Упрочнение деталей типа втулок интенсивной пластической деформацией в условиях комплексного локального нагружения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.09, кандидат наук Грядунов, Игорь Михайлович

• Грядунов, Игорь Михайлович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Грядунов, Игорь Михайлович

Содержание

Введение

1 Анализ упрочняющих технологий

1.1 Анализ способов упрочняющей обработки деталей

1.2 Анализ существующих способов упрочнения внутренних цилиндрических поверхностей деталей обработкой давлением

1.2.1 Обработка выглаживающими протяжками, прошивками и выглаживателями

1.2.2 Обработка одно- и многошариковыми раскатниками

1.2.3 Обработка одно- и многороликовыми раскатниками

1.2.4 Обработка ультразвуковым раскатыванием

1.2.5 Обработка вибрационным раскатыванием

1.3 Анализ методов интенсивной пластической деформации в качестве упрочняющих

1.4 Существующие методы упрочнения, основанные на технологии валковой штамповки

1.5 Анализ конструкций устройств для упрочняющей обработки внутренней поверхности деталей типа втулок

1.5.1 Однороликовые раскатники с упругим элементом

1.5.2 Двухроликовые раскатники

1.5.3 Многороликовые раскатники

2 Экспериментальное исследование упрочняющей валковой штамповки по внутренней поверхности

2.1 Разработка способа упрочняющей обработки внутренней поверхности деталей типа втулок интенсивной пластической деформацией в условиях комплексного локального нагружения очага деформации

2.2 Оборудование и оснастка для проведения экспериментальных исследований упрочняющей валковой штамповки по внутренней поверхности

2.3 Приборы для экспериментальных исследований

2.4 Программное обеспечение экспериментальных исследований

2.5 Планирование эксперимента

2.6 Методика математического планирования эксперимента и статистической обработки результатов

2.7 Подготовка исследуемых образцов к измерению распределения параметра микротвёрдости и выбор схемы измерения

2.8 Распределение параметра микротвёрдости по сечению исследуемых образцов и изменение их геометрических параметров в зависимости от различного количества проходов и шага осевой подачи инструмента

2.9 Анализ результатов экспериментального исследования упрочняющей обработки внутренней поверхности вкладышей подшипников скольжения методом ВШ в условиях комплексного локального нагружения очага

деформации

Выводы по разделу

3 Теоретическое исследование упрочняющей валковой штамповки по внутренней поверхности

3.1 Методика теоретического исследования

3.2 Особенности деформирования материала при упрочняющей валковой штамповке по внутренней поверхности

3.3 Описание математической модели и алгоритма ее программной реализации

3.3.1 Геометрия математической модели и исходные данные для моделирования

3.3.2 Вариационная постановка задачи математического моделирования

3.4 Сравнение результатов математического моделирования и

экспериментальных исследований

Выводы по разделу

4 Определение технологических параметров и развитие технологии многоцикловой упрочняющей обработки внутренней поверхности полых осесимметричных изделий методом деформирования в условиях комплексного локального нагружения очага деформации

4.1 Развитие технологии многоцикловой упрочняющей обработки внутренней поверхности полых осесимметричных изделий методом деформирования в условиях комплексного локального нагружения очага деформации

4.2 Определение технологических параметров многоцикловой упрочняющей обработки внутренней поверхности полых осесимметричных изделий методом деформирования в условиях комплексного локального нагружения

очага деформации

Выводы по разделу

Заключение

Список литературы

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Упрочнение деталей типа втулок интенсивной пластической деформацией в условиях комплексного локального нагружения»

Введение

В настоящее время наблюдается тенденция к интенсификации условий эксплуатации узлов и деталей машин. В связи с этим они работают в условиях интенсивного трения, агрессивных сред и высоких изменяющихся температур. Как правило, изделия испытывают знакопеременную и импульсную нагрузку различного характера. В силу этого детали машин и конструкций должны обладать оптимальными соотношениями эксплуатационных характеристик: прочности и износостойкости. Также необходимо отметить, что в отдельных случаях на изделия накладывается ограничение по массе и габаритам, что не позволяет увеличивать прочностные характеристики за счёт увеличения соответствующих размеров изделия. То же относится и к материалу заготовки, из которой планируется получить изделие, т.к. материал, обладающий более высокими эксплуатационными характеристиками, как правило, стоит существенно дороже, что приведёт к удорожанию конструкции в целом.

В настоящее время применяются различные способы упрочняющей обработки:

1-е образованием пленки на поверхности;

2-е изменением состава поверхностного слоя;

3-е изменением структуры поверхностного слоя;

4 — с изменением энергетического запаса поверхностного слоя;

5-е изменением микрогеометрии (шероховатости) поверхностного

слоя;

6 — с изменением структур по объему материала.

Как отмечается в последнее время, одним из перспективных методов повышения прочностных и эксплуатационных параметров деталей машин является обработка давлением, где механизм упрочнения реализуется посредством фрагментации и разориентировки зёрен металла.

Для удовлетворения требований, предъявляемых к упрочнённым изделиям, рассмотренным выше, необходимо применять методы, сочетающие в себе упрочнение с изменением микрогеометрии (шероховатости) поверхностного слоя и упрочнение с изменением структур по объему материала, т.е. поверхностное пластическое деформирование (ППД) и объёмное пластическое деформирование (ОПД).

