№ 1 (2015)
ТЕХНОЛОГИЯ
КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ПРИЖОГОВ ПРИ ПЛОСКОМ ШЛИФОВАНИИ ЗАКАЛЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ СТАЛИ 40Х АБРАЗИВНЫМИ КРУГАМИ РАЗЛИЧНОЙ ПОРИСТОСТИ
Аннотация
Разработана методика количественной оценки прижогов на базе цифровых технологий. Она апробирована в условиях маятникового шлифования закаленных деталей из стали 40Х абразивными инструментами различной пористости: 25AF46L10V5КФ35 (i=1), 25AF46M12V5ПО3 (i=2), EKE46K3V (i=3), 5A46L10VAX (i=4). Инструменты i = 1;2 относятся к высокопористым кругам (ВПК), а круги i=3;4 из монокристаллического корунда имеют стандартную пористость (изготовитель - фирма Dorfner schleifmittelwerk (Германия)). Для подтверждения надежности предложенной методики оценки прижогов параллельно проведено исследование микротвердости деталей. Учитывая стохастическую природу шлифования, для обработки наблюдений привлечены статистические методы: параметрический и непараметрический (в частности, ранговый). Их достоинствами является возможность оценки надежности принимаемых решений, а также режущих способностей кругов не только по мерам положения, но и рассеяния. Вторая характеристика одномерного распределения частот наиболее важна при шлифовании ответственных деталей на настроенных станках с ручным управлением с целью снижения вероятности брака. Показано, что в условиях нарушений гомоскедастичности и нормальности распределений наблюдений параметрический метод «на чужом поле» привел к смещению мер положения и доверительных интервалов. Установлена корреляционная связь между мерами положения для плотности прижогов и микротвердости при шлифовании абразивными инструментами на режиме = 35 м/c, s пр = 7 м/мин, s п =1 мм/дв.ход, t = 0,015 мм, z = 0,15 мм, который обеспечивает наибольшую микротвердость деталей 40Х при минимальных прижогах. Проведенное исследование показало, что шлифование деталей исследуемыми кругами протекает в условиях разупрочнения их поверхностей, но без вторичной закалки.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2015;(1):6-19
6-19
ВЛИЯНИЕ ДЛИНЫ ТОЛСТОСТЕННЫХ ЦИЛИНДРОВ НА ОСТАТОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ОДНОЦИКЛОВОМ ДОРНОВАНИИ ОТВЕРСТИЙ
Аннотация
Изложена методика и результаты экспериментального исследования методом Закса влияния длины обрабатываемых дорнованием толстостенных цилиндров из стали 50 с диаметром отверстий 5 мм, наружным диаметром 15 и 25 мм на формирующиеся в них остаточные напряжения. На основе анализа литературы отмечено, что это влияние может быть обусловлено как неравномерностью процесса дорнования по длине цилиндра, так и равенством нулю осевых остаточных напряжений на его торцах. Экспериментально установлено, что наиболее сильное влияние длина цилиндров оказывает на осевые остаточные напряжения. При натягах дорнования от 0,9 до 7,1 % с ее уменьшением с 40 до 10 мм наибольшие по абсолютной величине значения этих напряжений снижаются с 210 до 50 МПа. Показано, что при наружном диаметре цилиндров 15 мм их длина существенно сказывается и на окружных и радиальных остаточных напряжениях. При указанном выше уменьшении длины цилиндров окружные и радиальные остаточные напряжения в прилегающей к отверстию области в зависимости от натяга дорнования по абсолютной величине как возрастают (соответственно с -135 до -205 МПа и с -45 до 55 МПа при натяге 7,1 %), снижаются (соответственно с -315 до -235 МПа и с -135 до -95 МПа при натяге 0,9 %), так и сохраняются практически неизменными (при натяге 3,4 %). При наружном диаметре цилиндров 25 мм влияние их длины на окружные и радиальные остаточные напряжения оказывается слабым.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2015;(1):20-26
20-26
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ЛАЗЕРНОГО СПЕКАНИЯ НА ТОЛЩИНУ СПЕЧЕННОГО СЛОЯ ПОРОШКА DSK-F75
Аннотация
В современной экономике для сокращения сроков выпуска нового изделия на этапах проектирования и изготовления применяют технологии послойного лазерного спекания. Развитие технологии идет по пути внедрения новых порошковых материалов и определения рациональных технологических режимов формирования поверхностного слоя заданного качества. Создание функционального изделия возможно только в определенном диапазоне лазерного воздействия, который подбирается экспериментально для порошкового материала, на точность изделия большое влияние оказывает толщина слоя. В работе представлены результаты экспериментальных исследований воздействия технологических режимов спекания порошкового материала (мощности лазерного излучения, скорости перемещения луча лазера, шага сканирования, предварительной температуры подогрева) на толщину спеченного слоя из кобальтхроммолибденового порошка DSK-F75. Исследования проводились на технологическом лазерном комплексе формирования поверхностей деталей сложной пространственной формы. Толщина спеченного слоя определялась по специально разработанной методике с применением инструментального цифрового микроскопа. Получена математическая зависимость толщины спеченного поверхностного слоя от режимов спекания кобальтхроммолибденового порошка на основе теории планирования эксперимента и статической обработки результатов, позволяющая выявить значимые параметры. По математической зависимости построены графики с наложением экспериментальных значений толщины спеченного слоя в зависимости от режимов спекания. Анализ графических зависимостей позволяет выявить значимые параметры режима - мощность лазерного излучения, скорость перемещения луча лазера, шаг сканирования, влияющие на толщину спеченного слоя, а также пределы ее изменения c 0,65 до 1 мм за счет увеличения мощности лазера с 10 до 20 Вт, с 0,65 до 0,88 мм за счет уменьшения скорости перемещения луча лазера с 300 до 100 мм/мин, с 0,9 до 1,27 мм за счет уменьшения шага сканирования с 0,15 до 0,1 мм, с 0,88 до 0,91 мм за счет увеличения температуры подогрева порошкового материала с 26 0С до 200 0С.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2015;(1):27-32
