Повышение качества нежестких цилиндрических деталей маятниковым поверхностным пластическим деформированием тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Хо Минь Куан

• Хо Минь Куан
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Хо Минь Куан

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОТДЕЛОЧНО-УПРОЧНЯЮЩАЯ ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ МАШИН ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. ПОСТАНОВКА

ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Влияние поверхностного пластического деформирования на качество поверхностного слоя упрочненных деталей машин

1.2 Поверхностное пластическое деформирование по схеме качения и скольжения рабочего инструмента. Достоинства и недостатки

1.3 Напряженно-деформированное состояние в очаге деформации при поверхностном пластическом деформировании

1.4 Остаточные напряжения в упрочненных деталях. Способы определения, их влияние на качество деталей

1.5 Способы и устройства для статического поверхностного пластического деформирования цилиндрических деталей

1.6 Влияние поверхностного пластического деформирования на эксплуатационные свойства деталей машин

1.7 Выводы. Постановка цели и задач исследования

ГЛАВА 2. НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ ПРИ МАЯТНИКОВОМ

ПОВЕРХНОСТНОМ ПЛАСТИЧЕСКОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ

2.1 Кинематическая схема маятникового поверхностного пластического деформирования. Отличие кинематики маятникового ППД от традиционных способов упрочнения

2.2 Конечно-элементное моделирование маятникового ППД. Описание программы конечно-элементного расчета

2.3 Определение напряженно-деформированного состояния в очаге деформации

2.3.1 Определение максимальных временных и остаточных напряжений, характер распределения их компонент по поперечному сечению заготовки

2.3.2 Определение максимальных временных радиальных напряжений

и глубины пластической деформации

2.4 Определение остаточных напряжений в поверхностном слое деталей

2.4.1 Влияние основных параметров маятникового ППД на интенсивность временных, остаточных напряжений и на главные компоненты тензора остаточных напряжений

2.4.2 Определение оптимальных параметров маятникового ППД для формирования максимальных сжимающих остаточных напряжений в поверхностном слое

2.5 Формирование упругопластических волн в направлении главного движения и в направлении подачи

2.6 Оценка степени подъема металла после прохождения секториального рабочего инструмента

2.7 Численный расчет температуры в зоне контакта

Выводы по главе

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ДЕТАЛЕЙ ПРИ МАЯТНИКОВОМ

ПОВЕРХНОСТНОМ ПЛАСТИЧЕСКОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ

3.1. Методика и техника экспериментальных исследований по оценке качества упрочненных деталей

3.2 Определение шероховатости поверхности

3.3 Определение волнистости поверхности

3.4 Оценка отклонения от круглости цилиндрических деталей

3.5 Определение механических характеристик поверхностного слоя

3.6 Определение остаточных напряжений

3.7 Оценка изменения микроструктуры упрочненного слоя

Выводы по главе

ГЛАВА 4. АЛАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ МАЯТНИКОВЫМ ИНСТРУМЕНТОМ. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ УПРОЧНЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЕЙ

4.1 Сопоставление результатов численных расчетов моделирования с результатами экспериментальных исследований

4.2 Сопоставление качества поверхностного слоя, полученного маятниковым ППД и торовым роликом

4.3 Исследование коррозионной стойкости деталей, упрочненных маятниковым ППД

4.4 Определение рациональных режимов обработки для получения наилучших показателей качества упрочненных деталей

4.5 Разработка технологических рекомендаций по упрочнению деталей маятниковым ППД

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение качества нежестких цилиндрических деталей маятниковым поверхностным пластическим деформированием»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Вопросы, связанные с повышением качества машиностроительной продукции, относятся к приоритетным задачам машиностроительных отраслей. В последнее время особо остро стал вопрос о импортоз-смещении выпускаемой продукции. От ряда металлообрабатывающих отраслей потребовалось создание новых технологией, направленных на повышение качества деталей машин [4,9,13,110,111].

Многочисленными исследованиями [22,49,61,70,115 и др] установлено, а эксплуатационными испытаниями доказано, что работоспособность деталей машин во многом зависит от состояния внешнего слоя рабочих поверхностей. В связи с этим, большая часть технологических процессов изготовления деталей направленна именно на обеспечение заданных значений параметров поверхностного слоя и их рабочих поверхностей, включая в себя обработку резанием и отделочно-упрочня-ющую обработку поверхностным пластическим деформированием (ППД).

Известно, что в машиностроительном производстве ППД является одним из наиболее эффективных методов отделочно-упрочняющей обработки, который применяется для повышения качества и улучшения физико-механических свойств поверхности деталей. При финишной обработке ППД обеспечивается получение комплекса заданных значений параметров поверхностного слоя и их рабочих поверхностей, следовательно, и требуемых эксплуатационных свойств изделия. Производственная практика показала, что после проведения отделочно-упрочняющей обработки ППД увеличивается износостойкость поверхностного слоя и стойкость к коррозионным воздействиям, повышается усталостная прочность, герметичность и др. Кроме того, во многих случаях использование ППД способствует повышению запасов прочности изделий, работающих при переменных нагрузках, в 1,5-3 раза, а срока службы - в десятки раз [19,24,112,119].

Однако, при упрочнении длинномерных и маложестких цилиндрических деталей типа валов и осей традиционными методами обработки ППД возникают определенные ограничения по технологическим возможностям, так как даже при

низкой производительности не обеспечивается заданная точность диаметральных размеров и стабильность геометрической формы нежестких цилиндрических деталей. Также одной из существенных проблем при изготовлении таких деталей, является искажение их прямолинейной оси [8,45,83,96]. Это приводит к тому, что выпускаемые продукции не соответствуют установленным требованиям и в ходе дальнейшей эксплуатации таких деталей часто возникают отказы и их выходы из строя.

Методы ППД при статическом воздействии деформирующего инструмента на заготовку осуществляются двумя способами: обработка по схеме качения и обработка по схеме скольжения рабочего инструмента. При ППД по схеме качения деформирующие элементы в виде шарика или ролика прижимаются к поверхности детали с фиксированной силой, обкатываются по ней, совершая при этом вращение вокруг своей оси. В этом случае возникает незначительное трение в зоне контакта по сравнению с обработкой скольжением, поэтому напряженное состояние в очаге деформации часто не достигает необходимой степени упрочнения и величины сглаживания микронеровностей поверхностного слоя [11,32,33].

При ППД цилиндрических деталей способом скольжения усложняются условия работы деформирующего инструмента, возникают повышенные силы трения и адгезионного воздействия, что приводит к формированию высоких контактных давлений в зоне деформации даже при небольших величинах нормальных сил. Это приводит к повышению усилия деформирования, температуры в зоне контакта, при этом износостойкость рабочего инструмента резко снижается [16,58,59]. Для ППД скольжением в качестве деформирующего инструмента обычно применяются алмазные выглаживатели. Однако, при выполнении рядов производственных задач алмазное выглаживание (АВ) исчерпало свои технологические возможности, так как повышенная адгезионная составляющая вследствие налипания частиц металла на деформирующий инструмент приводит к значительному отклонению формы обрабатываемых поверхностей и его повреждению, таким образом качество поверхностного слоя упрочненных деталей резко снижается. Кроме того, процесс (АВ) на интенсивных режимах обработки характеризуется повышенной теплосиловой

напряженностью из-за большого трения в зоне контакта, являющейся причиной ухудшения эксплуатационных свойств обработанных деталей [21].

Таким образом, при механической обработке ППД нежестких цилиндрических деталей типа валов и осей традиционными способами сложно получить заданное качество деталей, так как высокая радиальная нагрузка от рабочего инструмента приводит к искажению формы детали и не обеспечивает стабильность механических свойств по длине заготовки. Если снизить радиальную нагрузку, то сложно получить необходимое качество поверхностного слоя при приемлемой производительности процесса [10,61].

В связи с этим, возникает необходимость создания нового способа ППД, базирующегося на параллельном комбинировании в едином процессе различных принципов механического взаимодействия деформирующего инструмента с обрабатываемой деталью, который обеспечивает интенсификацию напряженного состояния в очаге деформации, позволяет получить необходимую степень упрочнения при постоянном радиальном натяге и высокое качество поверхностного слоя упрочненных деталей.

Научная гипотеза: повышение напряженно-деформированного состояния в очаге деформации возможно за счет реализации сложной кинематики рабочего инструмента, с помощью которой процесс упрочнения осуществляется путем последовательной комбинации двух процессов: качения и скольжения.

Целью диссертационной работы является повышение качества поверхностного слоя нежестких цилиндрических деталей путем интенсификации напряженного состояния в очаге деформации маятниковым поверхностным пластическим деформированием.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Проанализировать проблемы теории и практики обработки нежестких цилиндрических деталей типа валов, осей, штоков способами скольжения и качения рабочего инструмента. Выявить преимущества и недостатки каждого способа, причины искривления цилиндрических деталей при обработке ППД разными способами и разработать мероприятия по их устранению.

2. Разработать новый способ отделочно-упрочняющей обработки с использованием инструмента в виде кругового сектора, совершающего маятниковое угловое движение относительно своей оси симметрии и в плоскости перпендикулярной к оси заготовки, который позволяет реализовать процесс упрочнения одновременно по схеме качения и скольжения с обеспечением интенсификации напряженного состояния в очаге деформации и остаточных напряжений в упрочненных деталях без повышения радиального натяга.