Однако детали, упрочнённые ППД имеют такие недостатки, как: маля глубина упрочнённого слоя, резкая граница перехода от упрочнённой зоны к неупрочнённой и, как следствие, отшелушивание слоёв материала в процесса эксплуатации.

ОПД имеет следующие недостатки: большие потребные энергозатраты на процесс упрочнения и упрочнение всего объёма материала, что приводит к его охрупчиванию.

Перспективным направлением является сочетание указанных двух методов, исключающим их недостатки.

Примером такой технологии служит валковая штамповка (ВШ), реализующая многоцикловую деформацию заготовки в условиях комплексного локального нагружения очага деформации.

Следует отметить, что область упрочняющей обработки деталей машин пластическим деформированием, а в частности, методами деформации материалов в условиях комплексного локального нгружения очага деформации, исследована недостаточно. Отсутствуют данные экспериментальных исследований в достаточном объёме, а так же математическое описание протекающих процессов. Это, в свою очередь не позволяет применять подобные методы упрочняющей обработки на практике в условиях реального производства.

В связи с этим задача по исследованию технологии упрочнения деталей типа втулок многоцикловым деформированием в условиях комплексного локального нагружения очага деформации является актуальной.

Цель работы: получение деталей типа втулок высокого качества путём их упрочнения интенсивной пластической деформацией в условиях комплексного локального нагружения очага деформации.

Для достижения сформулированной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработать способ упрочнения деталей типа втулок методом интенсивной пластической деформации в условиях комплексного локального нагружения очага деформации.

2. Разработать методику, экспериментальную оснастку и выполнить экспериментальные исследования предложенного способа с вариацией параметров технологического процесса обработки (количества циклов обработки п и шага осевой подачи 5) с целью установления и оценки их влияния на параметры прочности (глубину упрочнения (Итах) и максимальную степень упрочнения (Н¥тах)).

3. Разработать математическую модель исследуемого процесса. Выполнить аналитические исследования предложенной математической модели с целью выявления функциональных зависимостей между параметрами технологического процесса обработки (количеством циклов обработки п и шагом осевой подачи 5) и параметрами прочности (глубиной « упрочнения (Итах), максимальной степенью упрочнения (НУтах)).

4. Разработать методику определения технологических параметров исследуемого способа в зависимости от требуемых параметров прочности готового изделия.

5. Разработать новые схемы упрочнения деталей типа втулок методом интенсивной пластической деформации в условиях комплексного локального нагружения очага деформации, позволяющих получать градиентное от внутренней поверхности упрочнение.

Объектом исследования является детали типа втулок.

Предметом исследования являются параметры технологического

процесса упрочняющей обработки: количество циклов обработки п и шаг

7

осевой подачи S и их влияние на параметры прочности деталей типа втулок: глубину упрочнённого слоя hmax и максимальную степень упрочнения HVmax.

Методология и методы исследования:

Все исследования осуществлялись на основе системного подхода. В теоретических исследованиях использовались математическое моделирование исследуемого процесса с применением модификации скоростного вариационного принципа квазистатического равновесия системы контактирующих тел, явно включающего обобщённые координаты и силы для абсолютно жёстких тел, в пакете прикладных программ «Штамп». При проведении экспериментальных исследований применялись математико-статистические методы планирования эксперимента и обработки результатов, а так же анализ полученных результатов с применением прикладного программного обеспечения MS Excel 2010.

Научная новизна работы заключается в следующем:

При проведении экспериментальных исследований влияния технологических параметров упрочняющей обработки на упрочнение материала деталей типа втулок путём создания градиентного от внутренней поверхности упрочнения методом интенсивной пластической деформации в условиях комплексного локального нагружения:

- установлена зависимость максимальной твёрдости HVmax материала исследуемых образцов от количества циклов обработки п и шага продольной подачи S инструмента, позволяющая заключить, что с увеличением количества циклов обработки увеличиваются глубина упрочнённой зоны и максимальная степень упрочнения. Изменение шага продольной подачи не приводит к значительному росту степени упрочнения;

- установлена зависимость максимальной толщины упрочнённого слоя hmax от количества циклов обработки п и шага продольной подачи S инструмента, позволяющая заключить, что с увеличением S происходит увеличение hmax;

- выявлен характер изменения геометрических параметров заготовок в зависимости от технологических параметров обработки, позволяющий сделать вывод о том, что вариации технологических параметров не оказывают существенного влияния на геометрию обрабатываемых изделий.

2. Впервые разработана математическая модель упрочняющей обработки деталей типа втулок методом ИПД в условиях комплексного локального нагружения, позволяющая выполнять расчёт осесимметричной задачи рассматриваемого процесса, по результатам аналитического исследования которой установлены:

- зависимость степени упрочнения HVmax (максимального значения параметра микротвёрдости) от количества циклов обработки п и шага осевой подачи S инструмента;

- зависимость толщины hmax упрочнённого слоя от шага осевой подачи S инструмента при постоянном количестве циклов обработки п\

при сравнении которых с результатами экспериментальных исследований установлена максимальная расходимость результатов не более 11,8%, что позволяет судить об адекватности предложенной математической модели.

