Разработка динамики продольно-крутильных волноводов применительно к процессу электроакустического напыления при упрочнении режущего инструмента тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.03.01, кандидат технических наук Кудряшев, Сергей Борисович

• Кудряшев, Сергей Борисович
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кудряшев, Сергей Борисович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. 10 . 1 Методы упрочнения режущего инструмента

1.1 Методы трансформации ультразвуковых колебаний

1.2 Цель и задачи исследования

2 ДИНАМИКА ТРАНСФОРМАЦИИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ

2.1 Значение проблемы и основные направления их решения

2.2 Основы теории трансформации ультразвуковых колебаний

2.3 Кручение естественно закрученного волновода

2.4 Определение коэффициентов жесткости. Построение амплитудно-частотных характеристик

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОДОЛЬНО-КРУТИЛЬНЫХ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛНОВОДОВ

3.1 Общая характеристика методологического подхода

3.2 Исследование амплитудно-частотных характеристик продольно-крутильного ультразвукового волновода

4 РАЗВИТИЕ ИСКРЫ В КОМПЛЕКСНОМ УЛЬТРАЗВУКОВОМ

ПОЛЕ

4.1 Механизм образования искры

4.2 Развитие канала искры. Влияние ультразвука на процесс развития искрового канала

4.3 Об эффекте электропластичности при деформировании и импульсном воздействии высокоэнергетического электромагнитного 99 поля

4.4 Об эффектах электропластичности и исчерпании ресурса вязкости

в неформальном ультразвуковом и высокоэнергетическом поле

5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

5.1 Исследование износостойкости инструментальной стали У10А

5.2 Эффективность метода электроакустического напыления при упрочнении осевого инструмента 129 ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 140 ЛИТЕРАТУРА 143 ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка динамики продольно-крутильных волноводов применительно к процессу электроакустического напыления при упрочнении режущего инструмента»

Введение

Повышение качества, надежности и долговечности деталей машин, режущих инструментов и пггамповой оснастки является одной из важнейших проблем научно-технического прогресса. Решение ее прямым образом связано с созданием новых и интенсифицированных технологических процессов на базе эффективного использования различных видов энергии: плазмы, лазера, электричества, ультразвука и др. с целью обеспечения требуемого комплекса технологических и эксплуатационных характеристик машин и аппаратов.

При современных масштабах производства продукции машиностроения особое значение приобрела также проблема экономии материальных и энергетических ресурсов за счет уменьшения объема обработки резанием, применения эффективных методов формообразования, широкого использования упрочняющей и восстанавливающей технологий.

В настоящее время в отечественной и мировой технологической практике четко определились две тенденции решения указанных проблем.

Первая связана с совершенствованием и интенсификацией традиционных методов механической обработки, которая пока по сравнению с другими методами имеет большое распространение из-за ряда очевидных достоинств, а именно широкого круга решаемых производственных задач, технологической гибкости, малой энергоемкости и простоты реализации и по прогнозу международного научно-технического общества технологии машиностроительного производства до 2020 года целевой состав машиностроительного производства будет состоять из этапов первичного (заготовительного) и вторичного (обработка) формообразования, т.е. механические процессы обработки сохранят свое ведущее технико-экономическое значение на ближайшие 20-30 лет.

Как показывает опыт отечественного и зарубежного машиностроения прогресса в этом направлении можно ожидать за счет интенсификации про-

цессов механической обработки с использованием указанных выше и других видов энергии.

Вторая тенденция связана с использованием указанных выше видов энергии, как самостоятельных. Это направление более перспективно, так как позволяет создавать новые технологические процессы, базирующиеся либо на использовании того или иного вида энергии либо на их комбинации. Место и роль таких процессов в современном машиностроении уже сейчас широко известно.

Целенаправленное использование указанных выше видов энергии и их сочетание позволяет создавать уникальные технологические процессы, отличающиеся как по своей физической сущности и механизму воздействия на обрабатываемые среды, так и по производительности и качеству продукции машиностроения.

Развитие указанных выше тенденций и влияние их на развитие промышленности и экономики в определенной степени зависит от реализации широкого круга мероприятий в области научно-технического прогресса. Безусловно, решающую роль при этом должно сыграть совершенствование технологии производства.

В связи с этим актуальным является поиск научно-технических решений, направленных на разработку новых и интенсификацию существующих технологических процессов машиностроения, базирующихся на глубоких научных обобщениях, на быстром развитии технологической науки, которая широко использует достижения физики, математики, химии, электроники и по своей направленности, методологии и проникновению в сущность исследуемых явлений все более приобретает характер фундаментальной науки.

Одним из таких решений является широкое использование энергии трансформируемых ультразвуковых колебаний (УЗК), позволяющих создавать принципиально новые технологии, отличающиеся высокой эффективно-

стью и стабильностью. Кроме того, исключительная технологическая гибкость трансформации УЗК дает возможность во многих случаях интенсифицировать действующие технологические процессы.

В разработке фундаментальных проблем теории и практики ультразвука и ультразвуковой технологии лидирующее положение принадлежит акустике, физике твердого тела и физико-химической механике. Успехи этих отраслей современной науки в значительной мере влияют на все многообразные технологические процессы машиностроения.

В многочисленных работах [1-6], посвященных теоретическому и экспериментальному изучению воздействия энергии УЗК различного вида: продольных, крутильных, продольно-крутильных (комплексных) и др. на разнохарактерные технологические процессы, доказана эффективность ультразвука.

Необходимым условием высокоэффективного использования энергии комплексных УЗК в технологической практике является целенаправленная их трансформация с учетом специфики того или иного процесса путем контролируемого воздействия на все наиболее существенные параметры, характеризующие служебное назначение изделия. В связи с этим, актуально проведение специальных исследований, связанных с целенаправленным управляемым воздействием трансформируемых УЗК в комплексном процессе электроакустического упрочнения режущего инструмента с целью увеличения его износостойкости и долговечности при одновременном улучшении качества изделий и производительности процесса.

Однако к началу выполнения настоящей работы использование в отечественном и зарубежном машиностроении энергии трансформируемых ультразвуковых колебаний в научном и технологическом аспектах было недостаточно обеспечено. Теория трансформации УЗК была разработана в общем виде, что не давало возможность без дополнительных экспериментов рассчитывать продольно-крутильные волноводы. Это существенно ограничивало ши-

рокое использование энергии ультразвуковых продольно-крутильных колебаний.

Тем ни менее профессор Минаков B.C. разработал ряд оригинальных технологических процессов, использующих энергию продольно-крутильных УЗК, позволившие разработать и изготовить ряд серийных промышленных установок. Однако разработанные процессы и в частности процесс электроакустического напыления технологически недостаточно обеспечен и требует дальнейшего совершенствования.

В связи с этим целью диссертационной работы является: повышение производительности и качества изделий машиностроения за счет увеличения износостойкости режущего инструмента путем развития основных положений теории динамики трансформации УЗК и применения электроакустического напыления (ЭЛАН).

Научная новизна работы заключается в обобщении теоретических и экспериментальных исследований физических процессов и явлений, протекающих под действием комплексных УЗК в рамках технологического процесса упрочнения режущего инструмента. Научную основу этого процесса составили новые теоретические положения и результаты экспериментальных исследований, которые выносятся на защиту:

- аналитическое определение функции напряжений и жесткости при кручении естественно закрученных стержней;

- решение задачи расчета продольно-крутильных ультразвуковых волноводов технологического назначения;

- разработка методики расчета продольно-крутильных ультразвуковых волноводов технологического назначения с заданным направлением вектора колебательной скорости;

- исследование эффективности комплексных (продольно-крутильных) ультразвуковых колебаний при ЭЛАН;

- аналитическое исследование электроискрового процесса в неформальном ультразвуковом поле;

- экспериментальные исследования износостойкости режущего инструмента, упрочненного методом ЭЛАН.

Практическая ценность работы состоит в развитии базы для решения важной задачи машиностроения по целенаправленному созданию новых высокоэффективных технологических процессов и интенсификацию существующих на основе использования высококонцентрированных источников энергии электрической искры и неформального (продольно-крутильного) ультразвукового поля.

Разработаны пакет прикладных программ и методика инженерного расчета продольно-крутильных ультразвуковых волноводов технологического назначения, позволяющая решить задачи анализа и синтеза данного типа волноводов.

Основные положения диссертационной работы обсуждены на Всероссийской научно-технической конференции «Современная электротехнология в машиностроении» Тула 1997 год, на V Международной научно-технической конференции по динамике технологических систем Ростов-на-Дону 1997 год, на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Донского государственного технического университета г. Ростов-на-Дону 1994-1997 год.

Отдельные части работы выполнялись в соответствии с тематикой по единому заказ-наряду Министерства общего и профессионального образования РФ в 1996 году «Дискретное управление износостойкостью режущего инструмента в автоматизированном производстве», в 1997 году «Комплексная разработка процесса дискретного управления износостойкостью режущего инструмента и технологии многофункциональной диагностики металлообработки в автоматизированном производстве».

В 1998 году проект, в основе которого лежат основные положения диссертационной работы, решением Научного Совета МНТП «Ресурсосберегающие технологии автомобильного и тракторного машиностроения» включен в тематический план на 1998-2000 годы.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и основных выводов, литературы и приложений.

В первой главе представлен анализ методов упрочнения режущего инструмента и трансформации ультразвуковых колебаний. Дана оценка известных способов упрочнения и повышения стойкости режущего инструмента, сформулированы цели и задачи исследований.

Во второй главе изложены теоретические основы динамики трансформации ультразвуковых колебаний, рассмотрена задача кручения естественно -закрученного волновода для аналитического определения коэффициентов жесткости, проведен анализ полученных амплитудно-частотных характеристик и влияние на них физических и геометрических параметров волновода.

В третей главе представлены результаты экспериментальных исследований для подтверждения правильности теоретических выводов связанных с трансформацией ультразвуковых колебаний, приведенных во второй главе.

В четвертой главе рассматриваются вопросы, связанные с развитием электрической искры в комплексном ультразвуковом поле, а также эффекты электропластичности и исчерпания ресурса вязкости в комплексном ультразвуковом и высокоэнергетическом полях.