3. Построить конечно-элементную модель для маятникового поверхностного пластического деформирования цилиндрических деталей секториальным рабочим инструментом, позволяющую:

- определить напряженно-деформированное состояние в очаге деформации и остаточные напряжения в готовых изделиях, а также внеконтактную деформацию;

- определить влияние физико-механических свойств материала и основных параметров маятникового ППД на напряженно-деформированное состояние поверхностного слоя заготовки;

- определить температуру в зоне контакта заготовки с секториальным рабочим инструментом, установить ее влияние на процесс пластической деформации и остаточное напряженно-деформированное состояние поверхностного слоя упрочненных деталей.

4. Разработать технологию и инструментальное оснащение для реализации процесса маятникового ППД цилиндрических деталей.

5. Экспериментально определить влияние основных параметров маятникового ППД на показатели качества цилиндрических деталей, скорректировать конечно-элементную модель процесса маятникового ППД. Определить технологические параметры и оптимальные режимы процесса маятникового ППД, позволяющие получить наилучшие показатели качества деталей машин.

6. Оценить показатели качества деталей, упрочненных маятниковым ППД и разработать технологические рекомендации по применению способа маятникового ППД на производстве.

Научная новизна работы:

1. Впервые теоретически обоснована возможность создания более сложной кинематической схемы упрочнения поверхностного слоя секториальным рабочим инструментом для интенсификации напряженного состояния очага деформации, базирующейся на комбинации двух процессов: качения и скольжения рабочего инструмента. (п. 4 паспорта специальности 2.5.6).

2. Создана конечно-элементная модель маятникового ППД, позволяющая выполнять численные расчеты показателей напряженно-деформированного состояния в очаге деформации и упрочненного поверхностного слоя. Выявлены законы изменения внеконтактной деформации, а также степени упругой разгрузки металла после окончания упрочнения. (п. 3 и 4 паспорта специальности 2.5.6).

3. С использованием шумов Баркгаузена проведены экспериментальные исследования по определению влияния маятникового ППД на формирование сжимающих остаточных напряжений в цилиндрических деталях из стали 45. Установлена математическая зависимость механических напряжений от амплитуды шумов Баркгаузена. (п. 7 паспорта специальности 2.5.6).

4. Установлены связи между результатами измерения миктротвердости и средними размерами зерна, между шероховатостью и коррозионной стойкостью деталей после маятникового ППД. Разработаны модели регрессии для исследуемых показателей качества упрочненных деталей маятниковым ППД. (п. 7 паспорта специальности 2.5.6).

Теоретическая значимость. Теоретическая значимость работы заключается в установлении закономерностей формирования качества поверхностного слоя при интенсификации напряженно-деформированного состояния очага деформации и остаточных напряжений в упрочненных деталях при маятниковом поверхностном пластическом деформировании.

Практическая значимость. Разработана технология маятникового ППД с применением секториального рабочего инструмента, обеспечивающая повышение качества цилиндрических деталей машин типа валов и осей. Определены основные технологические параметры и режимы обработки, обеспечивающие эффективность

процесса упрочнения маятниковым ППД. Разработаны конструкции технологических устройств для реализации маятникового ППД. Составлены технологические рекомендации для внедрения маятникового ППД на производстве.

Результаты диссертационной работы рекомендованы для использования в учебном процессе при проведении занятий по дисциплинам «Технология машиностроения», «Отделочно-упрочняющая обработка ППД», а также будут полезны аспирантам и научным работникам, занимающихся вопросами ППД.

Методология и методы исследования. В работе теоретические исследования выполнены на основе технологии машиностроения, физики твердых тел, теоретической механики, теории прочности и упругопластической деформации, механики поверхностного пластического деформирования, теории планирования экспериментов и математической статистики, метода конечно-элементного моделирования.

Для создания конечно-элементной модели использована компьютерная программа Ansys Workbench 19.1. Для проведения расчетов, создания графиков и чертежей был использован программный пакет Microsoft Excel и КОМПАС - 3D V11. Для проведения статистической обработки данных, а также регрессионного анализа результатов экспериментов использована программа Statistica 10.1.

Экспериментальные исследования проведены в лабораторных условиях на технологической установке с использованием современных средств и устройств измерения:

- для определения размеров и геометрической точности упрочненных деталей использована портальная координатно-измерительная машина Contura G2 Aktiv;

- для измерения шероховатости и волнистости использован профилометр Taylor Hobson Form Talysurf i200;

- для определения остаточных напряжений на поверхностном слое упрочненных деталей использован анализатор шумов Баркгаузена Rollscan 300 со специальным измерительным стендом CamScan 100-2LD;

- для измерения твердости поверхностного слоя по Роквеллу применяли твердомер HBRV-187,5;

- для измерения микротвердости упрочненных деталей использован микротвердомер HMV-G21 по ГОСТ Р ИСО 6507-1-2007;

- для измерения размеров зерен микроструктуры упрочненных деталей использован металлографический микроскоп МЕТ-2;

- для измерения контактной температуры в очаге деформации использован универсальный тепловизор FHr SC7000.

Основные положения выносимые на защиту:

- Результаты анализа характеристик новой кинематики процесса маятникового ППД с использованием секториального рабочего инструмента, позволяющей реализовать упрочнение за счет чередования двух процессов качения и скольжения с расширением технологической возможности по интенсификации напряженно-деформированного состояния обрабатываемой заготовки.

- Результаты численных расчетов при моделировании напряженно-деформированного состояния цилиндрических деталей после маятникового воздействия секториальным инструментом. Выявленные внеконтактные деформации и степень упругой разгрузки.

- Результаты оценки показателей качества и эксплуатационных характеристик упрочненных деталей после применения технологии маятникового ППД с использованием новой конструкции рабочего инструмента в виде кругового сектора.

- Результаты множественной регрессии по оптимизации параметров маятникового ППД и технологические рекомендации по выбору геометрических размеров рабочего инструмента и параметров процесса маятникового упрочнения.

Достоверность результатов. Достоверность результатов обеспечена обоснованным изучением достаточного объема научной литературы, использованием современных средств и методик проведения исследований, и подтверждается согласованностью теоретических выводов с результатами их моделирования и реальной экспериментальной проверки.

Личный вклад автора. Предложен новый способ и технология упрочнения цилиндрических деталей маятниковым ППД, реализована методика оценки напряженно-деформированного состояния цилиндрических деталей после маятникового

ППД в зависимости от технологических параметров процесса, проведены экспериментальные исследования, анализ, обработка и интерпретация полученных результатов, представлены основные результаты в виде публикаций, патентов, научных докладов и рукописи диссертации.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на Всероссийских и Международных научно-технических конференциях, а так же на семинарах: XI и XII Всероссийские научно-технические конференции с международным участием «Жизненный цикл конструкционных материалов» (г. Иркутск, 2021-2022г.), II Всероссийская научно-практическая конференция «Современные научные исследования: актуальные проблемы и тенденции» (г. Омск, 2021г.), III и IV Международной научно-практической конференции «Транспортные системы: безопасность, новые технологии, экология» (г. Якутск, 2021-2022г), XXVIII Международная научно-технической конференция «Машиностроение и техносфера XXI века» (г. Севастополь, 2021г); XIII Международная научно-практическая конференция «Инновации в машиностроении 2022» (г. Барнаул, 2022г); научный семинар технологов-машиностроителей «Перспективные направления развития отделочно-упрочняющих и виброволновых технологий» (г. Ростов на Дону, 2023г), а также на объединенном заседании Института авиамашиностроения и транспорта ИРНИТУ (2023г).

Публикация. Основные положения диссертационной работы опубликованы в виде 24 научных статей в различных научных выходных источниках. Из них в журналах из рекомендуемого перечня ВАК РФ - 10 статей, в изданиях, включенных в международную базу Scopus - 7 статьей. Получено 4 патента РФ на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, четыре главы, заключение, библиографический список, включающий 142 наименования, 5 приложений. Общий объем работы - 211 страниц. Основной текст содержит 176 страниц, включая 95 рисунков, 20 таблиц.

ГЛАВА 1. ОТДЕЛОЧНО-УПРОЧНЯЮЩАЯ ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ МАШИН ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Влияние поверхностного пластического деформирования на качество поверхностного слоя упрочненных деталей машин

Качество (надежность и ресурс) современных деталей машин находятся в прямой зависимости от состояния и несущей способности их поверхностного слоя. При этом, под качеством поверхности деталей машин подразумевают свойства ее поверхностного и подповерхностного слоя, которые формируются вследствие воздействия на поверхность сочетания технологических методов обработки выполненных в определенной последовательности [3,4,29,38,49,55].

Поверхностный слой является наружной частью деталей, качество которого характеризуется ее геометрическими (шероховатость, волнистость, отклонение от формы) и физико-механическими (микротвердость, остаточные напряжения, структура) свойствами.

В ходе эксплуатации на рабочие поверхности деталей непосредственно влияют возникающие интенсивные физико-механические факторы: механические, тепловые, электромагнитные, световые, химические и др воздействия. Вследствие этого, возникают негативные явления (например: износ, кавитация, коррозия, появление трещин и другие виды разрушения), последствие которых приводит к потери первоначальных характеристик, в следовательно, и к досрочному выходу деталей из строя. Поэтому повышение качества поверхностей обработанных деталей на производстве всегда является одним из важнейших направлений развития и модернизации выпускаемой продукции [8,10,19,24,113].