Достоверность полученных результатов подтверждается:

• применением научно-обоснованного метода планирования эксперимента и обработки полученных данных в пакете прикладных программ MS Excel 2010, применением прошедшего поверку лабораторного оборудования и контрольно-измерительных приборов;

• применением фундаментальных зависимостей, обоснованных ограничений и допущений, а так же корректной постановкой задачи математического моделирования, применением современных средств вычислительной техники. Результаты теоретического исследования качественно и количественно согласуются с данными экспериментальных исследований.

Научная значимость и практическая ценность полученных результатов:

9

Разработанная математическая модель и полученные при выполнении экспериментальных исследований зависимости изменения параметров прочности материала и установленный характер изменения геометрических параметров от параметров технологического процессавносят вклад в дополнение теории обработки металлов давлением, а так же могут быть использованы при выполнении теоретических расчётов, разработки методик и проектировании технологических процессов упрочняющей обработки.

Использование результатов работы. Результаты работы использованы:

1. При проектировании технологических процессов упрочняющей обработки деталей типа втулок на ЗАО «Мценскпрокат»;

2. При осуществлении учебного процесса при подготовке бакалавров по направлению «Машиностроение».

Автор защищает:

1. Методику и результаты экспериментальных исследований по установлению зависимостей между параметрами технологического процесса упрочняющей обработки методом ИПД в условиях комплексного локального нагружения очага деформации и параметрами получаемых изделий: зависимость степени упрочнения НУтах (максимального значения параметра микротвёрдости) от количества циклов обработки п и шага осевой подачи 5 * инструмента; зависимость глубины проникновения ктах упрочнённой зоны от шага осевой подачи 5 инструмента при постоянном количестве проходов инструмента п; характер изменения геометрических параметров заготовок в зависимости от технологических параметров обработки.

2. Математическую модель упрочняющей обработки полых осесимметричных деталей типа втулок, позволяющую выполнять расчёт осесимметричной задачи рассматриваемого процесса.

3. Разработанный способ повышения эксплуатационных характеристик деталей типа втулок методом ИПД в условиях комплексного локального нагружения очага деформации и экспериментальную оснастку, реализующую его.

4. Методику определения параметров технологического процесса упрочняющей обработки полых осесимметричных деталей типа втулок.

5. Разработанные новые схемы осуществления технологического процесса упрочняющей обработки, реализующих рассматриваемый в данной работе способ упрочнения внутренней поверхности полых осесимметричных деталей типа втулок многоцикловым пластическим деформированием в условиях комплексного локального нагружения очага деформации.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на кафедральных и межкафедральных конференциях и совещаниях, Российских и международных научно-практических конференциях в г. Орёл, г. Санкт-Петербург, г. Пржемысл в Польше, г. Мюнхен, Германия 2010-2013 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе 5 статей в научных рецензируемых изданиях, входящих в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий определенных Высшей аттестационной комиссией при Министерстве образования и науки Российской Федерации для публикации трудов на соискание ученой степени кандидата и доктора наук», получен патент Российской Федерации на способ получения металлических втулок с 4 градиентно-упрочнённой структурой.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы из 71 наименования и приложений. Общий объём работы составляет 130 страниц основного текста, включает 54 рисунков, 6 таблиц.

1 Анализ упрочняющих технологий 1.1 Анализ способов упрочняющей обработки деталей

В настоящее время известно множество различных методов упрочнения. Например, в [1] предложено шесть основных классов:

1-е образованием пленки на поверхности:

1.1 осаждение химической реакцией (оксидирование, сульфидирование, фосфатирование, нанесение упрочняющего смазочного материала, осаждение из газовой фазы);

1.2 осаждение из паров (термическое испарение тугоплавких соединений, катодно-ионная бомбардировка, прямое электронно-лучевое испарение, реактивное электронно-лучевое испарение, электронно-химическое испарение);

1.3 электролитическое осаждение (хромирование, никелирование, электрофорез, никельфосфатирование, борирование, борохромирование, хромофосфатирование);

1.4 напыление износостойких соединений (плазменное напыление порошковых материалов, детонационное напыление, электродуговое напыление, лазерное напыление, вихревое напыление, индукционное припекание порошковых материалов).

2-е изменением состава поверхностного слоя:

2.1 диффузионное насыщение (борирование, цианирование, азотирование, нитроцементация и т.п.);

2.2 химическое и физико-химическое воздействие (химическая обработка, ионная имплантация, электроискровая обработка и т.д.).

3-е изменением структуры поверхностного слоя:

3.1 физико-термическая обработка (лазерная закалка, плазменная

закалка);

3.2 электрофизическая обработка (электроконтактная, электроэрозионная, магнитная обработка);

3.3 механическая обработка (упрочнение вибрацией, фрикционно-упрочняющая обработка, дробеструйная, обработка взрывом, термомеханическая, электромеханическая);

3.4 наплавка легированным элементом (газовым пламенем, электрической дугой, плазмой, лазерным лучом, пучком ионов и т.д.).

4 — с изменением энергетического запаса поверхностного слоя:

4.1 обработка в магнитном поле (термомагнитная обработка, обработка импульсным и статическим магнитными полями);

4.2 обработка в электрическом поле.