Пятая глава посвящена экспериментальным исследованиям износостойкости инструментальной стали и подтверждению эффективности метода электроакустического напыления при упрочнении осевого инструмента (сверло, фреза).

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Методы упрочнения режущего инструмента

В настоящее время в машиностроении весьма актуальна проблема увеличения износостойкости режущего инструмента за счет упрочнения режущих кромок.

Решение этой проблемы связано с разработкой и внедрением эффективных и производительных технологических процессов, базирующихся на использовании различных видов энергии: плазмы, лазера, электрического и магнитного полей, ультразвуковых колебаний.

Сегодня, наряду с традиционными методами упрочнения рабочих поверхностей режущего инструмента появляются новые методы, позволяющие существенно увеличить их износостойкость.

Известные методы упрочнения условно можно разделить на шесть основных классов упрочнения (таблица 1.1): 1-класс - с образованием пленки на поверхности; 2-класс - с изменением химического состава поверхностного слоя; 3-класс - с изменением структуры поверхностного слоя; 4-класс - с изменением энергетического запаса поверхностного слоя; 5-класс - с изменением шероховатости поверхностного слоя; 6-класс - с изменением структур по всему объему металла.

Таблица 1.1 - Классификация методов упрочнения

Класс Метод Процесс

1 Осаждение химической р-цией Оксидирование, сульфидирование, нанесение упрочняющего смазывающего материала, осаждение из газовой фазы.

Продолжение таблицы 1.1

Электролитическое осаждение Хромирование, никелирование, электрофорез, борирование

Осаждение твердых осадков из паров Электроискровое легирование, термическое испарение тугоплавких соединений, катодно-ионная бомбардировка, прямое электроннолучевое испарение, электрохимическое испарение

Напыление износостойких соединений Плазменное напыление порошковых материалов, детонационное напыление, электродуговое напыление, лазерное напыление.

2 Диффузионное насыщение Нитрооксидирование, нитроцементация, азотирование, борирование, цианирование, диффуз- ; ное хромирование и никелирование, циркоси- , лидирование, легирование маломощными пуч- 1 ками ионов.

3 Физико-термическая обработка Лазерная закалка, плазменная закалка

Электрофизическая обработка Электроимпульсная обработка, электрокон-такшая обработка, электроэрозионная обработка, ультразвуковая обработка.

Механическая обработка Упрочнение вибрацией, фрикционно-упрочняющая обработка, дробеструйная обработка, термомеханическая обработка, прокатывание, волочение, редуцирование

Наплавка легированным металлом Газовым пламенем, электрической дугой, плазмой, лазерным лучом, ионное легирование.

Продолжение таблицы 1.1

4 Обработка в магнитном поле Электроферромагнитная обработка, обработка в импульсном магнитном поле.

5 Электрохимическое полирование Окунанием в ванну в струе электролита.

Обработка резанием Шлифование, суперфиниширование, хонинго-вание

Пластическое деформирование Накатка, раскатка.

6 1 Термическая обработка при положительных температурах Закалка светлая, обычная, несквозная, сквозная, изотермическая, с самоотпуском, с непрерывным охлаждением, ступенчатая. Отпуск высокий, низкий.

Криогенная обработка Закалка с обработкой холодом с температуры закалки или охлаждение с нормальной температуры, термоциклирование.

В последние годы для повышения износостойкости инструментов, рабочих элементов штампов, пресс-форм широко применяется ионно-плазменная обработка [7]. Как правило, она осуществляется в вакуумных установках. Металл в вакууме последовательно превращается в газ, пар, ионизированный пар и плазму, а затем осаждается в атмосфере реакционного или нейтрального газа в виде конденсата на упрочняемую поверхность. Покрытия получают термическим испарением, катодным или ионно-плазменным распылением, бомбардировкой поверхности ионами, осаждением вещества. Реакционным газом служит азот или углерод.

Непосредственный предшественник ионно-плазменных методов покрытия - термическое напыление в вакууме. Однако технология получения поверхностей из плазменной фазы имеет ряд преимуществ перед термическим напылением. С помощью плазмы можно наносить практически любые

материалы (металлы, диэлектрики, карбиды, нитриды, бориды, окислы, полимеры и т.д.) на практически любые основы. Получаемые покрытия, однородные на больших площадях, отличаются хорошей адгезией к подложке, высокими физико-механическими свойствами.

Двухслойные покрытия широко применяется для повышения износостойкости и коррозионной стойкости режущих инструментов.

Дальнейшие исследования в области вакуумного напыления выявили широкие возможности получения композиционных покрытий повышенной износостойкости. Было установлено, что трехслойное композиционное покрытие, отдельные слои которого состоят из различных сочетаний карбидов, окислов, нитридов, оксикарбидов титана, алюминия, повышает износостойкость инструмента в два раза по сравнению с инструментом, оснащенным двухслойным покрытием, и в 18 раз по сравнению с инструментом без покрытия.

Как известно, одна из причин недостаточной износостойкости инструмента с покрытием - повышенная хрупкость покрытия, приводящая к его скалыванию. При использовании многослойного покрытия, в котором твердые износостойкие слои перемежаются с мягкими в условиях вибрации и ударных нагрузок за счет деформации более мягких слоев и возможности незначительного прогиба более твердых достигается весьма высокая стойкость участков покрытия к выкрашиванию.

Сегодня в отечественной и зарубежной практике повышения износостойкости режущего инструмента используется метод ионного (катодного) распыления. Этот метод позволяет наносить на рабочие поверхности инструмента практически любые материалы. Основной недостаток метода - сравнительно невысокий КПД из-за значительного рассеивания затрачиваемой энергии, а также недостаточная степень ионизациигнаносимых частиц.

Высокая скорость, свойственная термическому напылению, и хорошая адгезия покрытий, полученных ионным распылением, подсказали принципы разработки схем ионно-термического напыления. Испаряемый различными

методами материал ионизируется в плазме разряда, осуществляемого в среде инертного газа, и ускоряется по направлению к напыляемой поверхности, к которой прикладывается отрицательный потенциал. В первоначальном варианте для испарения использовали нагреватели сопротивления или индуктивный нагрев, в настоящее время - лучевые методы: электронно-лучевой, ла-зерныи. С помощью этих высоко концентрированных источников тепловой энергии легко распыляют тугоплавкие материалы, получают особо чистые, лишенные какого-либо загрязнения износостойкие покрытия на твердосплавных пластинках для неперетачиваемого режущего инструмента.

Ещё одна разновидность ионно-плазменной обработки - ионное легирование, то есть насыщение обрабатываемой поверхности различными элементами при её бомбардировке ионами. Ионное легирование подразделяется на две модификации: ионное насыщение и ионное внедрение.

В первом случае легирующие ионы поступают на поверхность детали со сравнительно невысокими энергиями (400-2000 эВ), покрытие образуется благодаря диффузионным процессам, глубина слоя, насыщенного легирующими элементами, 200-300 мкм. При более высоких энергиях (100 экВ и более) ионы внедряются в материал детали, где и остаются в кристаллической решетке (ионное внедрение).

Однако ионно-плазменная обработка не является универсальным методом повышения износостойкости. На пути повсеместного внедрения этого метода много проблем, обусловленных его сравнительной новизной и спецификой. Относительно небольшая толщина покрытия (5-10 мкм) предопределяет повышенный уровень требований к качеству обрабатываемой поверхности. Шероховатость поверхности ниже 7-го класса не позволяет в большинстве случаев получать качественное покрытие. Ряд трудностей связан с необходимостью подготовки (промывки) инструмента непосредственно перед нанесением покрытия. Ещё одно немаловажное обстоятельство - дороговизна и повышенная сложность ионно-плазменного оборудования.

Электрохимические (гальванические) покрытия широко распространены как средство защиты от коррозии и повышения износостойкости инструмента.

При износостойком хромировании покрытие толщиной 0,1-1 мм наносится непосредственно на поверхность. Для более прочного соединения покрытия с основой поверхность предварительно тщательно обрабатывается, обезжиривается, промывается и протравливается в слабом растворе кислоты. Износостойкость режущего инструмента увеличивается после хромирования в 2-3 раза. [8]

Электрохимические никелевые покрытия имеют меньшую твердость, чем хромовые, сравнительно легко обрабатываются, у них большая вязкость до толщины 2 мм. При подготовки поверхности под никелирование её тщательно шлифуют или полируют, обезжиривают, промывают, подвергают травлению в слабом растворе кислоты и сушке.

Помимо электрохимических покрытий, в машиностроении применяется борирование, позволяющее повысить долговечность деталей и инструментов. Эффект упрочнения существенен - долговечность возрастает в 4-7 раз.

Довольно часто процесс борирования совмещают с насыщением другими элементами. В результате инструмент наряду с износостойкостью приобретает ряд других ценных свойств, примеры тому - бороалимирование (насыщение бором и алюминием) и боросилицирование (насыщение бором и кремнием) в результате которых обрабатываемая поверхность становится из-носо- ,окалино- и кислотостойкой.

Применение электролитического осаждения покрытий, особенно в массовом производстве ограничивается сравнительно невысокой скоростью осаждения и недостаточной автоматизацией оборудования. Хотя в настоящее время разрабатываются эффективные технологические схемы высокопроизводительных, автоматизированных процессов их получения.

Самая древня, пожалуй, разновидность химико-термической обработки - цементация - насыщение поверхности обрабатываемой детали атомами уг-

лерода. В результате насыщения в поверхностных слоях инструмента образуются зоны обогащенные углеродом. Глубина этих зон может колебаться в широких пределах (0,1-2,5 мм). Таким образом, поверхностный слой детали это как бы покрытие высокоуглеродистой сталью, а незатронутая сердцевина инструмента - мало углеродистая сталь. Такое распределение углерода приводит к ценному сочетанию свойств: с одной стороны - износостойкая поверхность, с другой - вязкая сердцевина, хорошо сопротивляющаяся циклическим нагрузкам.