Параметры качества поверхностного слоя, как правило, формируются на финишных операциях механической обработки (такие как шлифование, хонирование, полирование), которые обеспечивают получение заданной точности по размерам и

по форме деталей. Однако, использование этих видов механической обработки, как показано на практике, недостаточно, чтобы получить оптимальное качество поверхностного слоя с высоким квалитетом точности [108,110,111].

В связи с этим, на производстве используется отделочно-упрочняющая обработка, наиболее эффективным методом которой является обработка поверхностным пластическим деформированием (ППД), позволяющая управлять параметрами качества упрочненных поверхностей и получать регулярный микрорельеф поверхностного слоя. На основании анализа литературы [29,58,77,103,105] была составлена таблица 1.1, которая визуально отображает существенное влияние различных видов обработки на качество упрочненных поверхностей.

Таблица 1.1 Параметры поверхностного слоя при разных методах обработки

Метод механической обработки Параметры качества поверхностного слоя

Высота неровностей Rа, мкм Остаточные напряжения, МПа Глубина наклепа, мм Степень наклепа, %

Чистовое точение сталей и сплавов 1,25...2,5 -500...600 0,06...0,15 15...30

Шлифование абразивными кругами 0,63...1,25 -500...600 0,04...0,1 10...30

Полирование 0,16...0,32 -50...300 0,02...0,04 5...15

Глубинное шлифование 0,63...1,25 -200...500 0,05...0,13 10...30

Турбоабразивная обработка 0,16...0,32 -300...600 0,01...0,05 5...10

Обработка ППД Обкатывание роликами 0,04-0,32 -100...500 1... 2,5 10-20

Обкатывание шариками 0,25...0,4 -100...500 1.2,5 8,5...25

Дробеструйная обработка 1,6...2,5 -390...780 0,4...1 20...40

Центобежная обработка 0,08...0,32 -400...800 0,3...3 30...80

Упрочнение щетками 0,16...0,63 -600...800 0,1.0,3 15...30

Алмазное выглаживание 0,04...0,1 -300...1000 0,05...0,4 50...100

Рассмотрим основные параметры качества поверхностного слоя. Шероховатость поверхности. Рельеф поверхности, в частности шероховатость, является одной из основных геометрических характеристик, определяющей

качество изделия и влияющая на его эксплуатационные показатели: износ поверхностей трения, появление усталостных трещин, смятие рабочих поверхностей, коррозионное и эрозионное воздействие, кавитационное разрушение и т.п. [24,55]. Именно шероховатости первыми вступают в борьбу с трением, смятием, принимают на себя удар другого твердого тела, удар волн жидкости, пара или газа. Шероховатости во многом определяют и физические свойства поверхностей: оптические, акустические, электрические, магнитные. Практически нет ни одного эксплуатационного свойства деталей машин, которое в той или иной мере не зависело бы от шероховатости поверхности [25,31]. Кроме того, форма и размеры микровыступов влияют на трение и износ, контактную жесткость, а геометрия микровпадин связана с усталостной прочностью и с возможностью сохранения технологической смазки [55,61].

При изготовлении деталей машин величина и форма неровностей поверхности по внешним геометрическим признакам определяется видом и режимом окончательной обработки, геометрией рабочего инструмента, состоянием технологического оборудования и оснастки (наличие вибраций оказывает существенное влияние на микрогеометрию поверхности). Сказывается на шероховатости также и обрабатываемость материала детали [4,17,32,64].

В процессе ППД при воздействии рабочего инструмента определенным контактным давлением происходит деформирование микронеровностей обрабатываемой поверхности, которое полностью или частично приводит к их сжатию. При этом образуется новый микрорельеф с регулярными структурами. Практика показала, что при рациональном выборе режима ППД шероховатость поверхности резко умещается в несколько раз за один проход (до Rа - 0,1... 0,025 мкм для стали и цветных металлов и Ra = 0,4...0,2 мкм для чугуна) [38,77,105].

При обработке ППД пластичных материалов в зоне контакта рабочего инструмента и заготовки создается высокое давление, под действием которого микронеровности обрабатываемой поверхности пластически деформируются, сминаются полностью или частично. В результате образуется новый микрорельеф, причем в оптимальном диапазоне режимов ППД шероховатость поверхности резко

уменьшается за один рабочий проход [3,8,17,25]. В зависимости от различных факторов (способа ППД, режимов, обрабатываемого материала и т.д.) шероховатость обрабатываемой поверхности уменьшается до Ra = 0,04-0,1 мкм [25].

Волнистость поверхности. Геометрические погрешности обработанной поверхности детали, в частности волнистость, существенно влияют на контактную жесткость, износостойкость, герметичность соединения, уровень шума и др [31,34].

Физической модели образования волнистости при ППД в настоящее время еще не создано, но исследования в этом направлении ведутся. Так, в работах [66,87, 128] делается предположение о том, что волнообразование при ППД происходит за счет усиленного наклепа и сжимающих остаточных направлений, которые при определенных условиях могут привести к потери устойчивости тонкого поверхностного слоя. Проведенные целенаправленные экспериментальные исследования подтвердили сделанные предположения, но при достаточно большом цикле нагру-жений локальной зоны.

Выполненные экспериментальные исследования показали, что при жестком выглаживанием дуралюмина D16T, латуни ЛС59-1 и бронзы БрОЦС6-6-3 волнистость поверхности уменьшается в среднем на 50% [31]. При нежестком закреплении рабочий инструмент имеет дополнительную степень свободы и плавно огибает выступы и впадины, незначительно влияя на уменьшение волнистости. В исследованиях Куанга Л.Х [47,138] установлено, что при ППД гладкими плитами очаг деформации вдоль оси заготовки в сочетании с высокой жесткостью технологической системы обеспечивается высокая геометрическая стабильность обработки, в результате которого величина высоты волнистости снижается в 3-4 раза.

Технологические остаточные напряжения сжатия. При решении задач по повышению качества выпускаемой продукции немаловажное значение имеют остаточные напряжения, которые возникают практически при всех технологических операциях и оказывают существенное влияние на работоспособность деталей машин и элементов конструкций.

Научными исследованиями [14,66,131,132] установлено, что разрушение детали происходит в первую очередь на ее поверхности, а именно с поверхностных

микротрещин. Для предотвращения развития микротрещин применяются отде-лочно-упрочняющие обработки ППД с целью обеспечения высокого качества поверхности детали. После применения ППД в поверхностных слоях деталей, как правило, формируются остаточные напряжения сжатия, которые подразделяются на следующие составляющие: осевые и тангенциальные остаточные напряжения сжатия, а также небольшие радиальные растягивающие напряжения в подповерхностных слоях, значение которых на поверхности равно нулю.

ППД сопровождается лавинообразным развитием дислокаций и вакансий, а также образованием в деформированном объеме микропор и микропустот, которые приводят к уменьшению плотности металла в поверхностном слое [30,56,98]. При этом остаточные напряжения создаются в результате неравномерности пластической деформации, которые проникают в металл на глубину наклепанного слоя. Под воздействием рабочего инструмента возникает пластическое растяжение непосредственно верхних поверхностных слоев обрабатываемой деталей, а нижние слои подвергаются упругой деформации растяжения. После прекращения воздействия рабочего инструмента в нижних слоях происходит процесс возвращения к первоначальной форме (сжатие), которому препятствуют верхние слои. Вследствие, в подповерхностных слоях остаются растягивающие остаточные напряжения, а в поверхности формируются уравновешивающиеся остаточные напряжения сжатия. В зависимости от материала заготовки и способа ППД остаточные напряжения сжатия для некоторых материалов могут достигать 1200 - 1500 МПа [30,63,77,98,107].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Хо Минь Куан, 2023 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Артур Д.Ж. Анализ аварийных разрушений. М. Техносфера, 2010, 416с.

2. Асланян И.Р. Поверхностное пластическое деформирование антифрикционных сплавов // Технологические процессы поверхностного пластического деформирования: монография / И.Р. Асланян и др. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ. 2007. -Гл. 8. - С. 163-186.

3. Бабичев А.П. Поиск новых технологических методов повышения прочности коленчатых валов двигателей /А.П. Бабичев, М.Е. Попов [и др.] // Вестник ДГТУ. - 2015. - № 1. - С. 49-54.

4. Бабичев А.П., Мотренко П.Д. Отделочно-упрочняющая обработка деталей многоконтактным виброударным инструментом. - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2003. - 192 с.

5. Базилевский, М. П. МНК-оценивание параметров специфицированных на основе функций Леонтьева двухфакторных моделей регрессии / М. П. Базилевский // Южнно-Сибирский научный вестник. - 2019. - № 2 (26). - С. 66-70.

6. Басов К.А. ANSYS в примерах и задачах / Под. общ. ред. Д. Г. Красков-ского. - М: Компьютер Пресс, 2002. - 224 с.

7. Безъязычный В.Ф. Расчетное определение температуры в поверхностном слое обрабатываемой детали при дорновании // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. 2011. - №2 1. - С. 57-59.