5 - с изменением микрогеометрии (шероховатости) поверхностного

слоя:

5.1 обработка резанием (точение, шлифование, сверхскоростное

резание);

5.2 пластическое деформирование (накатывание, обкатывание, раскатывание, выглаживание, вибронакатывание, вибровыглаживание, калибрование, центробежно-ударное упрочнение, виброударное упрочнение и т.д.);

5.3 комбинированные методы (анодно-механическая, поверхностное легирование с выглаживанием, резание с воздействием ультразвуковых колебаний, магнитно-абразивная обработка и т.д.).

6 — с изменением структур по объему материала:

6.1 термообработка при положительных температурах (закалка, отпуск, улучшение, закалка токами высокой частоты (ТВЧ), нормализация, термомагнитная обработка);

6.2 криогенная обработка (закалка с обработкой холодом, термоциклирование);

6.3 объёмное пластическое деформирование (кручение под высоким давлением, равно-канальное угловое прессование, винтовая экструзия).

Перечисленные методы обладают недостатками, среди которых можно выделить такие, как:

- для методов поверхностного упрочнения (1 - 5): наличие значительных межфазных напряжений, резкая граница перехода от упрочнённой зоны к неупрочнённой, малая глубина упрочнения, большие энергозатраты на обработку (в основном для методов, связанных с термическим, химико-термическим или электрическим воздействием);

- для методов объёмного упрочнения: упрочнение всего объёма металла (что приводит к его охрупчиванию); данный вид обработки связан с высокими финансовыми и энергозатратами, т.к. требуется дорогостоящее оборудование и, в случае механической обработки (объёмное пластическое деформирование), обработка связана с нагружением всего объёма металла.

При выборе того или иного метода упрочняющей обработки, обычно, решаются следующие вопросы:

- обеспечение требуемой степени упрочнения;

- сохранение изначальной геометрии изделия;

- обеспечение наиболее благоприятного комбинирования характеристик изделия;

- минимизация энергозатрат на процесс упрочнения.

Проанализировав приведённые выше способы упрочняющей обработки

[2], можно сделать вывод, что наиболее полно удовлетворяют этим требованиям методы группы 6.

Криогенная обработка и обработка при положительных температурах являются разновидностями закалки металла с тем отличием, что первая осуществляется при повышенных скоростях охлаждения с уходом в отрицательные температуры. Следует отметить, что оба метода обладают общим недостатком - наличие значительных межфазных напряжений между упрочнёнными и неупрочнёнными слоями. Это, в свою очередь, может привести к отслоению материала детали и её разрушению в процессе эксплуатации.

Таким образом, можно сделать вывод, что наиболее перспективными являются методы обработки металлов давлением (ОМД). Рассмотрим некоторые из них.

1.2 Анализ существующих способов упрочнения внутренних цилиндрических поверхностей деталей обработкой давлением

Обработка внутренних цилиндрических поверхностей давлением всегда была более сложным процессом, чем обработка наружных цилиндрических поверхностей. Это связано с «закрытостью» обрабатываемой зоны и, как следствие, трудностями ориентации инструмента относительно заготовки, подвода смазочно-охлаждающей жидкости, контроля геометрии и размеров и наблюдения процесса.

Широкое использование методов упрочняющей обработки давлением объясняется:

- высокими механическими и эксплуатационными характеристиками поверхностного слоя изделий;

- высоким качеством поверхности;

- не требуется дополнительная чистовая обработка.

Основным назначением обработки отверстий давлением в промышленности являются:

- калибрование (повышение точности формы и размеров);

- отделка;

- упрочнение.

Согласно [3], в настоящее время упрочняющая обработка давлением охватывает практически весь используемый в промышленности диапазон размеров отверстий диаметром 2 - 500 мм и выше, длиной свыше 3 - 5 м (сквозных, глухих, ступенчатых).

В [3] обработку внутренних цилиндрических поверхностей предложено разделять на следующие группы:

1 обработка выглаживающими прошивками, протяжками и выглаживателями;

2 обработка одно- и многошариковыми раскатниками;

3 обработка одно- и многороликовыми раскатниками;

4 обработка ультразвуковым раскатыванием;

5 обработка вибрационным раскатыванием.

Рассмотрим указанные методы подробнее.

1.2.1 Обработка выглаживающими протяжками, прошивками и

выглаживателями

Выглаживающие прошивки

Прототипом для выглаживающих прошивок служат тела сферической формы (шарики), которые, как правило, берутся из обычных серийных шарикоподшипников и реже - изготавливаются на заказ. Область их применения ограничивается обработкой деталей небольшой длины из материалов, обладающих малым сопротивлением пластическому деформированию - мягких сталей и цветных металлов и сплавов. Это, в свою очередь, объясняется худшим направлением сферического тела по руслу обрабатываемого отверстия по сравнению с инструментами, имеющими зональное деление на заборную и калибрующую части и закрепляемыми при помощи хвостовика.

В связи с этим в настоящее время прошивка отверстий шарами всё более часто заменяется прошиванием выглаживающими прошивками и протягиванием протяжками.

Схема прошивания выглаживающей прошивкой представлена на рисунке 1.1.

1— ! О !