В одном ряду с цементацией стоит азотирование конструкционных, инструментальных сталей и сплавов, проводится оно при температуре 500-600 °С, насыщающая среда - аммиак. Азотирование, в отличие от цементации, помимо высокой износостойкости, повышает коррозионную стойкость обрабатываемых поверхностей.

Для повышения износостойкости инструмента из быстрорежущей стали используется низкотемпературная нитроцементация - процесс одновременного насыщения поверхности азотом и углеродом при температуре 500600 °С. Наряду с высокой износостойкостью (в 2-3 раза выше, чем у необрабатываемых) нитроцементированные инструменты приобретают хорошее сопротивление задиру, у них повышается прирабатываемость.

В отличие от подавляющего большинства методов упрочнения лазерная обработка характеризуется высокой степенью локальности, то есть дает возможность проводить упрочнение ограниченных поверхностных объемов детали (как по площади, так и по глубине обработки). При этом твердость упрочненных поверхностей, как правило, на 15-20 % превышает твердость после термообработки традиционными способами.

Процессы лазерной обработки имеют ряд неоспоримых достоинств по сравнению с другими способами упрочнения высоко концентрированными энергетическими потоками, которые можно свести к следующим [9-13]:

- высокая управляемость дозированностыо энергетического воздействия;

- простота транспортировки лазерного луча при отсутствии механического контакта упрочняемой поверхности с источником энергетического воздействия;

- возможность реализации процесса в вакууме, газовой и жидкостной средах;

- широкий спектр энергетических и физико-химических воздействий на упрочняемую поверхность.

Немаловажное значение имеет и тот факт, что технология лазерной обработки выгодно отличается от других способов упрочнения развитым физико-математическим аппаратом анализа процесса. Однако в вопросах эксплуатации упрочненных поверхностей и оптимизации режимов лазерной обработки имеется ряд нерешенных задач, носящих общий методологический характер, связанных с несоответствием исходных фундаментальных основ и подходов с узко-инженерными решениями. Упрочнение режущего инструмента лазерной обработкой относится именно к таким узким местам. Режущий инструмент представляет собой один из объектов наиболее удобных для лазерного упрочнения.

В большинстве случаев лазерное упрочнение основано на сверхвысоких скоростях нагревания и охлаждения микрообъемов обрабатываемой поверхности. Режимы лазерного поверхностного упрочнения подбираются так, чтобы в область теплового воздействия лазерного луча попадают сравнительно небольшие микрообъемы поверхности обрабатываемого инструмента (0,1...0,5 мм). Под действием мгновенного нагрева микрообъема до температурных областей, где возникают фазовые превращения с чрезвычайно быстрым охлаждением, в поверхностных слоях формируется закаленная зона, характеризующаяся высокой твердостью и износостойкостью.

В последние годы энергия лазерного луча применяется для плакирования - расплавления предварительно нанесенного на поверхность материала, который затем растекается по ней и быстро кристаллизуется. Таким образом,

создается реальная возможность нанесения более тугоплавких сплавов на менее тугоплавкую основу.

Особенности воздействия лазерного луча на поверхностные слои обрабатываемых поверхностей позволяют путем подбора технологических параметров получить эффект мгновенного расплавления данной точки поверхности. Удаление луча приводит к охлаждению микрообъема расплава со сверхвысокой скоростью. В результате при охлаждении металл не успевает закристаллизоваться, и в поверхностных слоях образуются аморфные металлические структуры (так называемые металлические стекла) с высокой износо- и коррозионной стойкостью. Описанные явления легли в основу одной из эффективных разновидностей лазерной обработки - аморфизации.

Однако широкое внедрение лазерного упрочнения как метода повышения стойкости инструмента сдерживает его повышенная себестоимость и необходимость соблюдения высокой культуры производства. Но с учетом резкого удорожания инструмента относительные затраты на лазерное упрочнение будут падать, достигнув в перспективе экономически приемлемых для производства величин, поэтому необходимо быть готовым к возможности широкого внедрения технологий лазерного упрочнения инструмента.

Лазерное упрочнение может использоваться как часть комплексных методов обработки. Например, лазерно-криогенная или лазерно-ультразвуковая обработка повышает износостойкость поверхностей, подвергнутых лазерному упрочнению. Стойкость инструмента после комплексных методов обработки на 15-18% выше, чем после лазерного упрочнения.

В последнее время получило распространение электроискровое легирование.

Электрическая эрозия металлов впервые описана английским ученым Пристли в 1906 году, а практическое использование этого эффекта начинается после открытия электроискрового метода обработки металлов отечественными учеными Б.Р. Лазаренко и Н.И. Лазаренко (1941 год).

Для нанесения на поверхность износостойких покрытий используется одна из разновидностей метода - электроискровое легирование.

Сущность метода электроискрового легирования заключается в переносе на обрабатываемую поверхность - катод, материала инструмента - анода, колеблющегося в межэлектродном промежутке, в котором возбуждается искровой разряд.

Электроискровое легирование относится к технологиям упрочнения, в основе которых лежит взаимодействие металлов с высококонцентрированными энергетическими потоками. Формирование упрочненного слоя происходит в результате сложных плазмохимических, теплофизических и механо-термических процессов, реализуемых на микролокальных участках взаимодействия единичного импульса искрового разряда.

В последние годы метод был детально исследован отечественными и зарубежными учеными, однако их мнение о физической сущности процесса электроискрового легирования весьма разноречивы.

Нет единства во взглядах на физическую природу и динамику перемещения частиц металла электрода-инструмента в межэлектродном пространстве вплоть до обрабатываемой поверхности.

Авторы [14, 15] считают, что перенос материала осуществляется в жидко-капельном состоянии под действием сформированного в электрическом поле пучка электронов.

В работе [16] предлагается иной взгляд на механизм переноса: под действием пробоя межэлектродного пространства участок анода мгновенно расплавляется, межмолекулярные силы металла уменьшаются и динамические силы перемещают частицу расплавленного металла с анода на катод. При обратной полуволне тока явление повторяется со стороны катода. Количество материала, перешедшего с анода на катод и обратно, по мнению автора, зависит от природы электродов и работы выхода электродов из металла. Металлы с меньшей работой выхода, по мнению автора [17], должны наносится на металлы с большей работой выхода электронов. Однако такое представление

противоречит многочисленным экспериментальным данным, когда направление переноса металла имеет место и при изготовлении электродов из одинаковых материалов. [18].

В работе [19] предложена модель процесса электроискрового легирования, включая механизм переноса частиц металла, под действием выделяющегося при искровом разряде в межэлектродном промежутке тепла. При этом происходит оплавление элементарных участков электродов и одновременное испарение металлов. Пары металлов на аноде ионизируется электронами катода и образуют встречный поток ионов, направленный на катод, на котором нейтрализуется за счет электронной эмиссии, конденсируются и кристаллизуются. Эта модель не учитывает вибрации анода и предполагает наличие лишь паровой фазы переносимого материала анода.

В работе [20] предлагается следующая схема протекания процесса электроискрового легирования. При сближении электрода инструмента с упрочняемой поверхностью на определенном расстоянии происходит импульс-

6 3

ный разряд длительностью 10"... 10" с. В результате на поверхности анода и катода образуются локальные очаги оплавления и испарения, вызывающие их электрическую эрозию и взаимный массоперенос. Благодаря полярному эффекту, связанному с преимущественным переносом эродируемого материала анода на катод, на поверхности последнего формируется тонкое покрытие с определенными физико-химическими и механическими свойствами. Параллельно действующее импульсное тепловое воздействие вызывает гамму механотермических процессов, приводящих поверхностные слои электродов в сложнонапряженное состояние вплоть до их пластической деформации и хрупкого разрушения. Поскольку электроды при электроискровом легировании находятся между собой в кинематической связи, вслед за осажденными частицами упрочняемая поверхность подвергается ударно-вибрационному или фрикционно-вибрационному воздействию. В течение каждого акта контактного взаимодействия между электродами образуются и тут же разрушаются микролокальные мостики сварки, вызывающие допол-

нителъную к механическому воздействию пластическую деформацию упрочняемых поверхностных слоев. Энергетическое воздействие высокой концентрации стимулирует протекание сопутствующих электроискровому легированию микрометаллургических процессов, в частности термохимических, гидродинамических и диффузионных [19, 21-31].

Упрочненная поверхность, сформированная электроискровым легированием, представляет композиционную структуру, архитектонику которой в общем случае можно представить следующим видом [24, 27, 32]. Самый верхний слой представляет пленку из материала анода, модифицированного элементами катода и межэлектродной среды, лежащего на поверхности в виде отдельных участков, сплошность которых зависит от режимов упрочнения, материала анода и количества проходов. Под ним располагается зона, состоящая из смеси материалов анода и катода, образованная в результате конденсации ионно-плазменной и капельной фазы на упрочняемой поверхности. Далее следует слой, сформированный за счет диффузии химических элементов материала анода в упрочняемой матрице катода, и наконец, под

О О С/ и /■""

ним располагается самый нижнии и наиоолыыии по толщине слои, образованный в результате импульсного теплового воздействия. Он представляет структуру, трансформируемую из материала упрочняемой детали, отличаясь от неё кристаллическим строением и зернистостью. С перемещением вглубь структура этого образования постепенно переходит в структуру основного материала.

Установлено, что степень упрочнения верхнего слоя больше, чем прочнее материал легирующего электрода, поэтому в типовых технологиях электроискрового легирования в качестве анода используют тугоплавкие материалы IV... VI групп периодической системы Менделеева, а также их карбиды, нитриды и бориды. Однако с повышением прочности материала анода наблюдается уменьшение интенсивности его эрозии и как следствие снижение массопереноса на катод [24, 32]. Процессе массопереноса материала ано-

да на упрочняемую поверхность можно оценить при помощи коэффициента переноса, вычисляемого по формуле

„=^.,00% (1-1) п АЛ

где АК- привес массы катода, мг;

АА - убыль массы анода, мг.

Вопросу влияния режимов электроискрового легирования на процессы массопереноса уделялось внимание многими исследователями, основные закономерности которого нашли отражение в публикациях [21, 22, 27, 32].