8. Блюменштейн В.Ю. Механика поверхностного слоя при обработке размерным совмещенным обкатыванием / В.Ю. Блюменштейн, М.С. Махалов // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2006. - № 2. - С. 18-26.

9. Блюменштейн В.Ю. Современные конкурентоспособные технологии отделочно-упрочняющей обработки ППД / В.Ю. Блюменштейн, А.А. Кречетов, М.С. Махалов // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2012. - № 7. - С. 7-12.

10. Блюменштейн В.Ю. Современные перспективные материалы: монография / А.В. Абрамова, В.Ю. Блюменштейн, Ф.И. Пантелеенко [и др.]; под ред. В.В. Клубовича. - Витебск: Изд-во УО «ВГТУ», 2011. - 562 с.

11. Блюменштейн В.Ю. Технологические процессы поверхностного пластического деформирования: монография / В.Ю. Блюменштейн, С.А. Зайдес, А.В. Киричек [и др.]; под ред. С.А. Зайдеса. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. - 404 с.

12. Блюменштейн В.Ю. Функциональная модель технологического наследования параметров качества поверхностного // Вестник Полоцкого государственного университета. Сер. С. Фундаментальные науки. Информатика. - 2005. - №2 10.

- С. 146-150.

13. Блюменштейн В.Ю., Кречетов А.А., Махалов М.С. Современные конкурентоспособные технологии отделочно-упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием // Упрочняющие технологии и покрытия. -2012. - № 7. - С. 7-12.

14. Блюменштейн В.Ю., Махалов М.С. Расчетная модель остаточных напряжений упрочненного поверхностного слоя после обработки поверхностным пластическим деформированием // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2013.

- № 4 (100). - С. 12-20.

15. Бобровский Н.М. Оценка качества методов обработки ППД без использования смазочно-охлаждающих жидкостей / Н.М. Бобровский и др. // Изв. Самарского научного центра РАН. - 2008. - № 56. - C. 37-43.

16. Бобровский Н.М. Распределение температур при выглаживании широким самоустанавливающимся инструментом / Н.М. Бобровский и др. // Изв. Самарского научного центра РАН. - 2008. - № 56. - C. 22-29.

17. Бубнов А.С. Деформирующая обработка валов: монография / А.С. Бубнов, В.Н. Емельянов [и др.]; под ред. С.А. Зайдеса. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2013.

- 452 с.

18. Бубнов А.С. Обработка деталей поверхностным пластическим деформированием: монография / И.Р. Асланян, А.С. Бубнов [и др.]; под ред. С.А. Зайдеса.

- Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2014. - 560 с.

19. Бубнов А.С. Технологические процессы поверхностного пластического деформирования: монография / В.Ю. Блюменштейн, А.С. Бубнов [и др.]; под ред. С.А. Зайдеса. - Иркутск: Изд - во ИрГТУ, 2007. - 404 с.

20. Букатый С.А. Оптимизация режимов упрочнения по допускаемым деформациям деталей / С.А. Букатый, В.А Дмитриев, Д.Д. Папшев // Вестник машиностроения. - 1990. - № 8. - С. 58-61.

21. Букатый С.А. Эффект нелинейности температурных характеристик материалов и деталей и перспективы его применения в производстве деталей ГТД // Вестник двигателестроения. - 2014. - № 2. - С. 201-205.

22. Вулых Н.В. Технологические процессы поверхностного пластического деформирования: монография / В.Ю. Блюменштейн, Н.В. Вулых [и др.] ; под ред. С.А. Зайдеса. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. - 404 с.

23. Вулых Н.В. Численное определение НС поверхностного слоя деталей при охватывающем ППД // Повышение эффективности технологической подготовки машиностроительного производства: сб. науч. трудов. - Иркутск, 2002. - С. 153-158.

24. Горленко О.А. Технологическое обеспечение и повышение эксплуатационных показателей деталей машин // Трение и износ. - 1997. - Т. 18. - № 3. -С. 361-368.

25. Горленко О.А. Технологическое обеспечение параметров шероховатости криволинейной поверхности при алмазном выглаживании / О.А. Горленко, Ко-стенко Р.П. // СТИН. - 2000. - № 6. - С. 21-24.

26. Горленко О.А. Технологическое обеспечение геометрических параметров качества поверхности на основе учёта закономерностей технологической наследственности // Метрология и свойства обработанных поверхностей: сб. науч. статей - М., 1977. - С. 149-154.

27. Горохов В.А. Чистовая обработка титановых сплавов. - М.: Машиностроение, 1975. - 107 с.

28. Григорьев С.Н. Кропоткина Е.Ю. Выбор оптимального способа поверхностного пластического деформирования // Вестник ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАН-КИН». - 2012. - № 2. - С.144-147.

29. Григорьев С.Н., Кропоткина Е.Ю. Технологическое управление качеством поверхностного слоя по заданному закону упрочнения // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2012. - № 9. - С. 8-12.

30. Драпкин Б.М., Кононенко В.К., Безъязычный В.Ф. Свойства сплавов в экстремальном состоянии. М: Машиностроение, 2004. 256 с.

31. Дукин-Барковский И.В., Карташова А.Н., Измерение и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности. - М. Машиностроение 1978, -232с.

32. Емельянов В.Н. Деформирующая обработка валов: монография / С.А. Зайдес, В.Н. Емельянов, М.Е. Попов, Е.Ю. Кропоткина, А.С. Бубнов; под ред. С.А. Зайдеса. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2013. - 452 с.

33. Емельянов В.Н. Обработка деталей поверхностным пластическим деформированием: монография / под ред. С.А. Зайдеса. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2014. - 560 с.

34. Емельянов В.Н. Повышение надежности и долговечности коленчатых валов: монография. - Новгород: НовГУ, 1997. - 130 с.

35. Емельянов П.Н., Педь С.Е., Холин И.Е. Разработка эталонной коорди-натно-измерительной машины с ЧПУ // Информационно-измерительные и управляющие системы. - 2012. - № 8. - С. 68-72.

36. Зайдес С.А. Экспериментальная оценка напряженного состояния стальных образцов по металлографическому изображению / С.А. Зайдес, Н.В. Рудых // Вестник ИрГТУ. - 2010. - № 5. - С. 26-31.

37. Зайдес С.А., Машуков А.Н. Использование шумов Баркгаузена для определения остаточных напряжений после алмазного выглаживания патрубков высокого давления // аукоёмкие технологии в машиностроении, 2020. №.3. С.24-31.

38. Зайдес С.А., Нго Као Кыонг. Влияние кинематики процессов поверхностного пластического деформирования на качество упрочненного слоя // Упрочняющие технологии и покрытия, 2017. №5(149). С. 235-240.

39. Зайдес С.А., Нго Као Кыонг. Исследование внеконтактных деформаций при локальном нагружении // Вестник науки и образования Северо-Запада России. Калининград, 2015. Т1. №3. С.6-13.

40. Зайдес С.А., Нгуен Ван Хинь. Влияние кинематики локального нагру-жения на напряженно-деформированное состояние в очаге деформации// Вестник ИрГТУ. 2017. № 6. С. 22-29.

41. Зайдес С.А., Нгуен Ван Хинь. Оценка качества поверхностного слоя при реверсивном поверхностном пластическом деформировании // Вестник ИрГТУ. 2016. № 6. С. 34-40.

42. Зайдес С.А., Фам Ван Ань. Оценка влияния параметров деформирующего инструмента на физико-механические свойства поверхностного слоя деталей при орбитальном выглаживании. Технология металлов. 2021. № 4. С. 2-8.

43. Зайдес С.А., Хо Минь Куан, Лэ хонг Куанг. Отклнение от круглости цилиндрических деталей при маятниковом поверхностном пластическом деформировании // Упрочняющие технологии и покрытия. 2023, Т18, №3(219), С. 105-110.

44. Зайдес С.А., Хо Минь Куан. Исследование напряженно-деформированного состояния деталей, упрочненных пластическим деформированием при циклическом нагружении// Вестник машиностроения. 2022, №8, С.28-35.

45. Зайдес С.А., Хо Минь Куан. Маятниковое поверхностное пластическое деформирование цилиндрических заготовок // Izvestlya Ferrous. 2022, 65(5), pp. 344-353.

46. Зайдес С.А., Хо Минь Куан. Оценка величины упругой разгркзки при маятниковом поверхностном пластическом деформировании // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2023, №2(140), C.8-14.

47. Зайдес С.А., Лэ Хонг Куанг. Оценка напряженного состояния цилиндрических деталей при поперечной правке. Технология металлов. - 2019. - №2. -С. 18-22.

48. Исаев А.Н., Лебедев А.Р., Лесняк С.В. Моделирование технологических процессов механической обработки и сборки: кол. монография. Т. 2. Раздел 5.

Моделирование процессов упруго-пластического деформирования составных оболочек вращения дорнованием. - М.: Издательский дом «Спектр», 2014. - 403 с.

49. Исаев А.Н., Лебедев А.Р., Лесняк С.В. Эффективные технологии поверхностного пластического деформирования и комбинированной обработки: кол. монография. Раздел 3. Объемно-поверхностное пластическое деформирование в технологиях обработки отверстий составных изделий. - М.: Издательский дом «Спектр», 2014. - 336 с.