До прошивания После прошивания

Рисунок 1.1 - Схема прошивания отверстия выглаживающей прошивкой [3] 1 - прошивень; 2 - заготовка до обработки; 2' - заготовка после обработки; Р — сила воздействия на пуансон; с1- диаметр инструмента; г; - радиус отверстия по выступам микрорельефа; /*/' - радиус отверстия по впадинам микрорельефа; 3 - высота профиля микрорельефа поверхности до обработки; <5/ - высота профиля микрорельефа поверхности

после обработки; <5г/ - величина полной деформации заготовки с учетом деформации микрорельефа; Зг'/ - полная деформация заготовки без учёта деформации микрорельефа; (дг '¡)ост. - остаточная деформация заготовки без учёта деформации микрорельефа;

(Зг])ост. - остаточная деформация заготовки с учётом деформации микрорельефа

поверхности

Обработка осуществляется следующим образом.

Заготовку 2 с предварительно подготовленным отверстием под прошивку устанавливают в зону обработки, как правило, на прессы ручного или автоматического действия, реже - на токарные или револьверные станки. Прошивень 1 под действием силы Р вдавливается в заготовку 2, при этом материал заготовки начинает деформироваться как упруго, так и пластически дг]. Следует так же учитывать тот факт, что на поверхности материала будет присутствовать нерегулярный микрорельеф 3, который так же, подвергаясь обработке, изменяет свои параметры. После выхода инструмента из контакта с заготовкой происходит упругая разгрузка. Остаточная деформация будет равна (дг])ост. При этом высота профиля микрорельефа 3] будет меньше чем до деформации.

В результате осуществления операции прошивки, за один или несколько переходов получают отверстие требуемого диаметра с необходимыми параметрами микрорельефа. Так же в процессе обработки происходит наклёп поверхностного слоя изделия. Однако глубина его незначительна; наблюдается резкая граница перехода от упрочнённой зоны к неупрочнённой, что негативно сказывается на эксплуатационных характеристиках изделия в процессе его работы.

По конструкции выглаживающие прошивки можно разбить на четыре группы [3] (рисунок 1.2).

а)

/ \

\ ( /

б)

лл

) (

) 1 (

( л *

/

в)

/:„,' "Л

Рисунок 1.2 - выглаживающие прошивки: а — однокольцевая цельная; б — многокольцевая цельная комбинированная с режущими зубьями и выглаживающими кольцами; в - многокольцевая цельная; г — многокольцевая

наборная

При применении многокольцевых цельных и наборных прошивок особенностью процесса является то, что каждое последующее после первого

18

кольцо производит работу пластического деформирования по уже упрочненному деформированному предыдущим кольцом поверхностному слою металла, находящегося в напряженном состоянии, что в свою очередь определяет трудности выявления в производственных условиях оптимальных параметров конструкции прошивки, режима прошивания и величины действующих сил, значение которых необходимо знать при расчётах как инструмента, так и выбираемого по мощности оборудования [3].

Главным недостатком прошивок, обусловленным схемой осуществления технологического процесса, является продольный изгиб стержня прошивки, ограничивающий их максимально допустимую длину и соответственно длины изделий подвергаемых обработке. Так же накладывается ограничение и на число колец для цельных и наборных прошивок и, как следствие - на величину остаточной деформации за один проход.

Выглаживающие протяжки

В отличие от прошивок, выглаживающие протяжки работают на растяжение, а следовательно могут изготавливаться длиной в два-три раза больше, чем прошивки аналогичного по величине сечения. Из этого следует, что возрастает и величина возможной пластической деформации, осуществляемой за один проход.

Аналогично прошивкам, по конструктивному исполнению протяжки делятся на однокольцевые (рисунок 1.3, а) цельные и составные и многокольцевые (многошариковые) (рисунок 1.3, б) цельные и наборные [3].

Выглаживающие протяжки применяют в основном для отделки, калибровки и упрочнения отверстий.

а

¡и ... ¿-./-./^ 1 ]

б

1 - трос; 2- гайка; 3 - шары; 4 - хвостовик Рисунок 1.3— Выглаживающие протяжки а - однокольцевая; б - многошариковая наборная

Следует так же отметить, что, согласно [3], существенным недостатком обработки выглаживающими протяжками является искажение формы исходного отверстия (рисунок 1.4, а).

Данное отклонение от прямолинейности образующей вызвано нарушением условия пластического деформирования у торцов заготовки при калибровке с большими натягами. Однако эта погрешность уменьшается (рисунок 1.4, б) при росте числа деформирующих колец. Следует отметить, что это увеличение так же имеет определённый предел, превышая который точность формы опять начинает снижаться.

а

.с

.с

е

_!_

Б/

1.5 2.0 2.5 Число рабочих колец

Суммарный натяг мм 3.0.....3.5.....4.0' 4.5

1234567В9

Рисунок 1.4 - Форма детали после протяжки (а) и зависимость погрешности формы детали в осевом (кривая 1) и радиальном у опорного торца (кривая 2) направлениях от суммарного натяга и

числа рабочих колец (б)

Аналогично обработке выглаживающими прошивками упрочнение носит поверхностный характер. Градиент перехода от упрочнённой зоны к неупрочнённой незначителен.