27-32
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГОСИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ И КОМПОНЕНТ ДЕФОРМАЦИИ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ ФОРМОИЗМЕНЕНИИ МАТЕРИАЛА
Аннотация
Получение специальных видов проката из цветных сплавов с помощью совмещенных технологий литья и деформации является относительно новым ресурсосберегающим направлением в металлургии. В отечественной практике такие технологии реализованы в устройстве непрерывного литья и деформации металла. Ключевыми особенностями указанного устройства являются цикличность процесса и наличие больших необратимых деформаций заготовки (полосы прямоугольного сечения в замкнутом с четырех сторон подвижном кристаллизаторе). Эти особенности приводят к проблеме получения экспериментальных данных об энергосиловых параметрах деформирования, а также о распределении и интенсивности деформированного состояния заготовки. В данной работе предложена методика определения мгновенной мощности необратимого формоизменения с помощью косвенных измерений. Методика основана на регистрации и анализе изменения электрических характеристик двигателя привода в двух режимах работы установки: циклическом деформировании образца и движении узлов установки без деформирования образца. Предложен способ прямого измерения компонент пластической деформации заготовки на базе метода накатанных делительных сеток с последующими расчетами по методике Зибеля. Результаты экспериментов свидетельствуют о наличии выраженного трехосного деформированного состояния заготовки в результате совместного действия удлинения и сдвигов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. На основе полученных экспериментальных данных проведена верификация программного пакета LS-DYNA при решении задачи стесненного сдвига, сопряженного с большими пластическими деформациями.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2015;(1):33-41
33-41
ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ
РАЦИОНАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТОЙКИ ТЯЖЕЛОГО МНОГОЦЕЛЕВОГО СТАНКА
Аннотация
Основной целью при проектировании несущих конструкций тяжелых многоцелевых станков является снижение массы при заданной точности и производительности механической обработки. Для достижения этой цели нами предложена технология расчетного проектирования несущих конструкций на основе принципа декомпозиции и интегрированной работе метода конечных элементов с методами оптимизации. На примере проектирования стойки тяжелого многоцелевого станка показаны основные этапы рационального проектирования отдельной несущей конструкции. На этапе проектирования несущей системы, состоящей из упрощенных по геометрии несущих конструкций, определены оптимальные габаритные размеры стойки. Для принятой системы предпочтений следует признать лучшим вариант несущей системы со стойкой с размерами поперечного сечения 1,8 м (по оси х) и 2,6 м (по оси y). Анализ работы стойки на кручение с использованием методов механики показывает, что наилучшей является стойка с квадратным поперечным сечением 2,46 ∙ 2,46 м, у которой жёсткость на кручение на 26 % выше по сравнению с серийным вариантом. Результаты расчёта показывают, что серийная конструкция стойки с продольными и поперечными ребрами жесткости тяжелее на 24 % стойки с ребрами, расположенными по диагонали при равной жёсткости. Однако серийная стойка менее жёсткая, чем стойка с наклонными ребрами.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2015;(1):42-50
42-50
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
ХАРАКТЕР ПОВРЕЖДЕНИЙ ЦЕМЕНТОВАННЫХ И БОРИРОВАННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НА ДЕТАЛЯХ РЕЖУЩЕЙ ПАРЫ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОГО ЩЕЛЕВОГО ПЕРФОРАТОРА
Аннотация
Исследовано состояние поверхности ножей и осей режущей пары гидромеханического щелевого перфоратора, предназначенного для вскрытия буровых скважин с целью увеличения сроков их эксплуатации. Показано, что деградация боридного покрытия на углеродистой инструментальной стали происходит за счет развития окислительных процессов. Срок эксплуатации цементованных осей определяется толщиной упрочненного слоя. Максимальную долговечность показали боридные покрытия на осях из стали 4Х5МФС и для ножей из стали 6Х6В3МФС. При этом легирование боридом хрома основы приводит к повышению жаростойкости и пластичности защитного слоя, обеспечивающей высокие показатели износостойкости.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2015;(1):51-59
51-59
ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ЧУГУННЫХ ИЗДЕЛИЙ ПУТЕМ НАНЕСЕНИЯ ДИФФУЗИОННЫХ ТИТАНОВЫХ ПОКРЫТИЙ
Аннотация
Приведен анализ причин выхода из строя чугунных изделий. Рассмотрены причины снижения износостойкости изделий из чугунов. Приведены результаты исследований процесса диффузионного титанирования чугунов из среды легкоплавких жидкометаллических растворов. Описана технология, обеспечивающая формирование на чугунах качественных работоспособных износостойких титановых покрытий. Толщина покрытия, формируемого за 2 часа составила более 30 мкм. Микротвердость покрытия составила 25000 МПа, микротвердость основы 4000 МПа. При этом, в отличие от титанирования, проводимого без обезуглероживания, под покрытием образуется переходной слой пониженной твердости. Твердость этого переходного слоя составляет 3200 МПа. Исследовано влияние диффузионного титанирования на износостойкость чугунных изделий. Исследованы микроструктура и состав полученных диффузионных титановых покрытий. Исследованы трибологические свойства титановых покрытий, исследованы трибологические свойства пар трения. Оптимальной парой трения, с точки зрения трибологических свойств, является пара трения, в которой неподвижная деталь имеет покрытие. В этом случае линейный износ покрытой детали с титановым покрытием равен нулю, а непокрытый образец изнашивается на 0,02мм.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2015;(1):60-68
60-68