50. Касьянов В.А. Эконометрика // учебное электронное тестовое издание. 2008. 199с.

51. Копылов Ю.Р. Математическое моделирование процесса виброударного упрочнения деталей сложной формы // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2005. - № 11. - С. 3-8.

52. Корчачин А.П., Баринова Н.В., Кузнецов А.М., Кузнецов К.А. Расследование инцидентов и аварий на опасных производственных объектах. Иркутск. Изд-во ИрГТУ,2011, 272с.

53. Кречетов А.А. Развитие метода конечных элементов для решения контактной задачи взаимодействия инструмента и обрабатываемой детали // Обработка металлов. - Новосибирск: НГТУ, 2014. - № 3. - С. 82-90.

54. Кречетов А.А., Мирошин И.В. Моделирование процессов обработки деталей резанием и поверхностным пластическим деформированием // Упрочняющие технологии и покрытия. - М: Машиностроение, 2010. - № 10. - С. 14-19.

55. Кропоткина Е.Ю. Аналитическое исследование влияния параметров обкатывания на шероховатость поверхности// Упрочняющие технологии и покрытия. 2012. № 1. С. 6-9.

56. Кудрявцев И.В. Внутреннее напряжение как резерв прочности в машиностроении. М., 1951. - 278 с.

57. Кузнецов В.П. Исследование механизмов наноструктурирования поверхностного слоя при пластическом деформировании скользящим индентром. Моделирование на атомном масштабе / В.П. Кузнецов [и др.] // Физическая мезо-механика. - 2012. - Т. 15. - № 3. - С. 59-69.

58. Кузнецов В.П. Обеспечение требуемого качества поверхностей деталей на основе управления динамической системой процесса выглаживания: учеб. пособие / сост. В.П. Кузнецов [и др.]. - Курган: Изд-во Курган. гос. ун-та, 2005. - 85 с.

59. Кузнецов В.П. Формирование высококачественных поверхностей деталей из коррозионностойкой стали выглаживанием специальным инструментом с узлом динамической стабилизации на токарно-фрезерном центре / В.П. Кузнецов [и др.] // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2011. - № 8. - С. 3-15.

60. Лебедев А.Р., Исаев А.Н. Конечно-элементное моделирование процесса дорнования отверстий // Математические методы в технике и технологиях: сб. трудов XVI Международной науч. конференции: в 10 т. / РГАСХМ. - Ростов н/Д, 2003. - Т. 5. - С. 46-51.

61. Макаров А.В., Титова А.П., Афонин А.Н. Перспективы применения поверхностного пластического деформирования для снижения шероховатости поверхностей деталей прокатных станов, упрочненных СВС-электродными материалами // Вестник БГТУ.2020. № 8(93).С. 4 -12.

62. Матлин М.М. Закономерности упругопластического контакта в задачах поверхностного пластического упрочнения / М.М. Матлин, С.Л. Лебский, А.И. Моз-гунова. ВолгГТУ. - М.: ООО «Машиностроение-1», 2007. - 217 с.

63. Матлин М.М. Контактный модуль упрочнения металла в задачах поверхностного пластического деформирования деталей машин / М.М. Матлин, С.Л. Лебский, А.И. Мозгунова // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2005. -№ 4. - С. 13-19.

64. Матлин М.М. Обработка деталей поверхностным пластическим деформированием: монография / И.Р. Асланян [и др.]; под ред. С.А. Зайдеса. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2014. - 559 с.

65. Матлин М.М. Проектирование процесса упрочняющего обкатывания деталей цилиндрическим роликом / М.М. Матлин, А.В. Бабаков // Вестник машиностроения. - 2002. - № 5. - С. 60-63.

66. Махалов М.С. Исследования остаточных напряжений и их влияния на долговечность упрочненных деталей машин // Обработка металлов. - 2009. - № 4 (45). - С. 33-36.

67. Махалов М.С. Моделирование остаточных напряжений поверхностного слоя после упрочняющей обработки ППД // Жизненный цикл конструкционных материалов. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2012. - С. 112-121.

68. Мирошин И.В. Моделирование процесса нагружения поверхностного слоя при внедрении индентора // Изв. ОрелГТУ. Машиностроение. Приборостроение. - 2006. - Т. 2. - № 3 (529). - С. 45-47.

69. Митрофанова К.С. Исследование качества поверхностного слоя стали 45 после поверхностного пластического деформирования мильтурадиусным роликом // сборник трудов конференции "Инновации в машиностроении" 2019г. С. 639787.

70. Мураткин Г.В. Технологические процессы поверхностного пластического деформирования / под ред. С.А. Зайдеса. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. -404 с.

71. Никитина, Е. Н. Преимущества метода акустоупругости для неразру-шающего контроля механических напряжений в деталях машин / Н.Е. Никитина, С.В. Казачек // Вестник научно-технического развития. - 2010. - №4(32). - С. 1828

72. Николаева, Е. П. Применение метода шумов Баркгаузена для контроля упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. Т. 15. - №6(2). -С.428-431

73. Николаева, Е.П. Применение рентгеноструктурного анализа и шумов Баркгаузена для исследования конструкционной стали 30ХГСА после дробеудар-ной обработки / Е.П. Николаева, Е.В. Гридасова, В.В. Герасимов // Известия Самарского научного центра академии наук. 2015. - Т.17, №2 - С.125-132.

74. Одинцов Л.Г. Финишная обработка деталей алмазным выглаживанием и вибровыглаживанием. -М.: Машиностроение, 1981. -160 с.

75. Остапчук А.К., Овсянников В.Е., Рогов Е.Ю. Применение корреляционных функций для оценки погрешности формы деталей машин в поперечном сечении // Инженерный вестник Дона, 2014. № 2. С 12-15.

76. Папшев Д.Д. Аналитический метод расчета температуры при обработке местным пластическим деформированием / Д.Д. Папшев, В.Н. Смирнов // Изв. вузов. Машиностроение. - 1956. - № 4. - С. 122-126.

77. Папшев Д.Д. Качество поверхности при обкатывании шариком и его влияние на повышение долговечности деталей машин // Качество поверхности деталей машин. - М.: Изд-во АН СССР, 1961. - С. 128-152.

78. Патент № 2751947, Российская Федерация, МПК-В24В 39/04. Устройство для отделочно-упрочняющей обработки / Зайдес С.А., Хо Минь Куан.. № 2021103014; заяввл. 09.02.2021, опубл. 21.07.2021. Бюл. № 21.

79. Патент № 2753807, Российская Федерация, МПК-В24В 39/04. Способ поверхностного пластического деформирования цилиндрических деталей / Зайдес С.А., Хо Минь Куан. № 2021102252; заяввл. 02.02.2021, опубл. 23.08.2021. Бюл. № 24.

80. Патент № 2757643, Российская Федерация, МПК-В24В 39/04. Способ поверхностного пластического деформирования наружной поверхности детали в виде тела вращения / Зайдес С.А., Хо Минь Куан. № 2021102484; заяввл. 04.02.2021, опубл. 19.10.2021. Бюл. № 29.

81. Патент № 2763061, Российская Федерация, МПК-В24В 39/04. Устройство для образования маятникового движения рабочего инструмента / Зайдес С.А., Хо Минь Куан. № 2021116866; заяввл. 10.06.2021, опубл. 27.12.2021. Бюл. № 36.

82. Пашков А.Е. К вопросу обеспечения точности определения интенсивности поверхностного упрочнения / А.Е. Пашков [и др.] // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2010. - № 1. - С. 102-106.

83. Попова В.В. поверхностное пластическое деформирование и физико-химическая обработка. 99с.

84. Приходько В.М., Петрова Л.Г., Чудина О.В. Металлофизические основы разработки упрочняющих технологий. М.: Машиностроение,2003. 384 с.

85. Рахимьянов Х.М., Гилета В.П., Самул А.Г. Кинематика ультразвуковой обработки // Материаловедение и инженерия 971 (2020) 022054 IOP Publishing.

86. Рахимянов Х. М., Гилета В.П, Самуль А.Г. Обеспечение микрогеометрического состояния поверхности деталей, выполненных из пластичных материалов, ультразвуковой обработкой // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2020. -Т. 16, № 6. - С. 256-259.

87. Рахимянов Х.М., Никитин Ю.В., Семенова Ю.С. Условие образования волнистости поверхности при ультразвуковом пластическом деформировании металлических материалов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2012. - № 1 (54). - С. 4-9.

88. Рахимянов Х.М.,Семенова Ю.С. Прогнозирование геометрического состояния поверхности цилиндрических деталей из стали 45 при ультразвуковом поверхностном пластическом деформировании // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2011. - № 3 (52). - С. 11-17.

89. Розенберг А.М., Розенберг О.А. Механика пластического деформирования в процессах резания и деформирующего протягивания. - Киев. Наукова Думка. 1990. - 320с.

90. Рудых Н.В. Компьютерное моделирование металлографических изображений изделий машиностроения / под ред. С.А. Зайдеса // Технологическая механика материалов: межвузовский сб. трудов. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008. - С. 80-87.

91. Рудых Н.В. Методы неразрушающего определения напряженного состояния изделий машиностроения / под ред. С.А. Зайдеса // Технологическая механика материалов: межвузовский сб. трудов. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. - С. 75-86.