Выглаживающие гладилки

Обработка выглаживающими гладилками - это процесс холодного пластического деформирования металла, применяемый с целью отделки, упрочнения или калибрования поверхностей отверстий [4 - 8]. Технологической особенностью рассматриваемого процесса является пластическое деформирование слоя металла скользящим по поверхности алмазным кристаллом.

Согласно [3], алмазные гладилки предназначаются для обработки отверстий диаметром от 28 мм после тонкого растачивания.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Грядунов, Игорь Михайлович, 2013 год

Список литературы

1. Полевой, С. Н. Упрочнение машиностроительных материалов [Текст]: справочник / С. Н. Полевой, В. Д. Евдокимов. - М.: Машиностроение, 1994. - 496с.

2. Голенков, В. А. Анализ видов упрочняющей обработки пластическим деформированием / В.А. Голенков, С.Ю. Радченко, Д.О. Дорохов, И.М. Грядунов // Фундаментальные проблемы техники и технологии. - 2011. - №1. - С. 59-62.

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

4. Хворостухин Л.А., Машков В.Н., Торпачев В.А. и др. Обработка металлопокрытий выглаживанием.- М.: Машиностроение, 1980.- 64 с.

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

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

7. Торбило В.М. Алмазное выглаживание. — М.: Машиностроение, 1972.-104 с.

8. Яценко В.К., Зайцев Г.З. и др. Повышение несущей способности деталей машин алмазным выглаживанием. М.: Машиностроение, 1985. 232 с.

9. Унксов Е.П. Инженерные методы расчёта училий обработки металлов давлением. - М.: Машгиз, 1959. - 240 с.

10. Шнейдер, Ю.Г. Инструмент для чистовой обработки металлов давлением [Текст] / Ю.Г. Шнейдер. - М.: Машиностроение, 1970. - 248с.

11. Шнейдер, Ю.Г. Регуляция микрорельефов поверхностей деталей машин [Текст] / Ю.Г. Шнейдер // Вестник машиностроения. - 1982. - №5. -С.8 - 10.

12. Шестаков, В.В. Факторы, влияющие на степень поверхностного пластического упрочнения при обработке стальными шариками [Текст] /В.В.

Шестаков, Л.П. Крючков, Б.П. Кузьмичев // Вестник машиностроения. -1984. - №5- С.67-68.

13. Браславский В.М. Технология обкатки крупных деталей роликами.- М.: Машиностроение, 1966. 160 с.

14. Одинцов Л. Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным деформированием: Справочник-М.: Машиностроение, 1987. - 328 с.

15. Олейник, Н. В. Поверхностное динамическое упрочнение деталей машин / Н. В. Олейник, В.П. Кычин, А.Л. Луговской. - Киев: Техника, 1984. -151с.

16. Браславский В.М. Технология обкатки крупных деталей роликами. М.: Машиностроение, 1966.

17. Марков, А.И. Ультразвуковая обработка материалов [Текст] / А.И. Марков. - М.: Машиностроение, 1980. - 237 с.

18. Повышение долговечности деталей машин ультразвуковой^ чистовой обработкой. Новосибирск: Западно-Сибирское ЦБТИ, 1966. — 147 с.

19. Я.Е. Бейгельзимер, В.Н. Варюхин, Д.В. Орлов, С.Г. Сынков Винтовая экструзия - процесс накопления деформации. - Донецк: Фирма TEACH, 2003. - 87 с.

20. Валиев, Р.З. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией [Текст] / Р.З. Валиев, И.В.Александров. - М.: Логос, 2000.-271с.

21. Теория образования текстур в металлах и сплавах [Текст]. - М.: Наука, 1979.-243с.

22. Структура межкристаллитных и межфазных границ [Текст]. - М.: Металлургия, 1980. - 256с.

23. Бриджмен П.В. Исследование больших пластических деформаций и разрыва. М.: Изд-во иностранной литературы, 1955. - 444 с.

24. Новые схемы накопления больших пластических деформаций с использованием гидроэкструзии / Бейгельзимер Я.Е., Варюхин В.Н., Сынков

С.Г. и др. // Физика и техника высоких давлений. - 1999. - т.9. - №3, с. 109.

124

25. Beygelzimer Y., Orlov D. and Varyukhin V. A new severe plastic deformation method: Twist Extrusion // Ultrafine Grained Materials II; Ed. By Y.T. Zhu, T.G. Langdon, R.S. Mishra, S.L. Semiatin, M.J. Saran, T.C. Lowe. TMS (The Minerals, Metals & Materials Society). - 2002. - P. 297-304.

26. Salishev G.A., Valiakhmetov O.R., Galeyev R.M. Formation of submicrocristalline structure in the titanium alloy VT8 and its influence on mechanical properties // J. Mater. Sci.-1993.-V.28-P.2898-2904.

27. Процессы пластического структурообразования металлов / Сегал В.М., Резников В.И., Копылов В.И., Павлик Д.А., Малышев В.Ф. Минск: Навука и тэхника. - 1994. - 232 с.

28. Segal V.M. Slip line solutions, deformation mode and loading history during equal angular extrusion // Materials Science and Engineering, A. — 2003. V.345. -N1-2. - P.36-46.

