по мнению авто- and chip formation during tool entry.” Proc. Int. Cont. Prod.

ров [3], наиболее характерной чертой переход- Eng. New Delhi, 1977, Vol.1.” Calcutto., s. a., v/45- v/54.

ного процесса стружкообразования является 4. Особенности стружкообразования и контактного взаимодействия при прерывистом резании / В.А. Солод наличие в начальных стадиях врезания макси ков // Повышение эффективности обработки резанием.

мальных сдвиговых деформаций, значения ко- Коллективная монография / М.: Издат. дом «Спектр», торых для соответствующих точек больше, чем 2012. – раздел 3. - с. 95-133.

УДК 621.787. А. В. Трунин, Ю. И. Сидякин, С. Ю. Абакумова, В. Л. Маклецов ОЦЕНКА ИНТЕНСИВНОСТИ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ВАЛАХ ПРИ ППД Волгоградский государственный технический университет Е-mail: stanki@vstu.ru Предложена методика оценки уровня интенсивности остаточных напряжений в валах при упрочняющей и отделочно-упрочняющей обработках поверхностным пластическим деформированием.

Ключевые слова: вал, упрочняющая обработка, остаточные напряжения, упругопластическая деформация.

The article describes method of assessing the level of residual stress intensity in shafts after strengthening treatment by surface plastic deformation method.

Keywords: shaft, strengthening treatment, residual stress, elastic-plastic deformation.

Всевозрастающие требования по обеспече- лей машин неразрывно связаны не только с их нию высоких качественных показателей дета- надежностью и долговечностью, но и эконо 68 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ в которой коэффициенты K и m рассчитыва мичностью. В совокупности эти требования в полной мере могут быть реализованы только ются по формулам ln в 0, при наиболее полном использовании прочност m ных свойств материалов. В последнее время эта E проблема успешно решается с помощью уп- ( p ) в ln 0, рочняющих технологий. В частности, примени- 0,2 тельно к валам, работающим в условиях знако K ( E ) m 1,2 m и (2) переменных нагрузок, наиболее эффективными по известным значениям временного сопротив являются методы, основанные на деформаци ления в, условного предела текучести 0, онном упрочнении их поверхностей, к числу которых принадлежит поверхностное пласти- (при стандартном допуске на остаточную де формацию = 0,002), модуля нормальной уп ческое деформирование (ППД).

Общеизвестно, что ППД обеспечивает вы- ругости E и предельной равномерной дефор сокое качество поверхности и существенно по- мации p материала вала. При этом следует вышает циклическую прочность валов за счет иметь в виду, что указанные физические харак формирования в упрочненном поверхностном теристики материала 0,2 и в должны быть слое благоприятной системы остаточных сжи адаптированы к реальным размерам вала, т.е.

мающих напряжений. При этом напряжения назначаться с учетом масштабного фактора.

нагрузки, которые обеспечиваются в валах Один из вариантов такого учета рассмотрен режимами обработки, например, обкаткой их в работе [8]. Расчет интенсивности упругопла тороидальными роликами или шариками, опре i( z ) на ли деляются, как правило, по известным зависи- стической контактной деформации мостям теории упругости, что не совсем право нии действия контактной нагрузки рассмотрен мерно, поскольку при ППД реализуется кон в работах [5, 9].

тактное нагружение, сопровождающееся воз- Что касается остаточных сжимающих на никновением в очаге упругопластических кон- пряжений при ППД, то в настоящее время из тактных деформаций [1-5]. Контактная задача вестно много работ по их определению, однако, в такой постановке, как было отмечено в работе большей частью они носят экспериментальный [5], в полном объеме пока не решена. Имеются характер, отличаются значительной трудоемко лишь некоторые частные решения подобных стью и строгостью математического аппарата и задач, которые не решают проблему в целом. требуют высокой квалификации исследовате Одно из них дано в работе [6] и относится лей.