92. Рудых Н.В. Оценка напряженно-деформированного состояния упрочненного слоя металла при поверхностно-пластическом деформировании // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2008. - № 12. - С. 55-56.

93. Семёнова, И. В, Хорошилов А.В., Флорианович Г.М. Коррозия и защита от коррозии. М: Физматлит, 2006. - 376 с.

94. Серга Г.В. Интенсификация отделочно-упрочняющей обработки в галтовочных барабанах / Г.В. Серга [и др.] // Наукоёмкие комбинированные и виброволновые технологии обработки материалов: сб. науч. трудов международной конференции. - Ростов н/Д, 2013. - 232 с.

95. Смелянский В.М. Геометрические аспекты пластического волнообразования при обработке поверхностным пластическим деформированием // Изв. вузов. Машиностроение. - 1983. - № 10. - С. 125-129.

96. Смелянский В.М. Исчерпание запаса пластичности металла в поверхностном слое деталей при обработке обкатыванием / В.М. Смелянский, Ю.Г. Кал-пин, В.В. Баринов // Вестник машиностроения. - 1990. - № 8. - С. 54-58.

97. Смелянский В.М. Концепция инженерии поверхностного слоя в категориях пластичности и технологического наследования / В.М. Смелянский, В.Ю. Блюменштейн // Приложение. Справочник. Инженерный журнал. - 2001. - № 4. -С. 17-24.

98. Смелянский В.М. Механизм накопления деформаций при ППД // Автомобильная промышленность. - 1980. - № 3. - С. 28-30.

99. Смелянский В.М. Механика упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием. - М.: Машиностроение, 2002. - 300 с.

100. Смелянский В.М. Механика упрочнения поверхностного слоя деталей машин при обработке ППД // Вестник машиностроения. - 1982. - № 11. - С. 19-22.

101. Смелянский В.М. Моделирование процесса упрочнения деталей ППД / В.М. Смелянский, А.А. Шапарин // Кузнечно-штамповочное производство. - 1998. - № 7. - С. 17-22.

102. Смелянский В.М. Определение параметров упрочнения при размерном совмещенном обкатывании / В.М. Смелянский, В.Ю. Блюменштейн // Изв. вузов. Машиностроение. - 1981. - № 8. - С. 98-102.

103. Смоленцев В.П., Мельников В.П., Схиртладзе А.Г. Управление системами и процессами: учебник для вузов. - М.: Академия, 2010. - 336 с.

104. Соболь И.М., Стадишев Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. - М.: Наука, 2010. - 108с.

105. Соколов И.А., Уральский В.И. Остаточные напряжения и качество металлопродукции. - М.: Металлургия, 1981. - 96 с.

106. Степанов Ю.С. Оптимизация конструкции комбинированного инструмента для токарной обработки и алмазного выглаживания торцовых поверхностей деталей из меди /Ю.С. Степанов, В.И. Сотников, А.Н. Ткаченко // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2011. - № 8. - С. 15-20.

107. Степанов Ю.С. Сборный ролик для накатывания предварительно нарезанной резьбы / Ю.С. Степанов, А.В. Киричек, А.Н. Афонин [и др.] // Изобретатели

- машиностроению. - 2006. - № 1. - С. 35.

108. Сулима А.М., Шулов В.А., Ягодкин Ю.Д. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин. С.146-149

109. Суслин В.П., Джунковский А.В. Методика объемной компенсации систематических погрешностей координатно-измерительных машин на основании измерения плиты со сферами // Исследовано в России: эл. журнал. - 2006. - №2 232.

- С. 2211-2218.

110. Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. - М.: Машиностроение, 2000. - 320 с.

111. Суслов А.Г. Технология машиностроения: учебник. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2007. 430 с.

112. Суслов А.Г., Горленко О.А.Технологическое обеспечение и повышение эксплуатационных свойств деталей и их соединений / под общ. ред. А.Г. Суслова. -М.: Машиностроение, 2006. - 447 с.

113. Технологии экспериментальных исследований / Блюменштейн В.Ю., Кречетов А.А., Смирнов А.Н. [и др.]; под ред. С.А. Зайдеса. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2011. - 572 с.

114. Технология и инструменты отделочно-упрочняющей обработки деталей поверхностным пластическим деформированием: справочник. В 2-х т. Т. 1. / А.Г. Суслов, В.Ю. Блюменштейн [и др.]; под общ. ред. А.Г. Суслова. - М.: Машиностроение, 2014. - 480 с.

115. Токарев А.М. Зайде С.А. Влияние поверхностного пластического деформирования на стабильность переходного сопротивления скользящих электрических контактов// Вестник Иркутского регионального отделения Академии наук высшей школы. - Иркутск, 2009. - № 2 (15). - С. 153-158.

116. Токарев А.М., Зайдес С.А. Влияние поверхностного пластического деформирования на износостойкость скользящих электрических контактов // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2012. - № 6. - С. 12-17.

117. Тотай А.В. и др. Технологическое обеспечение и повышение эксплуатационных свойств деталей и их соединений. - М.: Машиностроение, 2006. - 448 с.

118. Шевченко А. А. Химическое сопротивление неметаллических материалов и защита от коррозии / М: Химия, КолосС, 2006. - 248 с.

119. Шнейдер Ю.Г. Технология финишной обработки давлением: Справочник. - СПб, 1998. - 414 с.

120. Шнейдер Ю.Г. Эксплуатационные свойства деталей с регулярным микрорельефом. - Л., 1982. -248 с.

121. Эрлих Л.Б., Кособудский В.А., Вершин Л.И. Волнообразование на обкатываемых поверхностях М. Изд-во наука, 1973, 52с.

122. Abdolreza J.T. Formation of Surface Nano/Ultrafine Structure using Deep Rolling Process on the AISI 316L Stainless Steel. MaterialScience&Engi-neeringlnternationalJournal. - 2017. - Volume1. - Issue 3. - P.00015-00021.

123. Anna Okunkova, Semen Zaides, Nikolaj Bobrovskij, Le Hong Quang, Khu-dobin Leonid, Olesja Levitskih and Nicolay Nosov. Modeling the process of straightening low-stiff cylindrical parts by cross-rolling with smooth plates. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 315 (2019) 062025.

124. C. J. Lammi and D. A. Lados. Effects of residual stresses on fatigue crack growth behavior of structural materials: analytical corrections. International Journal of Fatigue. 2008. Vol. 33. No. 7. P. 858-867.

125. Changping Zhou, Fengchun Jiang, De Xu, Chunhuan Guo, Chengzhi Zhao, Zhenqiang Wang, Jiandong Wang. A calculation model to predict the impact stress field and depth of plastic deformation zone of additive manufactured parts in the process of

ultrasonic impact treatment // Journal of Materials Processing Technology, Volume 280,2020, 116599, ISSN 0924-0136.

126. Chi Ma, Sergey Suslov, Chang Ye, Yalin Dong. Improving plasticity of metallic glass by electropulsing-assisted surface severe plastic deformation // Materials & Design, vol.165, 2019.

127. D. George, D.J. Smith. The application of the deep-hole technique for measuring residual stresses in auto frettaged tubes. ASME PVP High Pressure Technology 2000; 406: 25- 31.

128. D. George, P.J. Bouchard, D.J. Smith. Evaluation of through wall residual stresses in stainless steel weld repairs. Materials Science Forum 2000; 347-349: 646-51.

129. H.W. Walton. Deflection methods to estimate residual stress. Handbook of residual stress and deformation of steel. ASM International 2002, ISBN: 0-87170-729-2; pp. 89-98.

130. Haghpanah B., Nayed-Hashemi H., Aziri A.V. Elasto-plastic stresses in a functionally graded rotating disk // ASME J. Eng. Mater. Technol. 2012. Vol. 134, iss. 2. (20).

131. J. Liu, H. Zhu, W. Xu. Analysis of residual stresses in thick aluminum friction stir welded butt joints. Materials and Design 2011; 32(4): 2000-2005.

132. M.B. Prime, M.R. Hill. Residual stress, stress relief, and in homogeneity in aluminum plate. Scr Mater 2002; 46(1): 77-82.

133. M.B. Prime. Cross-Sectional Mapping of residual stresses by measuring the surface contour after a cut. Journal of Engineering Materials and Technology 2001; 123(2): 162-168.

134. Rajesham S., Tak J.C. A study on the surface characteristics of burnished components // Journal of mechanical working technology. 1989. № 20. C. 129 - 138.

135. S. Nervi S, B.A. Szabo. On the estimation of residual stresses by the crack compliance method. Comput Methods Appl Mech Eng 2007; 196(37-40): 3577-3584.

136. S.F. Estefen, T. Gurova, X. Castello, A. Leontiev. Surface residual stress evaluation in double electrode butt welded steel plates. Materials and Design 2010; 31(3): 1622-1627.

137. Saiaf Bin Rayhan, Md Mazedur Rahman, Modeling elastic properties of unidirectional composite materials using Ansys Material Designer // Procedia Structural Integrity, Volume 28, 2020, Pages 1892-1900.

138. Semen Zaides, Le Hong Quang, Nikolai Bobrovskij and Pavel Melnikov. Automated complex for stabilized straightening of low-stiff cylindrical parts. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 537 (2019) 022078.