Эти столь различные представления о физических процессах, сопровождающих массоперенос при электроискровом легировании, сочетаются со столь же противоречивой интерпретацией процесса электрической эрозии электродов под действием искрового разряда, которая имеет сложную физическую сущность. Равноправно существуют три точки зрения на физическую природу эрозии: электромеханическая, электротермическая и электродинамическая. В зависимости от использования при описании природы и механизма электроискрового легирования той или иной теории электрической эрозии металла, авторы [33-43] выделяют те или иные факторы, ответственные за эрозию электродов, создание продуктов эрозии материала инструмента, перенос их на обрабатываемую поверхность и процессы взаимодействия в поверхностном слое изделия, обеспечивающие повышение его износостойкости.

Следует отметить, что ни одна из этих теорий не может достоверно объяснить полностью механизм и особенности электроискрового легирования. Поэтому, вероятнее всего, следует склониться к системному представлению, включающему элементы всех трех представлений механизма электрической эрозии металла.

Подтверждением этого могут служить результаты работы [44], автор которой установил, что частицы в продуктах эрозии формируются в основном из жидкой фазы, однако в общем облаке в начальный момент всегда

имеется некоторое число твердых частиц предварительно отделенных от поверхности электрода. Автор подтверждает также наличие в процессе электроискрового легирования испарения металлических сплавов, причем процесс испарения происходит селективно в зависимости от компонентов сплава, различающихся активностью к возгонке.

Наиболее полно процесс электрической эрозии и продукты эрозии электродов исследованы в работах [45-47]. По мнению авторов, в продуктах эрозии вещество электродов находится в двух агрегатных состояниях - жидком и парообразном, а соотношение между ними определяется теплофизиче-скими константами материалов. Установлено также, что частицы эрозии имеют в основном шарообразную или близкую к ней форму и гранулометрический состав продуктов эрозии зависит от энергии разряда и с увеличением последней смещается в сторону повышения содержания более крупных фракций. На этот же состав влияют материалы электродов, причем с повышением их температуры плавления растет дисперсность полученных от них продуктов эрозии.

Если принять описанные выше элементы физической модели электроискрового легирования, можно объяснить основные недостатки этого метода: низкая производительность, обусловленная невысокой частотой вибраций электрода-инструмента, высокая шероховатость поверхности напыленного слоя, достигающую 80-160 мкм [48, 49], что требует в большинстве случаев последующей механической обработки, затрудняемой высокой микротвердостью упрочненного слоя (до 30000 МПа); нестабильность процесса из-за случайного характера ряда физических факторов, ответственных за динамику эрозии электродов, массоперенос эрозионных частиц и процесс легирования; невозможность получения покрытий с варьируемыми параметрами без смены электрода - инструмента.

Нами предложено в процесс электроискрового легирования ввести дополнительный фактор, стабилизирующий процесс, диспергирующий частицы эрозионного облака и оказывающий сглаживающее и упрочняющее воздей-

ствие на покрытие в процессе напыления. Таким фактором является энергия комплексных ультразвуковых колебаний.

Соединение способа электроискрового легирования с использованием энергии комплексных ультразвуковых колебаний является его дальнейшим совершенствованием с получением новых технологических возможностей.

Сущность способа заключается в переносе материала с анода на катод под действием электрического искрового разряда импульсного униполярного тока при минимальном межэлектродном зазоре, формируемом амплитудой продольно-крутильных ультразвуковых колебаний и в силовом воздействии этих колебаний на напыленный слой и подложку [50]. В способе электроакустического напыления (ЭЛАН) электрод - инструмент вместо низкочастотных вибраций совершает продольно-крутильные ультразвуковые колебания.

1.2 Методы трансформации ультразвуковых колебаний

Повышение надежности и долговечности режущих инструментов и деталей машин является одной из важных проблем. Решение её непосредственно связано с созданием новых технологических процессов на базе эффективного использования различных видов энергии: плазмы, лазера, электричества, ультразвука и других.

В условиях современного производства продукции машиностроения огромное значение приобрела задача экономии материальных и энергетических ресурсов за счет применения эффективных методов формообразования и широкого использования упрочняющей и восстанавливающей технологий.

Целенаправленное использование указанных выше видов энергии и их сочетаний позволяет создавать уникальные технологические процессы, отличающиеся как по своей физической сущности и механизму воздействия на обрабатываемые среды, так и по производительности и качеству продукции.

Современное машиностроение, наряду с традиционными методами механической обработки, располагает большим арсеналом возможностей в пла-

не использования новейших методов, основанных на электрофизических и электрохимических явлениях [51-65].

С уверенностью можно утверждать, что потенциальные возможности указанных методов обработки в технологической практике далеко не исчерпаны. Это можно отнести и к использованию ультразвуковых методов обработки.

Первостепенное значение для эффективного использования ультразвука имеет источник ультразвуковой энергии, которым является акустическая система. В настоящее время в ультразвуковой технологической аппаратуре нашли широкое применение акустические системы стержневого типа, различного вида, характера и степени сложности [66 - 69].

В литературе, указанной выше, освещаются методы получения и использования энергии ультразвука, вопросы теории расчета акустических систем рассматриваются, как правило, лишь в общем плане. В подавляющем большинстве случаев рассматриваются акустические системы вне зависимости от их технологического применения. Теория и анализ этих систем основывается на дифференциальных уравнениях, вид и граничные условия которых могут быть различными, а решение их для каждого отдельного случая, отвечающего рассматриваемой акустической системе, представляет относительно сложную задачу.

В технологической практике, при использовании различных акустических систем, подобный подход затрудняет их расчеты и не может эффективно использоваться. Между тем, акустические системы работают в установившемся режиме, а разнообразие граничных условий может быть систематизировано и обобщено в основных уравнениях, составленных для установившегося процесса.

Таким образом, более или менее сложную акустическую систему можно привести к простой системе с соответствующими граничными условиями. Это дает возможность рассматривать теорию таких систем в форме, удобной

для инженерного расчета и анализа, и, кроме основных формул, дать общий метод расчета.

Стержневые акустические системы могут реализовать следующие типы колебаний: продольные, изгибные, поперечные (сдвиговые), крутильные, поверхностные (волны Лемба, Реллея) и продольно-крутильные (комплексные). Из приведенных типов ультразвуковых колебаний в технологической практике наибольшее распространение получили продольные и изгибные колебания. Это, прежде всего, связано с простотой конструкции и сравнительной легкостью изготовления акустических систем, реализующий данный тип колебаний.

Продольные акустические системы, один из вариантов которых представлен на рисунке 1.1, находят применение практически во всех ультразвуковых технологических установках, предназначенных для обработки твердых сред.

1 2 3 4

На рисунке 1.1 изображена схема продольной акустической системы, состоящей из стержневого магнитострикционного преобразователя 1 (активный элемент), концентратора колебательной скорости 2 (пассивный элемент), ультразвукового инструмента 4 и устройства для крепления системы на технологическом оборудовании 3. Эпюра 5 показывает распределение и изменение напряжений и смещений (амплитуд) вдоль акустической системы.

Расчеты продольных акустических систем и их элементов достаточно полно освещены в отечественной и зарубежной литературе [66, 67, 70 - 78].

Подробное рассмотрение продольных колебаний и акустических систем, реализующих их, необходимо для того, чтобы в последствии использовать эти колебания как основу для создания других типов ультразвуковых колебаний, которые более эффективно воздействуют на обрабатываемую среду и технологические процессы.

Одним из таких типов ультразвуковых колебаний являются крутильные, которые преимущественно применяются для сварки металлов [79 - 81]. Другая область применения крутильных колебаний - экспресс испытания материалов при динамическом сдвиговом напряжении [82] и обработки отверстий диаметром 1-8 мм в труднообрабатываемых материалах [83].

На рисунке 1.2 схематически показана акустическая система, реализующая крутильные ультразвуковые колебания.

Две продольные акустические системы, работающие синхронно и син-фазно, возбуждают в стержне 1 крутильные колебания. При этом каждое поперечное сечение 4 стержня, оставаясь в своей плоскости, поворачивается относительно своего центра, а его ось остается невозмущенной, На эпюрах 2 и 3 показаны распределения смещений (амплитуд) вдоль акустических систем.

Рисунок 1.2 - Крутильная акустическая система

Из рисунка 1.2 видно, что система очень громоздкая и чрезвычайно не выгодна энергетически. Электрические колебания при помощи вибраторов

преобразуются в продольные механические. Последние в концентраторах превращаются в те же колебания большей амплитуды и, наконец, они превращаются в крутильные колебания. Таким образом, к.п.д. всей системы оказывается очень малым. Несмотря на то, что потребность в получении и применении этих видов колебаний на практике возрастает, круг устройств для их получения невелик и относительно слабо изучен.

Конструирование и расчет элементов крутильных акустических систем также не получил необходимого развития.

Существуют другие более эффективные способы получения крутильных ультразвуковых колебаний. Одним из таких способов является преобразование продольных колебаний в продольно-крутильные (комплексные) колебания за счет определенной неоднородности поперечного сечения стержня.

Анализ работ, посвященных исследованию и использованию комплексных ультразвуковых колебаний показал, что этот тип колебаний весьма легко реализуется на базе продольных акустических систем, то есть таких систем, которые нашли самое широкое применение в технологической практике и имеют хорошую теоретическую и расчетную основу.

Продольно-крутильная акустическая система, реализующая комплексные ультразвуковые колебания, впервые была разработана и исследована в работах [84, 85]. Эта система имела вторую ступень концентратора в виде стержня, на котором прорезаны постепенно углубляющиеся канавки, они образовывали спираль с плавно уменьшающимся шагом, так что у конца волновода они выходят под небольшим углом к торцу, такого рода неоднородности поперечного сечения стержня приводит к возникновению крутильной составляющей колебаний.

В работе [86] приводятся результаты исследований продольно-крутильных систем. На рисунке 1.3 показана амплитудно-частотная характеристика одной из таких систем.

Рисунок 1.3 - Частотная характеристика продольно-крутильного ступенчатого концентратора

По оси абсцисс отложена частота £ по оси ординат - величина размытия, равная 22,, где - амплитуда колебаний, измеренная на конце стержня при помощи микроскопа МИР с поворотной головкой.