Среди аналитических методов расчета ос таточных напряжений особое место занимает к осесимметричному контактному нагружению известное решение М. С. Дрозда [10]. Несмотря упругопластического полупространства сфери на его приближенный характер, вследствие ческим индентором. Поэтому в рассматривае принятых ограничений и допущений (деформа мых условиях оценку напряженного состояния ция считалась симметричной относительно ли материала вала удобнее проводить с использо нии действия контактной нагрузки и линейно ванием обобщенной диаграммы деформирова изменяющейся по толщине упрочненного слоя ния, которая справедлива не только при одно и пр.), решение получилось относительно про осном, но и при объемном напряженном стым и содержало весьма важный для практики состоянии, имеющем место, в частности, в про вывод: максимальных значений, равных повы цессах ППД валов. Данную диаграмму, связы шенному вследствие наклепа пределу текучес вающую интенсивность рабочих напряжений ти материала вала, тангенциальные to i ( z ) (т.е. напряжений нагрузки) с интенсивно- 0, и осевые o остаточные напряжения достигают стью деформаций i (z) в произвольных точках x в близлежащем к поверхности вала упрочнен оси z, совпадающей с линией действия усилия ном слое. Учитывая это обстоятельство можно обкатки, удобнее представлять для практиче- полагать, что резервы упрочнения материала ского применения в форме степенной зависи- полностью исчерпываются на уровне, когда мости [7] значения достигают в. Поскольку этому 0, m i ( z ) напряжению соответствует интенсивность ос i ( z ) K 1, (1) таточной деформации i ( z ) p, полагаем, что ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ деформации i (z) можно предложить аналогич добиться от ППД наибольшей эффективности можно при условии, когда интенсивность дефор ную уравнению (1) зависимость мации на поверхности вала (при z 0 ) i,0 будет n близка по значению к р. При этом в первом при-, i ( z ) i, o (3) i( z) ближении можно считать, что и интенсивность p остаточных напряжений io,0 в этом слое у по в которой дополнительно,0 – расчетное зна верхности вала по значению будет близка к в. i чение реализуемой в процессе ППД интенсив Применительно к окончанию этапа разгруз ности контактной упругопластической дефор ки, когда в упрочненном поверхностном слое мации на поверхности вала. Данная зависи сформирована система остаточных сжимающих мость удовлетворяет следующим начальным напряжений, для описания взаимосвязи интен условиям: на границе упругой и пластически сивности этих напряжений io( z ) с интенсивно деформированной областей ( z z s ) i ( zs ) стью итоговой контактной упругопластической Соотношение между интенсивностями деформаций и остаточных напряжений при различных режимах обработки валов ППД Материал Режим обкатки Остаточные напряжения Твердость i,0 iо, 0,2 DP i, o,0 to,0 io, HB Dв F Марка стали р i, в x r НД (терм. обработка) МПа мм кН – МПа 14,7 0,23 –255 –170 225 425 0, 290* 185 50 [1] 33,3 0,46 –360 –240 320 480 0, (отжиг) 600 2150 235 58,8 0,70 –300 –200 265 515 0, 400 45 [2] 3,5 0,98 –730 –410 635 640 0, нормал.) 670 2350 2,1 1,0 0,34 –650 –380 565 750 0, 630 270* 45 [2] (улучш.) 890 3300 2,0 0,74 –880 –480 765 820 0, 13,7 0,26 –300 –195 265 480 0, 15,7 0,29 –460 –245 400 490 0, 315 150* 50 [4] ** 160 17,7 0,32 –325 –230 290 500 0, (отжиг) 650 1700 19,6 0,35 –280 –180 245 505 0, 21,6 0,37 –230 –140 200 510 0, 12,7 0,64 –260 –170 230 525 0, 8,8 0,19 –145 –115 135 450 0, 12,7 0,27 –260 –145 225 475 0, 17,7 0,37 –330 –185 285 495 0, 360 190* 45 [3] 25,5 0,50 –380 –180 330 515 0, (нормал.) 610 31,4 0,58 –290 –145 250 525 0, 12,7 0,11 –220 –105 190 420 0, 21,6 0,22 –255 –110 220 465 0, 24 25,5 0,27 –350 –165 300 475 0, 34,3 0,35 –305 –130 265 495 0, П р и м е ч а н и я. 1. Знаком (*) отмечены данные литературных источников [1-4]. 2. (**) – обработка полого вала внутренним диаметром 80 мм. 3. F – рабочая нагрузка (усилие обкатки), Dв – диаметр вала, Dр и r – диаметр в плоскости обкатки и профильный ра диус тороидального ролика.

70 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ i (0), рассчитанных для точек поверхности ва и i(zs ) 0, на поверхности вала ( z 0 ), как от o мечалось выше, i (0) i,0 p и в. При o ла. Интенсивность остаточных напряжений оп i (0) ределяли по известной зависимости теории уп этом заметим, что если в процессе обработки ругости по значениям ее компонент o,0 и to, валов ППД реализуется условие,0 р, ре- x i [1-4], а интенсивность напряжений нагрузки жимы упрочнения можно считать оптимальны по формуле (1) при i (0),0. Данная зависи ми [5, 8]. К сожалению, анализ многочислен- i ных литературных данных (например, [1-4]), мость в относительных координатах представ касающихся экспериментального определения лена на рисунке.

остаточных напряжений в валах, свидетельст вует о том, что применяемые большинством БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК исследователей режимы обработки не удовле 1. Браславский В.М. Технология обкатки крупных де творяют данному (оптимальному) варианту. талей роликами. – М.: Машиностроение, 1975. – 160 с.

Некоторые результаты этого анализа, выпол- 2. Чепа П.А. Технологические основы упрочнения де ненного нами с позиций предлагаемого крите- талей поверхностным деформированием. – Минск: Наука и техника, 1981. – 128 с.