139. Sunal Ahmet Parasiz, Yasin Kuddusi Kutucu, Onur Karadag. On the utilization of Sachs model in modeling deformation of surface grains, for micro/meso scale deformation processes // Journal of Manufacturing Processes 68 (2021) 1086-1099.

140. W. Cao, R. Fathallah, L. Castex. Correlation of Almen arc height with residual stresses in shot peening process. Mater Sci Technol 1995; 11(9): 967-973.

141. W. Cheng, I. Finnie. Residual stress measurement and the slitting method. New York: Springer 2007, ISBN 978-144194241.

142. Zaides S.A., Ho Minh Quan, Mai Duc Nghia. Effect of the sector radius of a workpiece-deforming tool on the stress-strain state in the contact zone with a cylindrical surface // Ipolytech Journal. 2021. T. 25. № 6. C. 696-707.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Список сокращений и условных обозначений

Озаг диаметр заготовки;

пзаг частота вращения заготовки;

Б величина продольной подачи;

г величина радиального натяга;

пин частота маятникового движения рабочего инструмента;

а угловая амплитуда маятникового движения рабочего инструмента;

Ксек секториальный радиус рабочего инструмента;

Гин рабочий радиус рабочего инструмента;

ьх проекция смещения рабочего инструмента на оси Ох

ьу проекция смещения рабочего инструмента на оси Оу

ь2 проекция смещения рабочего инструмента на оси Ог

Ух скорость рабочего инструмента на оси Ох

Уу скорость рабочего инструмента на оси Оу

У2 скорость рабочего инструмента на оси Ог

Урез результирующая скорость в прямоугольной координате

Л результирующее ускорение в прямоугольной координате

Уу линейная скорость вращения заготовки

Уи колебательная скорость рабочего инструмента

У, скорость рабочего инструмента в направлении продольной подачи

/ частота колебаний рабочего инструмента

в угол ввода колебаний

пзаг частота вращения заготовки

Озаг диаметр заготовки

Ц коэффициент Пуассона

ат предел текучести

предел прочности

Е модуль упругости

Ет модуль упрочнения

¡лт коэффициент трения

вр

щ интенсивность временных напряжении

вр

стг компонент временных радиальных напряжении вр

стф компонент временных тангенциальных напряжении вр

а/ компонент временных осевых напряжении

ост

щинтенсивность остаточных напряжении

а£ст компонент остаточных радиальных напряжении

афст компонент остаточных тангенциальных напряжении

а£ст компонент остаточных осевых напряжении

si интенсивность пластическои деформации

hн глубина пластическои деформации

р расстояние от поверхности цилиндрического образца

h высота волны в направлении главного движения

I длина волны в направлении главного движения

И' высота волны в направлении подачи (перед рабочим инструментом)

I' длина волны в направлении подачи (перед рабочим инструментом)

Ид высота волны за рабочим инструментом в направлении подачи

А степень подъема металла

ак естественная конвекция

1:° температура в зоне контакта

1:°сколь температура в зоне контакта при скольжении

1°кач температура в зоне контакта при качении

X касательные напряжения

Яа среднее арифметическое отклонение профиля

Кг высота неровностеи профиля по десяти точкам

Бш среднии шаг неровностеи профиля

Wz высота волнистости;

Sw шаг волнистости;

Акр отклонение от круглости

ШВ твердость

ИУо.2 микротвердость

СН степень упрочнения

ь средний размер зерна

АЬ степень уменьшения размера зерен

К коэффициент искажения формы зерна

р плотность дисслокаций

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Регрессионный анализ

Двухфакторный регрессионный анализ остаточных напряжений в зависимости от секториального и рабочего радиусов инструмента

Задачей данного анализа является определение эмпирического уравнения, которое связывает параметр оптимизации (в данном случае это остаточные напряжения) с параметрами рабочего инструмента (секториальый Rсeк и рабочий радиусы Гин).

Зависимость интенсивности остаточных напряжений от сектоиального и рабочего радиуса инструмента можно представить в виде степенно-показательного уравнения:

ст?ст = С^Н^Гин (П1)

где Со, а, Ь являются коэффициентами регрессии

Преобразуем уравнение к линейному виду путем логарифмирования обеих частей:

1пКст) = 1п(Со) + аЬ^ек) + Ь1п(Гин). (П.2)

Произведем замену: у = 1п(а°ст); С = 1п(Со); Х1 = 1п(К;ек); Х2 = 1п(Гин). Получаем линейную двухфакторную регрессию:

у = С + ах1 + ЬХ2. (П.3)

На основе данных, полученных в результате моделирования в программе Ап-БуБ 19.1, по зависимостям а!ост от Ясек и от Гин рассчитываем значения новых переменных:

Таблица П.1 - Значения новых переменных линейной регрессии

№ опыта аост Ксек Гин У = 1п(аОст) Х1 = 1й(Ясек) Х2 = 1п(Гин)

1 363 15 3 5,89 2,71 1,10

2 355 25 3 5,87 3,22 1,10

3 327 25 5 5,79 3,22 1,61

4 289 25 7 5,67 3,22 1,95

5 258 25 9 5,55 3,22 2,20

6 213 25 11 5,36 3,22 2,40

7 301 50 5 5,71 3,91 1,61

8 281 75 5 5,64 4,32 1,61

9 267 100 5 5,59 4,61 1,61

10 243 125 5 5,49 4,83 1,61

11 341 40 3 5,83 3,69 1,10

12 326 60 3 5,79 4,09 1,10

13 313 40 5 5,75 3,69 1,61

14 293 60 5 5,68 4,09 1,61

Рассчитываем параметры линейной регрессии методом наименьших квадратов (МНК), методика которого представлена в работах [5,50]. Согласно данной методике для решения уравнения линейной регрессии типа: у = а + Ь^ + Ь2х2 +...+ Ьрхр необходимо преобразовать его в систему нормальных уравнений:

£ у = + £ *1+Ь2 £ х2 +-----+ Ьр £ хр,

= Ь1£х2+Ь2£х2х1 +- + Ьр£хрх1, (П4)

уХр = Л £ Хр + ¿1 £ Х1Хр + ^2 £ Х?Хр + ••• + Ьр £ Хр.

где п - количество опытов.

Однако другой вид уравнения множественной регрессии можно представить в стандартизированном масштабе:

1у = Р^х1 + Р21х2+.+ Р^хр, (П.5)

где ¿у = —-—, ¿х. = —--стандартизированные переменные; Х;, у - среду йу 1

ние значения переменных; 5у = ^у2 — у2, = ^х? — х^2 - средние квадратичные отклонения переменных; рг- - стандартизированные коэффициенты регрессии.

Применяя МНК к уравнению множественной регрессии в стандартизированном масштабе, получим систему нормальных уравнений вида:

'гух1 = в1 + в2гх2х1 + Рзгх3х1 + ■■■ + Рргхрх1, гух2 = Р1гх1х2 + Р2 + Рзгх3х2 + ■■■ + Рргхрх2, (П 6)

^хр Р1^х1хр + Р2^х2хр + Рз^хзхр + ■■■ + Рр. где гух и гх;х;- - коэффициенты парной и межфакторной корреляции. Коэффициенты регрессии Ьг- связаны со стандартизованными коэффициентами регрессии pi следующим образом:

= (П.7)

Постоянный параметр а определяется: а = у — Ь1х1 — Ь2х2 — ... — Ьрхр. Проверка значимости полученного уравнения регрессии осуществляется с помощью Б-критерия Фишера:

Г = . (П.8)

где ^ух1х2.хр

¿гух1 — коэффициент детерминации; т - число факторов в линейном уравнении регрессии; п - число наблюдений. Вывод о статистической значимости уравнения множественной регрессии делается в случае, когда наблюдаемое значение критерия (Ррасч) больше табличного (Ртабл), найденного для заданного уровня значимости (например, аф= 0,05) и степенях свободы к1 = т, к2 = п - т - 1.

Для применения изложенной выше методики составим расчетную таблицу:

Таблица П.2 - Расчетные таблицы для проведения линейной регрессии

№ У Х1 Х2 УХ1 УХ2 Х1Х2 У2 Х12 Х22

1 5,89 2,71 1,10 15,96 6,48 2,98 34,74 7,33 1,21

2 5,87 3,22 1,10 18,90 6,45 3,54 34,48 10,36 1,21

3 5,79 3,22 1,61 18,64 9,32 5,18 33,52 10,36 2,59

4 5,67 3,22 1,95 18,24 11,03 6,26 32,11 10,36 3,79

5 5,55 3,22 2,20 17,87 12,20 7,07 30,84 10,36 4,83

6 5,36 3,22 2,40 17,26 12,86 7,72 28,74 10,36 5,75

7 5,71 3,91 1,61 22,33 9,19 6,30 32,57 15,30 2,59

8 5,64 4,32 1,61 24,34 9,07 6,95 31,79 18,64 2,59

9 5,59 4,61 1,61 25,73 8,99 7,41 31,22 21,21 2,59

10 5,49 4,83 1,61 26,52 8,84 7,77 30,17 23,31 2,59

11 5,83 3,69 1,10 21,51 6,41 4,05 34,01 13,61 1,21

12 5,79 4,09 1,10 23,69 6,36 4,50 33,49 16,76 1,21

13 5,75 3,69 1,61 21,20 9,25 5,94 33,02 13,61 2,59

14 5,68 4,09 1,61 23,26 9,14 6,59 32,26 16,76 2,59

сумма 79,61 52,03 22,20 295,45 125,58 82,25 452,97 198,35 37,32

среднее 5,686 3,717 1,586 21,104 8,970 5,875 32,355 14,168 2,666

Средние квадратичные отклонения переменных:

5у = ^ — у2 = ^32,355 — 5,6862 = 0,156,

= л/х? — ^ = 714,168 — 3,7172 = 0,593,

^х2 = — Х?2 = 72,666 — 1,586? = 0,388.