29. Равноканальная многоугловая экструзия / Варюхин В.Н., Спусканюк В.З., Матросов Н.И., Дугалко А.Б., Шевченко Б.А., Медведсткая Э.А., Сенникова Л.Ф., Спусканюк А.В., Павловская Е.А. // Физика и техника высоких давлений. - 2001. - т. 11. - № 1, с. 31-39.

30. Мазурский М.И., Еникеев Ф.У. О некоторых принципах получения однородной сверхмелкозернистой структуры методами обработки металлов давлением // КШП. - 2000. - №7. - С. 15-18.

31. Properties and nanostructures of materials processed by SPD techniques // Ultrafine Grained Materials II; Ed. By Y.T. Zhu, T.G. Langdon, R.S. Mishra, S.L. Semiatin, MJ. Saran, T.C. Lowe. TMS (The Minerals, Metals & Materials Society). - 2002. - P.331-340.

32. Jong-Jin Park and Dong Hyuk Shin Numerical analisis of plastic deformation in Constrained Groove Pressing // Ultrafine Grained Materials II; Ed. By Y.T. Zhu, T.G. Langdon, R.S. Mishra, S.L. Semiatin, M.J. Saran, T.C. Lowe. TMS (The Minerals, Metals & Materials Society). - 2002. - P.253-258.

33. Сынков С.Г., Сынков В.Г., Сапронов А.Н. Пакетная гидроэкструзия микроволокон из хромоникелевых сталей // Физика и техника высоких давлений. - 1996. - Т.6. - №2. - С.141—145.

34. Закономерности упрочнение волокнистых наноматериалов, полученных пакетной гидроэкструзией / Варюхин В.Н., Дугадко А.Б., Матросов Н.И., Спусканюк В.З., Сенникова Л.Ф., Павловская Е.А., Шевченко Б.А., Миронова О.Н. // Физика и техника высоких давлений. - 2003. - Т. 13. -№1.-С.96-105.

35. Novel ultra-high straining process for bulk materials - development of the accumulative roll-bolding (ARB) process / Y. Saito, H. Utsunomiya, N. Tsuji and T. Sakai // Acta Materialia. - V.47, Issue 2. - P.579-583.

36. Голенков B.A., Радченко С.Ю. Технологические процессы обработки металлов давлением с локальным нагружением заготовки. М.: Машиностроение, 1997, 226 е.: ил.

37. Федоров, Т.В. Разработка технологии валковой штамповки полых осесимметричных [Текст]: дис. ... канд. техн. наук:. 05.03.05: -защищена 09.11.2004: утв. 09.11.2005/ Федоров Тимофей Васильевич - М., 2006.- 105 с.

38. Могильный И.И. Ротационная вытяжка оболочковых деталей на * станках. - М.: Машиностроение, 1983. - 190 с.

39. Марцижек 3. Холодная объёмная штамповка методом обкатки // Кузнечно-штамповочное производство. - 1970. -№9. - С. 11-15.

40. Кривда Л.Т., Пшенник A.C. Анализ процесса осадки с обкаткой // Вести. Киев, политехи, ин-та. - 1978. -№15. - С. 45-55.

41. Капорович В.Г. Производство деталей из труб обкаткой. - М.: Машиностроение, 1978. - 116 с.

42. Голенков В. А. Специальные технологические процессы и оборудование обработки давлением [Текст] / В.А. Голенков, A.M. Дмитриев, В.Д. Кухарь, С. Ю. Радченко, С.П. Яковлев, С.С. Яковлев. - М: Машиностроение, 2004. - 464с.

43. Короткий Г.П. Разработка новой технологии поверхностного упрочнения обкаткой тонкостенных осесимметричных изделий [Текст]: дис. ... канд. техн. наук: 05.03.05: - защищена 09.11.2004: утв. 09.11.2005/ Короткий Геннадий Петрович - М., 2005. - 125с.

44. Дорохов Д. О. Получение осесимметричных изделий с градиентными механическими свойствами методами многоцикловой комплексной локальной деформации : диссертация ... кандидата технических наук : 05.03.05 / Д.О. Дорохов; [Место защиты: Орлов, гос. техн. ун-т].- Орел, 2009.- 110 е.: ил.

45. Пат. 2320443 РФ, МКИЗ В 21 Б 51/02. Способ получения металлических втулок с субмикро- и нанокристаллическим состояниями материала [Текст] / В.А. Голенков, В.Г. Малинин, С.Ю. Радченко, Г.П. Короткий, В.В. Малинин (РФ). - № 2006121277/02; Заявлено 15.06.2006; Опубл. 27.03.2008, Бюл. №9.-3 е.: ил.

46. Пат. 2340423 РФ, МКИЗ В21Н1/22. Способ получения металлических втулок [Текст] / В.А. Голенков, С.Ю. Радченко, В.Г. Малинин, Г.П. Короткий, Д.О. Дорохов (Щ). - №2007110990/02; Заявлено 26.03.2007; Опубл. 10.12.2008, Бюл. №34.

47. Пат. 2462327 РФ, МПК В21Н1/22. Способ получения металлических втулок с градиентно-упрочнённой структурой / В.А. Голенков, С.Ю. Радченко, И.М. Грядунов (ЬШ). - №2010153917/02; Заявлено 27.12.2010; Опубл. 27.09.2012, Бюд. №27.