На рисунке 1.4 приведена зависимость угла наклона размытой полоски (2), видимой в микроскоп, от частоты возбуждения. Под рисунком показаны картинки, иллюстрирующие поворот размытой полоски при изменении частоты.

у его конца в зависимости от частоты

Анализ зависимостей рисунке 1.3 имеет важное значение для последующего изложения работы. Амплитудно-частотная характеристика (рисунок 1.3) показывает, что присоединение к последней ступени концентратора продольной акустической системы стержня с неоднородностями в виде витых канавок, делает эту систему многорезонансной. Действительно, при изменении частоты от 16.7 кГц до 18 кГц наблюдается два резонансных пика. Зависимость, изображенная на рисунке 1.4 позволяет сделать вывод, что вектор продольно-крутильных ультразвуковых колебаний при изменении частоты меняет своё направление по отношению к оси продольных колебаний. Так при изменении частоты от 15 до 18 кГц вектор продольно-крутильных ультразвуковых колебаний изменяет своё направление от промежуточного (10°) до предельных (90° и 180°) значений. Таким образом, изменяя частоту возбуждения продольной акустической системы можно получить либо "чисто" продольные (а=180°) и "чисто" крутильные (а^О0), либо промежуточные (а=10°) комплексные ультразвуковые колебания.

Кроме концентратора с канавками, исследовались концентраторы с различного рода неоднородностями стержня на его конце. На рисунке 1.5 показана форма концевой части одного из таких волноводов, а на рисунке 1.6 и 1.7 - соответственно частотная характеристика концентратора и зависимость угла размытия освещенных точек (отсчет углов ведется от вертикали, совпадающей с осью концентратора против часовой стрелки) в зависимости от частоты (измерения у свободного конца).

Рисунок 1.5 - Концевая часть ступенчатого волновода

Рисунок 1.6 - Частотная характеристика концентратора

Рисунок 1.7 - Изменение направления колебаний точек поверхности концентратора

Из этих рисунков ясно, что указанная неоднородность стержня приводит к появлению крутильной составляющей колебаний.

Исследование обычного ступенчатого концентратора (рисунок 1.8) также показало, что при возбуждении его вблизи резонансной частоты наблюдается некоторая тангенциальная составляющая колебаний, которая достигает 1/3 продольной составляющей.

88

70

Рисунок 1.8 - Ступенчатый концентратор

Автор работы [87] исследовал продольную акустическую систему, у которой последней ступенью концентратора был волновод в виде обычного спирального сверла диаметром 15 мм. Хотя требование, сформированное в работе [84], - плавно изменяющийся шаг канавок - не соблюдалось, тем ни менее при возбуждении этого волновода на частоте 15.6 кГц на его свободном конце была зафиксирована крутильная составляющая колебаний с амплитудой 15-18 мкм и продольная -10-11 мкм.

Примерно такое же значение амплитуд крутильной и продольной компонент комплексных ультразвуковых колебаний было получено авторами работы [88].

В работе [89] для получения продольно-крутильных колебаний авторы предлагают использовать магнитострикционный преобразователь, содержащий цилиндрический излучатель, полученный путем многократного свертывания ленты из магнитострикционного материала, в котором по винтовой линии под некоторым углом выполнено четное количество окон. Одним торцом цилиндр излучателя припаивается к торцу концентратора. При возбуждении колебаний вследствие наличия винтовых пазов в цилиндре излучателя возникает продольная и сдвиговая составляющие, то есть имеют место комплексные ультразвуковые колебания.

Авторы работы [90] предлагают использовать устройство, представляющее собой волновод со спиральными окнами. Наличие в волноводе спиральных окон, расположенных между соседними узлами продольной стоячей ультразвуковой волны, позволяет при продольном возмущении стержня получить крутильную составляющую колебаний. Недостатком такой системы

является малая надежность и малая мощность колебаний, а также низкий КПД преобразователя.

Первые же опыты по практическому использованию энергии комплексных ультразвуковых колебаний ряда технологических процессов показали значительно большую их эффективность по сравнению с другими типами колебаний.

На рисунке 1.9 схематически показана продольная акустическая система, реализующая комплексные ультразвуковые колебания за счет естественно закрученной формы стержня, являющегося последней ступенью концентратора.

1 2

Рисунок 1.9 - Акустическая система, реализующая комплексные

ультразвуковые колебания

Как было указано выше, продольная акустическая система 1 (рисунок 1.9) возбуждает естественно закрученный волновод 2 продольной гармонической силой и из-за его неоднородности происходит преобразование продольных колебаний в продольно-крутильные. На рисунке 1.9 позиция 3 -эпюра распределения амплитуд вдоль акустической системы, а позиция 4 -разрез стержня круглого сечения, на правом конце которого показана сложная деформация упругого материала, вызванная комплексными ультразвуковыми колебаниями.

Воздействие энергии комплексных ультразвуковых колебаний на твердую среду можно интерпретировать как удар со сдвигом, которые действуют синхронно и синфазно. Такое сложное воздействие оказывает эффективное влияние на физико-механические явления, происходящие при обработке, например, металлов: пластическую деформацию, предел текучести, дислокаций и др.

Простота конструкций акустических систем, реализующих комплексные ультразвуковые колебания, высокая эффективность их воздействия на обрабатываемую среду и, наконец, исключительная технологическая гибкость (одна акустическая система может генерировать или продольные или крутильные или комплексные ультразвуковые колебания) делает возможным широкое применение.

1.3 Цель и задачи исследования

На основании всего изложенного выше и результатов предварительно проведенных опытов была сформулирована цель работы: «Повышение производительности и качества изделий машиностроения за счет увеличения износостойкости режущего инструмента путем развития основных положений теории динамики трансформации УЗК и применения электроакустического напыления (ЭЛАН).»

Для реализации цели работы проведен комплекс исследований, направленных на решение следующих задач:

1. Аналитическое определение функции напряжений и жесткости при кручении естественно закрученных стержней;

2. Решение задачи расчета продольно-крутильных ультразвуковых волноводов технологического назначения;

3. Разработка методики расчета продольно-крутильных ультразвуковых волноводов технологического назначения с заданным направлением вектора колебательной скорости;

4. Исследование эффективности комплексных (продольно-крутильных) ультразвуковых колебаний при ЭЛАН;

5. Аналитическое исследование электроискрового процесса в неформальном ультразвуковом поле;

6. Экспериментальные исследования износостойкости режущего инструмента, упрочненного методом ЭЛАН.

Многоплановое исследование в рамках одной работы оказалось возможным благодаря значительному объему научных знаний, накопленных в результате предшествующих или выполнявшихся параллельно исследований, важнейшими из которых являются работы Лазаренко Б.Г., Лазаренко Н.И., Верхотуров А.Д., Некрашевич И.Г., Аграната Б.А., Розенберга Л.Д., Берман Л., Подураев В.Н., Рыкалин H.H., Гитлевич А.Е., Агорский A.A., Минаков B.C., Мартынов В.Д., Сиротюк М.Г., Попилов Л.Я., Мицкевич A.M., Биргер И.А., Арупонян Н.Х., Абрамян Б.Л. и других.

2. ДИНАМИКА ТРАНСФОРМАЦИИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ

КОЛЕБАНИЙ

2Л Значение проблемы и основные направления ее решения.

Эффективное использование энергии ультразвука в различных технологических процессах во многом зависит от типа ультразвуковых колебаний. Как уже отмечалось выше, наиболее широкое применение в практике нашли продольные УЗК. Этот тип колебаний сравнительно просто реализуется и имеет хорошую теоретическую и расчетную базу.

Крутильные УЗК применяются значительно реже, так как их реализация сложней, а расчетный аппарат далек от совершенства.

И, наконец, продольно-крутильные (комплексные) УЗК, реализация которых практически не отличается от реализации продольных колебаний, а эффективность и технологическая гибкость значительно выше, чем у продольных или крутильных УЗК, применения практически не нашли.

Это связано с рядом обстоятельств и, и прежде всего, с теоретической базы трансформации такого типа колебаний, так как теория сжато-скрученных стержней разрабатывалась главным образом в связи с проблемой продольной устойчивости [91].

Проблема эффективного и широкого использования в технологической практике энергии комплексных УЗК может быть решена путем разработки теории трансформации этого типа колебаний, которая дала бы возможность излагать динамику колебаний в форме, удобной для их анализа и инженерного расчета, и кроме основных формул, дать общий метод расчета.

В рассматриваемом случае продольные УЗК трансформируются в комплексные путем присоединения к последней ступени концентратора продольной акустической системы естественно закрученного (витого) волновода. Интерпретация витого волновода как естественно закрученного стержня [92, 93, 94], подверженного действию системы сил, возникающих в процессе того или иного вида обработки, приводит к некоторой динамической трех-

мерной задаче, решение которой даже в частных случаях отсутствует в литературе. Тем не менее, известные результаты соответствующих статических задач [93, 95, 96] будут использованы ниже.

2.2. Основы теории трансформации ультразвуковых колебаний 2.2.1. Математическая модель. Уравнение движения.

В качестве первого шага в разработке динамики естественно закрученного волновода, является построение такой математической модели его, которая, с одной стороны, позволила бы существенно упростить исследования, а, с другой - достаточно точно отражала бы действительное поведение его в любом поперечном сечении [97, 98, 99].

В общем случае любое поперечное сечение волновод плоское в естественном (ненагруженном) состоянии, в процессе работы претерпевает сложную деформацию и не остается плоским. Однако, определяющим фактором, влияющим на процесс того или иного вида обработки, является характер движения каждого поперечного сечения волновода в целом, т.е. некоторое осредненное движение этого сечения. Это означает, что вместо действительного неплоского сечения можем рассматривать некоторое плоское сечение, обладающее осредненным движением действительного сечения [96, 100].