Коэффициенты парной корреляции:

соу(у,х1) у. Х1 — у. Х1 21,104 — 5,686.3,717 Гух1 = 5у. 5х1 = 5у. 5х1 = 0,156.0,593 = —0,33,

соу(у, х2) у. х2 — у. х2 8,97 — 5,686.1,586

г =-=-=-= —0 79

ух2 ^у.5х2 ^у.5х2 0,156.0,388 ' '

соу(х1,х2) х1.х2 — Х1.Х? 5,875 — 3,717.1,586

Гу -у =-=-=-= —0,087.

х1х2 ^х1.5х2 5х1.5х2 0,593.0,388 '

Стандартизированные Р-коэффициенты:

р, _ Гу^-^7"*^ _ -0,33-(-0,79).(-0,087)_ _ в1 1-7-^2 1-(-0,087)2 , ,

в2 1-Т?1Ж2 1-(-0,087)2 , •

Рассчитаем естественные коэффициенты регрессии:

5у 0,156

а = р1^=—0,40;59з = -0,105,

5у 0,156

Ь = 0?-^= —0,825—— = —0,371, 5х2 0,388

С= у — аХ1 — ЬХ? = 5,68 + 0,105.3,717 + 0,371.1,586 = 6,658. При этом, постоянная С0 = ес = е6,658= 779. Заменяя значение а, Ь, С0 в уравнении П.1 получим окончательную модель регрессии:

-ост _ 77оп-0,105 -0,371 //9^сек 1 ин

Проверка значимости полученного уравнения регрессии осуществляется с помощью Б-критерия Фишера:

^ух1х2 п — ш — 1_ 0,88? 14 — 2 — 1 _

^ = 1 — Дух1х2 . Ш = 2 = 10,6,

где коэффициент детерминации: ^ух1х2 = 7Р1гух1 + Р2гух2 = 0,88. Очевидно, что коэффициент детерминации достаточно высокий (88%) и Ерасч > Бтабл = Б(0,05;2;11) = 3,98, поэтому с уверенностью сделать вывод, что полученная модель регрессии статистически значима с заданной степенью достоверности.

Результаты расчета погрешности полученной модели регрессии представлены в таб. П.3. Очевидно, что максимальная погрешность проведенной регрессии не превышает 7,4%.

Таблица П.3 - Расчет погрешности полученной модели регрессии

№ опыта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

а0ст численных расчетов, МПа 363 355 327 289 258 213 301 281 267 243 341 326 313 293

а0ст полученной модели, МПа 389 369 305 269 246 228 285 273 265 258 351 337 291 278

Погрешность Д/, % 7,4 4,1 6,5 6,6 4,7 7,2 5,5 3,0 1,0 6,3 3,2 3,4 7,0 4,8

Множественный регрессионный анализ остаточных напряжений в зависимости от технологических параметров МППД

Задачей данного анализа является определение эмпирического уравнения, которое связывает параметр оптимизации (в данном случае это остаточные напряжения) с основными параметрами процесса маятникового ППД (s, t, пзаг, Пин, а).

Зависимость интенсивности остаточных напряжений от технологических параметров маятникового ППД можно представить в виде степенно-показательного уравнения:

а°ст = C1sa1ta2naa3rnUHaa5 (П.9)

Преобразуя уравнение к линейному виду путем логарифмирования обеих частей:

1п(а°ст) = ln(Ci) + ailn(s) + a21n(t) + аз1п(Пзаг) + а41п(Пин) + asln(a) Произведем замену: y = 1п(а°ст); C = 1n(C1); x1 = 1n(s); x2 = 1n(t);

Хз = 1п(пзаг); X4 = 1п(Пин); X5 = 1п(а) Получаем линейную регрессию:

y = C + a1x1+ a2x2 + a3x3 + a4x4 + а5х5 Методика расчета коэффициентов регрессии аналогично представлена выше. С помощью программы Statistics 10.1 рассчитаны коэффициенты регрессии: С =3,6; a1 = -0,34; a2 = 0,21; a3 = 0,2; a4 = 0,15; a5 = 0,05

Рассчитаем Ci = eC = e3,6 = 37,8 и заменяя все коэффициенты в уравнение (П.9) получим:

ofCT = 37,8s-0'34t0'21n30^2rnUH15a0'05

Для проверки значимости полученной модели регрессии был построен график (рис. П1), который отражает значения остаточных напряжений, полученных при численных расчетах и в результате регрессионного анализа. Погрешность расчета не превышает 12,8%, поэтому можно сделать вывод о целесообразности прогнозов по полученной модели регрессии.

450 -350 -250 -

150 -I результаты численных расчетов результаты модели регрессии

50 Н-1-1-1-1-1-1-1-

0 4 8 12 16 20 24 28 32 номер наблюдения эксперимента

Рисунок П.1 - Сопоставление остаточных напряжений, полученных при численных расчетах и в результате регрессионного анализа

Следует отметить, что коэффициент детерминации полученной регрессии (2.16) составляет R = 0,78, при этом по критерию Фишера Ерасч (составляет 8,07) больше табличного значения Етабл = F(0,05;5;26) = 2,59, поэтому полученная модель адекватна.

о

ост

результаты численных расчетов результаты модели регрессии

ПРИЛОЖЕНИЕ В Статистическая обработка экспериментальных данных

Для оценки точности результатов экспериментальных измерений используется статистическая обработка экспериментальных данных. Последовательность статистической обработки выполняется следующими этапами:

1. Определение среднего арифметического значения х:

—_1

х _ "^¿=1,

п

где X; - результат единичного измерения, п - число измерений 2. Определение средней квадратичной ошибки S:

5 = М

1 П

п — 1

¿=1

3. С применением критерия Стъюдента определяют доверительный интервал 7 и истинное значение определяемой величины хд.

^ ± V™

хд = х ± 7, где 1 - коэффициент Стъюдента

4. Оценивают относительную погрешность результатов серии измерений при заданной доверительной вероятности:

У

£отн ==100%.

X

В качестве примера статистическая обработка выполняется в случае измерения микротвердости на глубине 50 мкм от поверхности цилиндра после маятникового ППД в условиях базовых режимов: радиальный натяг t = 0,07 мм; продольная подача s = 0,07 мм/об; частота вращения заготовки пзаг = 100 об/мин; угловая амплитуда а = 20о; частота маятникового движения рабочего инструмента Пин = 55 дв.х/мин.

Таблица П.4 - Статистическая обработка результатов измерения микротвердости

Измерение № НУо,2 х (х* - х)2 Средняя квадратичная ошибка Б

1 324,2 0,7 0,5

2 322,6 -0,8 0,6

3 323,7 0,2 0,0

4 321,8 -1,7 2,7

5 322,4 -1,2 1,5 Б = 0,9

6 323,5 -0,2 0,1

7 324,3 0,5 0,3

8 324,8 1,1 1,2

9 323,2 -0,4 0,2

10 324,2 0,6 0,3

п = 10 х = 323,4 I = 7,4

С использованием коэффициента Стъюдента t =1,833 при степени свободы к = п -1 = 9 вычисляем доверительный интервал у = ±0,52 и истинное значение определяемой величины хд = 323,4 ±0,52.

Относительная погрешность результатов измерений:

7

£отн = =100% = 0,16%

х

Результаты статистической обработки экспериментальных данных сводят в заключительную таблицу 2.

Таблица П.5 - Результаты статистической обработки экспериментальных измерений микротвердости упрочненных образцов

п х Б 70,95 хд ^•отн

10 323,4 0,9 0,52 323,4 ±0,52 0,16%

Аналогично выполнена статистическая обработка для оценки точности результатов экспериментальных измерений интенсивности остаточных напряжений образца после маятникового ППД при базовых режимах.

Таблица П.6 - Статистическая обработка результатов измерения

остаточных напряжений

Измерение № Интенсивность остаточных напряжений ^ (Х; - Х)2 Средняя квадратичная ошибка Б

1 294,8 -0,3 0,11

2 295,8 0,7 0,45

3 294,7 -0,4 0,18

4 295,6 0,5 0,22 Б = 0,153

5 295,2 0,1 0,01

6 295,1 0,0 0,00

7 294,7 -0,4 0,18

8 295,7 0,6 0,33

п = 8 х = 295,2 I = 0,16

Таблица П.7 - Результаты статистической обработки результатов измерения

интенсивности остаточных напряжений

п х Б /0,95 Хд ^•отн

10 295,2 0,153 0,1 295,2 ± 0,1 0,03%

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Копия 4 патентов на изобретение

ПРИЛОЖЕНИЕ Д Копия акта внедрения результатов работы

Л

УТВЕРЖДАЮ

/-

Проректор по учебной

»