48. Радченко С.Ю. Новая технология упрочнения вкладышей подшипников скольжения [Текст] / С.Ю. Радченко, Д.О. Дорохов, И.М. Грядунов // Актуальные вопросы инновационного развития транспортного комплекса. Материалы 3-ей Международной научно-практической конференции, под общей редакцией д.т.н., проф. А.Н. Новикова (21 - 23 мая 2013 года, ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК»). - Орел: ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК», 2013. - 320 с.

49. Осинцев, O.E. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки: справочник [Текст]/ O.E. Осинцев, В.Н. Федоров. - М.: Машиностроение, 2004.-336с.

50. Спиридонов, A.A. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов [Текст]/ A.A. Спиридонов. - М.: Машиностроение, 1981.-184с.

51. Бронштейн, И. Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов [Текст]/ И. Н. Бронштейн, К. А Семендяев - М.: "Наука", 1980, Лейпциг: "Тойбнер", 1979.

52. Реклейтис Г., Рейвиндран А., Рэгсдел К. Оптимизация в технике: В 2-х кн. Кн. 1. Пер. с англ. - М.: Мир, 1986. - 349 е., ил.

53. Реклейтис Г., Рейвиндран А., Рэгсдел К. Оптимизация в технике: В 2-х кн. Кн. 2. Пер. с англ. - М.: Мир, 1986. - 320 е., ил.

54. Н. Джонсон, Ф. Лион Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Пер. с англ. — М.: Мир, 1981. —520 с, ил.

55. Налимов В. В., Чернова Н. А., Статистические методы планирования экстремальных экспериментов, М., 1965 г., 340 стр. с илл.

56. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров [Текст]/ Г. Корн, Т. Корн. - М.: Наука, 1986. - 720 с.

57. Балинова B.C. Статистика в вопросах и ответах: Учеб. пособие. — М.: ТК. Велби, Изд-во Проспект, 2004. — 344 с.

58. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы математико-статистической теории обработки наблюдений. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 1958, 336 с.

59. Крянев A.B. Применение современных методов математической статистики при восстановлении регрессионных зависимостей на ЭВМ. Учебное пособие. М.: 1988.

60. B.C. Пугачёв Теория вероятностей и математическая статистика. -М.: Наука, 1979.-394 с.

61. Зенкевич, О. С. Метод конечных элементов в технике [Текст] / О. Зенкевич; пер. с анг.; под ред. Б.Е. Победри. - М.: Мир, 1975. - 542с.

62. Голенков, В. А., Радченко С. Ю., Тюков В. М. Пакет прикладных программ для моделирования процессов обработки металлов давлением [Текст] // В. А. Голенков, С. Ю. Радченко, В. М. Тюков Металлические материалы, методы их обработки. Тезисы докладов Российской научно-технической конференции. - Москва, МГАТУ, 1994.

63. Голенков, В. А. Моделирование и расчет процессов обработки материалов давлением. [Текст] // В. А. Голенков, 3. П. Зыкова, В. И. Кондратов, В. М. Тюков Современные технологические и информационные процессы в машиностроении. Материалы международного семинара. - Орел, 1993.

64. Морев П. Г. Вариационная постановка и разработка методов решения задач контактного взаимодействия тел при конечных деформациях: диссертация ... кандидата физико-математических наук: 01.02.04 / П.Г. Морев; [Место защиты: Тул. гос. ун-т]. - Орел, 2008. - 97 е.: ил. РГБ ОД, 61:08-1/302

65. Морев, П. Г. Конечноэлементный анализ упругопластических моделей в процессах ОМД [Текст] / П.Г. Морев // Сборник научных трудов 1 ОрёлГТУ. 1996, т. 9, С.42-47.

66. Морев, П. Г. Использование схемы Рунге-Кутта в конечноэлементном анализе процессов ОМД [Текст] // П.Г. Морев Исследования в области теории, технологии и оборудования обработки металлов давлением. Межвузовский сб. научных трудов. Орёл: ОрёлГТУ-ТулГУ,1998, С.134-139.

67. Морев, П. Г. Вариант метода конечных элементов для контактных задач с трением [Текст] / П.Г. Морев // Известия РАН, сер. Механика твёрдого тела. 2007, №4, С. 168-182.

68. Толоконников, О. JI. Исследование процесса формоизменения с учётом конечности деформаций [Текст] / О. JI. Толоконников, А. А. Маркин,

B. Ф. Астапов // Прикладная механика, 1983, т.19, №10, С.122-125.

69. Поздеев, A.A., Большие упругопластические деформации: теория, алгоритмы, приложения [Текст] / A.A. Поздеев, П.В. Трусов, Ю.И. Няшин. -М.: Наука, 1986.-231с.

70. Макушок, Е.М. Теоретические основы процессов поверхностного пластического деформирования [Текст] / Е.М. Макушок, Т.В. Калиновская,

C.М. Красневский. - Минск: Наука и техника, 1988. - 184с.

71. Толоконников, О. Л. Исследование процесса формоизменения с учётом конечности деформаций [Текст] / О. Л. Толоконников, А. А. Маркин, В. Ф. Астапов // Прикладная механика, 1983, т.19, №10, С.122-125.