Кроме того, в основу построения математической модели осциллирующего волновода положены следующие факты, полученные на основании эксперимента и решения соответствующих статических задач [92]:

- растяжение-сжатие волновода продольной силой при отсутствии внешнего крутящего момента сопровождается его деформацией кручения;

- закручивание волновода внешним крутящим моментом при отсутствии продольной силы сопровождается его удлинением или укорочением;

- величина и направление сопутствующих деформации волновода, т.е. кручение при отсутствии крутящего момента и растяжение (сжатие) при отсутствии растягивающей (сжимающей) силы определяется материалом вол-

новода и его геометрическими характеристиками (длиной витой части, углом скрутки, площадью поперечного сечения и т.д.).

Рассмотрим теперь волновод в неподвижной системе координат Х,У,2, выбирая плоскость одного из нормальных сечений ненагруженного волновода за координатную плоскость (7,2) и направляя ось X вдоль оси волновода.

Положение любого сечения ненагруженного волновода будем характеризовать координатой X, отсчитанного от начала сечения Любое такое сечение будем называть сечение X.

Согласно допущениям, введенным выше, движение волновода будет определено, если известно движение любого его сечения. При отсутствии изгиба волновода движение любого его сечения будет представлять собой винтовое движение, состоящее из поступательного движения вдоль оси ОХ и вращательного вокруг этой оси. В соответствии с этим введем две величины -продольное перемещение и сечения X и угол его поворота <р относительно естественного (недеформированного) состояния.

Рассмотрим теперь сечение волновода, лежащего правее сечения X (рисунок 2.1), для поддержания прежнего состояния к сечению Xнеобходимо приложить силу Т(х,1), направленную вдоль оси ОХ и крутящий момент относительно этой оси, равный М(х,1).

Для получения дифференциальных уравнений движения волновода рассмотриммомент времени I участок, ограниченный двумя бесконечно близкими сечениями х и х+Ах. Применяя к этому участку основные теоремы динамики системы о количестве движения и о кинематическом моменте относительно оси ОХ, учитывая введенные выше допущения, найдем, что при Ах-^0:

Ы(х,1)

Т(х,0

Рисунок 2.1 - Схема сил, приложенных к сечению X

^ д2и д Т д г1 д х

а

дг<р _д М д г1' д х

(2.1)

где: р - плотность материала волновода;

О- площадь поперечного сечения волновода;

За- момент инерции площади поперечного сечения относительно его центра.

Уравнения (2.1) преобразуются в более конкретные, учитывая упругий характер деформации волновода.

Т = ап-е + а12-0, М = а21-£ + а21-6

(2.2)

ап - Е-С1\ ахг=а11=Ть-Е'(/а-Тй)> а22=0-Т. (2.3)

где: Е- модуль упругости;

то =соп81 - относительный угол закрученности волновода

= | Я2йО.\ - момент инерции площади поперечного сечения относи-

СЬ

тельно его центра;

Т0 = + (р^О.; - геометрическая жесткость на кручение незакручен-

С1

ного волновода;

С - модуль сдвига;

Г = Г0 + 2 • (1 + у) - 0О2 • - тг°)

где у- коэффициент Пуассона,

Заключение диссертации по теме «Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки», Кудряшев, Сергей Борисович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Диссертационная работа посвящена решению проблем, направленных на увеличение износостойкости режущего инструмента путем развития основных положений теории динамики трансформации ультразвуковых колебаний и применения электроакустического напыления (ЭЛАН).

На основе поставленной цели и сформулированных задач в работе решена задача расчета продольно-крутильных ультразвуковых волноводов технологического назначения и разработана методика расчета данного типа волноводов с заданным направлением вектора колебательной скорости, а также проведено аналитическое исследование электроискрового процесса в неформальном ультразвуковом поле.

Конечные результаты работы можно представить следующими основными выводами:

1. Решена задача аналитического определения коэффициентов жесткости при кручении естественно закрученного стержня (продольно-крутильного волновода). Данный факт позволяет говорить о завершении теории трансформации ультразвуковых колебаний.

2. Разработана методика инженерного расчета продольно-крутильных ультразвуковых волноводов технологического назначения с заданным направлением вектора колебательной скорости, включающая в себя специально написанный пакет прикладных программ, позволяющий решать задачи анализа и синтеза (прямая и обратная задачи) для данного типа волноводов.

3. Проведенные аналитические исследования влияния материала волновода и его геометрических параметров показали, что изменение этих параметров приводит к изменению АЧХ волновода. Увеличение угла выемки приводит к увеличению частоты основного резонанса, а увеличение отношения радиусов волновода и выемки наоборот приводит к уменьшению частоты основного резонанса. Увеличение ультразвуковой добротности материала вызывает уменьшение частоты основного резонанса.

4. Аналитически исследовано протекание электроискрового процесса с введением в него энергии неформального (продольно-крутильного) ультразвукового поля. Исследования показали, что введение энергии ультразвукового поля приводит к увеличению радиуса искрового канала и температуры в нем, по сравнению со случаем, когда ультразвук отсутствует.

5. Качественная оценка взаимодействия электромагнитного поля и неформальных ультразвуковых колебаний показывает, что эффект диспергирования существенно возрастает. При этом размер получающихся частиц уменьшается с увеличением частоты ультразвука. Данное теоретически полученный вывод подтверждается и экспериментально. Шероховатость, напыленного методом ЭЛАН слоя, составляет 0,630,32 мкм.

6. Концентрация высокоэнергетического электромагнитного поля (с учетом предварительной пластической деформации) приводит к макроскопическим эффектам: эффект электропластичности, улучшения пластических свойств материала, а концентрация высокоэнергетического температурного поля (после действия электромагнитного поля) приводит к микроскопическим эффектам: торможения микротрещин, схло-пывание микропор, улучшение прочностных характеристик материала.

7. Проведенные исследования износостойкости напыленного слоя показали, что полученный слой обладает высокой износостойкостью. Данный способ позволяет повысить твердость и износостойкость поверхностного слоя, оставив «мятной» сердцевину, что является весьма важным для формообразующего инструмента.

8. Проведены экспериментальные исследования износостойкости осевого режущего инструмента, упрочненного методом ЭЛАН, которые показали эффективность данного метода. Эффективность упрочнения сверл, выраженная в увеличении суммарного периода стойкости, составляет от 1,43 раза после 20 минут работы до 4,7 - после 40 минут. Время безотказной работы упрочненных фрез увеличилось более, чем в 5 раз, по сравнению с неупрочненными.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кудряшев, Сергей Борисович, 1998 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Красулин Ю.Л., Рыкалин H.H., Шоршоров М.Х. Воздействие концентрированных потоков энергии на материалы. // Физика и химия обработки: - 1967, №4. - с.5-10.

2. Берман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике. - М.: Изд-во иностр. лит., 1967. - 726с.

3. Севердино В.П., Клубович В.В. Применение ультразвука в промышленности. - Минск: Наука и техника, 1967. - 196 с.

4. Применение ультразвука в промышленности./ Под ред. А.И. Маркова. - Москва София: Машиностроение, 1975. -240 с.

5. Физические основы ультразвуковой технологии./ Под ред. Л.Д. Ро-зенберга. - М.: Накуа, 1970. - с. 165-252.

6. Применение ультразвука при механической обработке и поверхностном упрочнении труднообрабатываемых материалов// Применение ультразвука в промышленности. - Москва-София, - 1975. - 181с.

7. Быковский Ю.А., Неволин В.Н., Фоминский В.Ю. Ионная и лазерная имплантация металлических материалов. - М.: Энергоатомиздат, 1991. — 240 с.

8. Подураев В.Н. Технология физико-химических методов обработки. -М.: Машиностроение. 1985. - 264 с.

9. Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. - М.: Машиностроение. 1989.-304с.

10. Коваленко B.C. Лазерная технология. - Киев: Высшая школа, 1989.-278с.

11. Коваленко B.C. Обработка материалов импульсным излучением лазеров. - Киев: Высшая школа. 1977. - 142с.

12. Рыкалин H.H. и др. Лазерная обработка материалов. - М.: Машиностроение, 1975.-296с.

13. Рыкалин H.H. и др. Основы электроннолучевой обработки материалов. -М.: Машиностроение, 1978. -239с.

14. Минаков B.C. Разработка комплексных механических и электрофизических процессов обработки на основе использования энергии трансформируемых ультразвуковых колебаний. Дис...д-ра техн. наук,- Ростов н/Д, 1989.-516с.

15. Лазаренко Б.Г., Лазаренко Н.И. Электроискровая обработка токо-проводящих материалов. -М.: Изд. АН СССР, 1959 - 184с.

16. Улиций Е.Я. Электроисковое упрочнение инструмента: Автореф. Дис....канд. техн. наук. -М.: 1947. - 18с.

17. Агорский A.A. Электроискровое упрочнение инструмента: Автореф. Дис.....канд. техн. наук. -М., 1949. - 18с.

18. Лазаренко Б.Р., Лазаренко Н.И. Электрическая эрозия металлов. -М.: Гостехиздат, 1946. - 32с.

19. Иванов Г.П. Технология электроискрового упрочнения инструмента и деталей машин. - М.: Машгиз, 1961. - 303с.

20. Ким В. А. Повышение эффективности упрочняющих технологий за счет резервов структурной приспосабливаемое™ режущего инструмента. Дис.... д-ра техн. наук. - Благовещенск, 1994. — с.430.

21. Бачей Ю.И. Физические основы импульсного упрочнения стали и чугуна. - Киев: Наук. Думка, 1988. -237с.

22. Бойцов А.Г., Машков В.Н., Смолянцев В.А., Эхворостухин Л.А. Упрочнение поверхностей деталей комбинированным способом. - М.: Машиностроение, 1991. - 144с.

23. Верхотуров А.Д., Подчерняев и.А., Прядко А.Ф., Егоров Ф.Ф. Электродные материалы для электроискрового легирования. - М.: Наука. 1988-224с.

24. Верхотуров А.Д., Муха И.М. Технология электроискрового легирования металлических поверхностей. - Киев: Техника, 1988. - 181с.

25. Верхотуров А.Д., Шевелева Т.А., Николенко С.В., Столярова И.К. Влияние самофлюсующихся добавок в электродные материалы WC-Co на процессы формирования поверхностного слоя и его свойства при электроискровом легировании сталей. // Электронная обработка материалов, 1990, №2, с. 12-14.