рия оптимизации режимов ППД, представлены 3. Школьник Л.М. Технология и приспособления для в таблице.

упрочнения и отделки деталей накатыванием / Л.М. Шко льник, В.И. Шахов – М.: Машиностроение, 1964. – 184 с.

4. Школьник Л.М. Полые валы и оси /Л.М. Школьник – М.: Машиностроение, 1968. – 183с..

5. Дрозд М.С. Инженерные расчеты упругопластиче ской контактной деформации /М.С. Дрозд, М.М. Матлин, Ю.И. Сидякин – М.: Машиностроение, 1986. – 224 с.

6. Дрозд М.С., Осипенко А.П. Аналитическое иссле дование напряженного состояния при внедрении упругой сферы в упругопластическое полупространство. В сб.:

Металловедение и прочность материалов. Труды ВПИ, вып. VIII. – Волгоград, 1977. С. 58 – 68.

7. Сидякин Ю.И. Обобщенная диаграмма упругопла стического контактного деформирования материалов. / Ю.И. Сидякин, А.В. Трунин //Известия ВолгГТУ. Сер.

«Прогрессивные технологии в машиностроении. Вып. 7»:

межвуз. сб. науч. ст. № 13 (86). / ВолгГТУ. – Волгоград, 2011. – С. 44 – 46.

Зависимость относительной интенсивности остаточных 8. Сидякин Ю.И. Повышение эффективности упроч напряжений от относительной интенсивности контактной няющей механической обработки валов обкаткой их ро деформации при упрочняющей обработке валов ППД: ликами или шариками // Вестник машиностроения, 2001, 1-4 – данные работ [1], [2], [3], [4] соответственно №2. С. 43–49.

9. Сидякин Ю.И. Расчет интенсивности деформации Вместе с тем отметим, что реализуемые под остаточной вмятиной с эллиптичес-ким контуром / Ю.И. Сидякин, А.В. Трунин //Деформация и разрушение в экспериментах различные значения,0 яви i материалов и наноматериалов. DFMN–2009: матер. 3-ей лись хорошей базой для установления зависи- межд. конф. ИМет, – М.: 2009. – C. 384 – 385.

10. Дрозд М.С. Аналитическое исследование остаточ мости интенсивности максимальных значений ных напряжений, вызванных поверхностным наклепом. // остаточных напряжений io(0) от интенсивности Изв. вузов МВО СССР. Машиностроение, № 5, 1958.

С. 42–50.

контактной упругопластической деформации ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 658.512.011. Г. В. Ханов, А. Н. Тодорев, М. Н. Дятлов АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ СПЕЦИАЛЬНЫХ МАШИН НА НАЧАЛЬНОМ ЭТАПЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ Волгоградский государственный технический университет E-mail: ngig@vstu.ru Проведен анализ машиностроительных систем автоматизированного проектирования различного уровня функциональных возможностей. Перечислены основные требования, предъявляемые к машиностроитель ным системам проектирования. Рассмотрен и предложен подход к созданию многовариантных параметри ческих и динамических моделей с помощью макроса.

Ключевые слова: автоматизация проектирования, уникальные изделия, нестандартные элементы, спе циализированные программы, макросы, системы проектирования среднего класса, листовой элемент рамы, многовариантные параметрические модели, начальный этап проектирования.

The analysis of machine-building systems of the automated designing of various level of functionality is carried out. The basic requirements shown to machine-building systems of designing are listed. The approach to creation of multiple parametrical and dynamic models with the help macro command is considered and offered.

Keywords: designing automation, unique products, non-standard elements, specialised programs, macro commands, systems of designing of middle class, a sheet element of a frame, multiple parametrical models, the de signing initial stage.

В настоящее время на российских про- граммами, макросами, библиотеками, алгорит мышленных предприятиях довольно интенсив- мами, руководящими материалами, типовыми но идет процесс внедрения систем автоматизи- планами и правилами.

рованного проектирования конструкций и тех- Перечислим основные требования, предъяв нологий [1]. ляемые к машиностроительным системам про На начальном, поисковом этапе проекти- ектирования:

рования конструкций (особенно нестандарт- • cистема должна быть максимально про ных, не имеющих аналогов, допускающих ши- стой в освоении и эксплуатации.

рокую вариацию, как параметров, так и тополо- • обладать достаточно низкой стоимостью;

гии), конструктор вынужден рассматривать • иметь русскоязычный интерфейс;

значительное число вариантов. Количество ва- • система должна обеспечивать полную под риантов может быть разумно сокращено при держку ЕСКД;

наличии у конструктора большого опыта про- • система должна иметь собственные сред ектирования аналогичных изделий. Причем не ства для создания пользовательских прило рассмотренный по тем или иным причинам на жений.

данном этапе удачный вариант конструкции • система должна быть открытой для связи может привести к провалу проекта в целом. с другим программным обеспечением.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 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.