26. Верхотуров А.Д. Физико-химические основы процесса электроискрового легирования металлических поверхностей. Владивосток: Дальнаука, 1992.-180 с.

27. Гитлевич А.Е., Михайлов В.В., Парнанский Н.Я., Ревуций В.М. Электроискровое легирование металлических поверхностей. - Кишинев: Штинца, 1985. - 196 с.

28. Гитлевич А.Е., Дмитрова Г.И., Пушкина И.В., Збигли K.P. Образование нитридов при электроискровом легировании титана и его сплава. // Электронная обработка материлов, 1991, №2, с. 12-17.

29. Гитлевич А.Е., Михайлов В.В., Факторович A.JI. Об эффекте увеличения глубины диффузии через поверхность, подвергнутую электроискровому легированию. // Электронная обработка материалов, 1993, №4, с.28-30.

30. Лазаренко Б.Р., Лазаренко Н.И. Электроискровой способ изменения исходных свойств металлических поверхностей. - М.: Изд-во АН СССР, 1958.-117 с.

31. Лазаренко Н.И. О механизме образования покрытий при электроискровом легировании металлических поверхностей.// Электронная обработка материалов, 1965, № 1, с. 24-27.

32. Михайлов Л.И., Раппорт Л.С., Гитлевич А.Е., Иванова А.И., Фо-мичево Е.И. Влияние поверхностно-пластической деформации на характеристики электроискровых покрытий на основе железа. // Электронная обработка материалов, 1991, № 1. - с. 16-19.

33. Williams Е.М. Theory of Electric Spark Machining.// Electrical Engineering. - 1952. v.71. - № 3. - p. 257-262/

34. Мандельштам С.П., Райский С.М. О механизме электрической эрозии металлов. //Изв. АН СССР, сер. Физика. - 1949. -т.13. - №5. - с.249-265.

35. SobruK., ZitkaB.H. // cas. Fus. - №3. - 1953. -p. 172-178.

36. Лебедев C.B. О механизме обработки материалов электроискровым способом. // Изв. АН СССР. Физико-математические, естественные и технические науки. - 1950. -т.З. - №1. - с.33-49.

37. Некрашевич И.Г., Бакутко И. А. К вопросу о современном состоянии теоретических представлений об электрической эрозии металлов. // Электроискровая обработка металлов. - М.:, 1963. - с.24-29.

38. Некрашевич И.Г., Бакутко И. А. Зависимость эрозионного эффекта на биметаллических электродах от местоположения начала разряда. // Электронная обработка металлов. - 1965. - №1. - с. 16-19.

39. Зитерман A.C. Роль тепла Джоуля-Ленца в электрической эрозии металлов. // Журнал технической физики. - 1955. - т.25. - №11. - с. 1931 -1943.

40. Лазаренко Б.Р., Лазаренко Н.И. Электродинамическая теория искровой электрической эрозии металлов. // Проблемы электрической обработки материалов. - М.: Машгиз, - 1962. - с.44-51.

41. Лазаренко Б.Р., Городецкий Д.И., Краснополов К Я. Динамическая теория выброса материала электрода коротким электическим импульсом и закономерности образования ударных кратеров. // Электронная обработка материалов. - 1969. - №2. - с. 18-23.

42. Кимото Я. Об ударных явлениях электрической обработки. - М.: ВИНИТ Бюро переводов. Пер. № 26446. -1962. -38с.

43. Мичурина К. А., Прилежаев И.Н., Стнгаг Г.В. Электронномикро-скопическое изучение структурных измененэда-атоттния при электроэрозии. //Известия АН СССР. Сер. Физика. - 1951. - №4.- с.418-423.

44. Воробьев A.A. О процессах разрушения! елг при их бомбардировке с большой скоростью. // Электронная обработка-материалов. - 1969. - №2. -с.23-26.

45. Коваленко B.C. Обработка материалов импульсным излучением лазеров. - Киев: Высшая школа. 1977. - 142с.

46. Рыкалин H.H. и др. Лазерная обработка материалов. - М.: Машиностроение, 1975. -296с.

47. Рыкалин H.H. и др. Основы электроннолучевой обработки материалов. -М.: Машиностроение, 1978. - 239с.

48. Зингерман A.C. Электроэрозионные свойства металлов. // Физика металлов и металловедение. - 1957. - т.5. - №1. - с.58-67.

49. Гусев Г.В. Вывод критерия взаимодействия веществ электродов при электроискровой обработке металлов. // Журнал технической физики. -1955. -Т.25. - №4. - с.763-765.

50. A.c. 102124 СССР, МКД3 В 23Р 1/18. Способ электроискрового нанесения покрытий. / B.C. Минаков, B.C. Богданов, Е.И. Бабинцев. (СССР). -4с.: ил.

51. Зельцер Ю.Г. О покрытиях. М.: Знание, 1979. - 64с.

52. Пономаренко Е.П., Супрунчук В.К., Фоменко В.Д. Поверхностное упрочнение и защита стальных изделий. - Изд-во «Проминь», Днерпопет-ровск, 1974. - 52 с.

53. Никандрова Л.И. Химический способ получения металлических покрытий. - Л.: «Машиностроение», 1971. - 104 с.

54. Вайнер Я.В., Дасоян М.А. Технология электрохимических покрытий. - Л.: «Машиностроение», 1972, - 464 с.

55. Подураев В.Н., Камалов B.C. Физико-химические методы обработки. - М.: «Машиностроение», 1973, - 346 с.

56. Енечурин В.П. Импульсные методы обработки материалов - Л.: СЗПН, 1977,-48 с.

57. Коваленко B.C. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. - Киев, «Выгца школа», 1975. - 236 с.

58. Импульсная обработка и массоперенос в металлах при низких температурах /Герцрикен Д.С., Мазанко В.Ф., Фальченко В.М.. - Киев. Наук. Думка, 1991-208 с.

59. Ультразвуковые методы исследований дислокаций. Сб. Статей под ред. Л.Г. Меркулова. - М.: Изд-во Иностранной литературы, 1963. - 256 с.

60.Ультразвуковой и электро-импульсный методы обработки металлов. Под ред. Фридмана Б.С. Ростов н/Д, 1961. 243 с.

61. Розенберг Л.Д., Казанцев В.Ф., Макаров Л.Д. Ультразвуковое резание. - М.: Энергоатомиздат, 1962. - 251с.

62. Бернштейн М.Л., Займовский В.А., Капутнина А.Т. Термомеханическая обработка стали. -М.: Металлургия, 1983. - 480с.

63. Банас K.M., Уэбб Р. Лазерная обработка материалов. Перевод с англ. // Труды института инженеров по электронике и радиоэлектронике, 1982, т.70, №6, с.35-45.

64. Белый A.B., Манушок Е.М. и др. Поверхностная упрочняющая обработка с применением концентрированных потоков энергии. - Минск: Наука и техника, 1990. - 78 с.

65. Верещак A.C., Третьяков И.П. Режущие инструменты с износостойким покрытием. -М.: Машиностроение, 1986. - 192 с.

66. Теумин И.И. Ультразвуковые колебательные системы. - М.: Маш-гиз, 1959. -331 с.

67. Кикучи Е. Ульразвуковые преобразователи. - М.: Мир, 1972.-424 с.

68. Источники мощного ультразвука / Под ред. Л.Д. Розенберга. - М.: Наука, 1967. - с. 254-286.

69. Марков А.И. Ультразвуковое резание труднообрабатываемых материалов. - М.: машиностроение, 1968. - с.40-65.

70. Северденко В.П., Кедбович В.В., Степаненко A.B. Обработка металлов давлением с ультразвуком. - Минск: Наука и техника, 1973. - с. 19-44.

71. Меркулов Л.Г. //Акустический журнал. - 1957.- т.3 -№3, - с. 230238.

72. Попилов Л.Я. Справочник по электрическим и ультразвуковым методам обработки материалов. - М.: Машиностроение, 1971.-е. 479-509.

73. Марков Л.О. // Акустический журнал. - 1959. - т.5 - №3. - с. 372374.

74. Лепендин Л.О. // Труды ТРТИ, Прикладная акустика.-!973-Вып.34.-с.З.-16.

75. Колехино В.М., Гурский Л.И., Гулай A.B. // Механизация и автоматизация сварочного производства, - Могилев, 1975. - с. 106-107.

76. Купенко A.M., Макаревич А.Б., Рыжкин Ю.А. // Труды акустического института. - 1969. - Вып. 8. - с. 104-108.

77. Мечетнер Б.Ч., Поляков З.И. Ультразвуковая техника. - Вып. 3. -М.: Машиностроение, 1966. - с. 18-21.

78. Блюменкранц Д. Л., Поляков З.И. // Акустический журнал. - 1973. -т.19. -№1. -с.9-15.

79. Силин Л.Л., Баландин Г.Ф., Коган М.П. Ультразвуковая сварка. -М.: Машгиз, 1962. -252с.

80. Nippes Е., Jones J.B. - New Tecnique for metals in the spall age IV/ By ultrasonics. J. of Metals. V.16. -№3. p. 244-245.

81. Колешко B.M. Ультразвуковая микросварка. - Минск, Наука и техника, 1977. -328с.

82. A.c. 128188 (СССР)/Л.О. Макаров (СССР) // Б.И. - 1959. - №12. -

с.88.

83. Мартынов В.Д., РодзянкоЕ.Д., МинаковB.C. //Применение ультразвука в промышленности и научных исследованиях. - Минск. 1969. - с.36-38.

84. Сиротюк М.Г. Превращение акустических продольных колебаний в сдвиговые или крутильные. // Акустический журнал. - 1959. Т.5. - №2. -с.254.

85. A.c. 124423 (СССР). Устройство для превращения акустических продольных колебаний в сдвиговые или крутильные / М.Г. Сиротюк. (СССР) // Б.И. - 1959. - №4. - с.82.

86. Источники мощного ультразвука / Под ред. М.Д. Розенберга. - М.: Наука, 1967. -с.319-325.

87. Мицкевич A.M. Простой ступенчатый концентратор для получения крутильных колебаний // Акустический журнал. - 1964. - т. 10. - №3. -с.119-121.

88. Мартынов В.Д., Игнатенко H.H. Применение ультразвука в с.-х. машиностроении. - Ростов н/Д, 1964. - с. 7-12.

89. A.c. 320310 (СССР). Магнитострикционный преобразователь / В.П. Северденко, A.B. Степаненко, В.В. Каленик (СССР) // Б.И. - 1970 - №3 -С.23.

90. A.c. 341537 (СССР). Устройство для преобразования продольных колебаний в продольно-крутильные / В.П. Северденко, A.B. Степаненко, В.В. Каленик (СССР) // Б.И. - 1970. - №4 - с.28.

91. Власов В.Х. Тонкостенные упругие стрежни. - М.: Физматгиз, 1959.-210 с.

92. Рухадзе А.К. О деформации естественно закрученных стержней // Прикладная математика и механика. - 1947. - т. 11. - Вып. 5. - с. 533-542.

93. РИЗ. П. М. Деформация естественно закрученных стержней// ДАН СССР. - 1939. -Т.23. - №1; №5.

94. Биргер И.А., Пиковко Я.Г. Прочность, устойчивость, колебания: т.1. -М.: Машиностроение, 1968. - с.253-258.

95. Джикелидзе Г.Ю. Соотношения Киргофа для естественно скрученных стержней.// Труды Ленинградского политехнического института им. Калинина: вып.1 - Л., 1946. -с.79-93.

96. Шор Б.Ф. К теории закрученных неравномерно нагретых стержней. // Известия АН СССР. ОТН, Механика и машиностроение. - 1960. - №1. - с.136-141.

97. Минаков B.C. Динамика осциллирующих сверл.// Тезисы докладов 7-й Всесоюзной акустической конференции. - Л., 1971. - с.212.

98. Корчагин B.C., Минаков B.C. К вопросу динамики естетсвенно закрученных стержней волноводов./ РИСХМ. - Ростов-на-Дону, 1983. — 11с. — Деп. в ИНФОРЭПСКТРО 29.12. 1983, № 446 эт-Д83.

99. Минаков B.C., Щепкенг г.Г., Бабинцев Е.И. К вопросу динамики продольно-крутильных волноводов. // Известия СКНЦВШ. Сер. «Технические науки». - 1987. - №6. - с.71-76.

100. Арутюнян Н.Х., Абрамян Б.Л. Кручение упругих тел. - М.: Физ-матгиз, 1963. - 688 с.

101. Математический энциклопедический словарь./Гл. Ред. Ю.В. Прохоров. -М.: Сов. Энциклопедия, 1988. - 847 с.

102. Справочние по специальным функциям. Под ред. АбрамовицаМ. и Стиган И. - М.: Наука, 1979. с. 684 № 25.4.30

103. Справочние по специальным функциям. Под ред. АбрамовицаМ. и Стиган И. - М.: Наука, 1979. с. 711.

104. Stanescu Cristian, Duritrescu Lusian, Torsiunea barelor cilindrice pre-vazute cu canal de pana, Comunicariee Acad. RPR 8, № 6 (1958), 563-570

105. Manea V., Torsiunea arborelui cu caneluri radeale exterioare, Studii si cercetari de mecanica aplicata Acad/ RPR 9, №2 (1958), 423-433.

106. Абрамян Б.Л. Кручение цилиндрических стержней с продольными пазами клиновидной формы. ДАН Арм. ССР 28, №3 (1959), 109-116.

107. Абрамян Б.Л. О кручении круглого цилиндрического стержня, имеющего продольные полости. ДАН Арм. ССР 28, №5 (1959), 201-211.

108. Физика быстропротекающих процессов. Т.1. М.: Мир, 1971. 519

с.

109. Маршак И.С., Импульсные источники света. - М.: Госэнергоиз-дат, 1963. - 236с

110. Rose Е. Ann.Phys., 7 Folge, 4, H. 1-5,15-35 (1959)

111. НестерихинЮ.У, Комельков B.C., Мейлихов Е.З. //ЖТФ, 34, 57

(1964).

112. Allen K.R., Phillips К., Proc. Roy. Soc., Math. Phis. Sei., № 1373, Ser. A 278, 195 (1964).

113. Драбкина С. И. К теории развития канала искрового разряда// ЖЭТФ. 1951. Т. 21. Вып. 4. с. 472.

114. Брагинский С.И. //ЖЭТФ, 34, 473 (1951)

115. Wecken F., LRSL, Note la, 1955.

116. Фрюнгель Ф., Импульсная техника. М.: Изд-во «Энергия», 1965.-

437с.

117. Зельдович Я. Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. - М.

118. Минаков B.C., Кудряшев С.Б., Жириков Т.В. Поведение искры в ультразвуковом поле. - Диагностика и управление в технических системах: Межвуз. сб. науч. тр. - Ростов н/Д, 1998. С 161-169.

119. Драбкина С. И. К теории развития канала искрового разряда// ЖЭТФ. 1951. Т. 21. Вып. 4. с. 473-483.

120. Александров А. Ф. Искровой разряд//Физическая энциклопедия. Т.2. М.:, 1962. с. 251-252.

121. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1987. 840

с.

122. Murakami S. Mechanical modeling of material damage // Appl. Mech. Transactions of ASME. 1988. V. 55. p. 280-286.

123. Астафьев В.И. Описание процесса разрушения в условиях ползучести // Изв. АН СССР. МТТ. 1986. №4. с. 164-169.

124. Овчинников И.В. Эффект электропластичности и исчерпания ресурса пластичности // Вести МГУ. Сер. 1. Мат.Мех. 1992. №2. с. 47-51.

125. Клюшников В.Д., Овчинников И.В. К вопросу об определяющем соотношении электропластичности // Изв. АН СССР. МТТ. 1990. №5. с. 8996.

126. Лагдзинь А.Ж., Тамуж В.П., Тетере Г.А., Крегерс А.Ф. Метод ориентационного усреднения в механике материалов. Рига, 1989. 200 с.

127. Троцкий O.A., Родно А.Г. Электропластический эффект в металлах//Изв. АН СССР. ФТТ. 1970. Т.12. Вып. 1. с.203-210.

128. Клюшников В.Д., Овчинников И.В. К вопросу об определяющем соотношении электропластичности// Изв. АН СССР. МТТ. 1990. N 5. с.89-96.

129. Беклемишев H.H., Веденяпин E.H., Шапиро Г.С. О законе деформирования проводящих материалов при действии электрического тока// Изв. АН СССР. МТТ. 1983. N6 с.151-155.

130. Беклемишев H.H. Обработка проводящих материалов локально неоднородным импульсным магнитным полем// Электротехника. 1982. N 11. с. 60-62.

131. ПартонВ.З., Кудрявцев Б.А. Электроманитоупругость пьезоэлектрических и электропроводных тел. М.: Наука, 1988. 470 с.

132. Финкель В.В., ГоловнинЮ.И., Слетков A.A. О возможности торможения быстрых трещин импульсами тока// Докл. АН СССР. 1976. Т. 227. N 4. с.848-857.

133. Новацкий В. Вопросы термоупругости. М.: Изд-во АН СССР. 1962. 364 с.

134. Клюшников В.Д. Математическая теория пластичности. М.: Изд-во МГУ. 1979. 207 с.

135. Овчинников И.В. Пластичность при плоской деформации, вызванной воздействием мгновенного точечного источника тепла.// Вестник МГУ. Сер. Математика. Механика. 1988. N4. с.33-37.

136. Коновалов Е.Г., Скрипниченко Л.Л. Влияние ультразвука прочностное растяжение технического железа.//Пластичность и обработка металлов давлением. - Минск, 1964. - с.91-98.

137. Коновалов Е.Г., Довгяло И.Г. исследование влияния высокочастотных колебаний на пластичность меди при исследовании на кручение.// Пластичность и обработка металлов давлением. - Минск, 1964. - с.98-102.

138. Северденко В.П., Кедбович В.В., Степаненко A.B. Обработка металлов давлением с ультразвуком. - Минск: Наука и техника, 1973. - с. 49-51.

139. Северденко В.П., Ютубович В.В. Применение ультразвука в промышленности. - Минск: Наука и техника, 1967. - 196 с.

140. Langenecker В. Proceedings American Society for Testing.// Materials. - 1962. - vol.62. - p. 602-609.

141. Акулов H.C. Дислокации и пластичность. - Минск: Изд-во АН БССР, 1961.-175с.

142. Коттрелл А.Х. Дислокации и пластическое течение в кристаллах. -М.: Наука, 1958.-273с.

143. Кудряшев С.Б., Кочетов А.Н. Схема управления электроакустическим процессом. - Диагностика и управление в технических системах: Межвуз. сб. науч. тр.- Ростов н/Д, 1995. с. 102-104.

144. Минаков B.C., Кудряшев С.Б, Кочетов А.Н. Эффективность метода электроакустического напыления при упрочнении осевого режущего инструмента. - Диагностика и управление в технических системах: Межвуз. сб. науч. тр.-Ростов н/Д, 1995. с. 111-114.

145. Минаков B.C., Кудряшев С.Б, Кочетов А.Н. Двойной барьер и его влияние на деформацию и разрушение металлов. - Диагностика и управление в технических системах: Межвуз. сб. науч. тр.- Ростов н/Д, 1997. с. 115-121.

146. Минаков B.C., Пожарский Д.А., Кудряшев С.Б. Об эффекте электропластичности при деформировании и импульсном воздействии высокоэнергетического электромагнитного поля. - Диагностика и управление в технических системах: Межвуз. сб. науч. тр.-Ростов н/Д, 1997. с. 121-129.

147. Минаков B.C., Кудряшев С.Б., Вассерман А.Э. Управление динамикой продольно-крутильных волноводов в технологических системах. - V Международная научно-технической конференции по динамике технологических систем: Тез.докл.-Ростов н/Д, 1997.Т.1. с. 58-60.

148. Минаков B.C., Кудряшев С.Б., Вассерман А.Э. Аналитическое определение коэффициентов жесткости естественно-закрученных волново-

дов. - Диагностика и управление в технических системах: Межвуз. сб. науч. тр. -Ростов н/Д, 1998. с. 151-161.