Введение к работе
Актуальность темы. В условиях возрастающей конкуренции на
рынке машиностроительной продукции одной из важнейших задач является повышение качества оборудования и, в частности, -эксплуатационных свойств их деталей.
Сущее т\ет целый ряд деталей, например, штоки силовых гидроцилиндров и пневмоагрегатов автомобилей, самолетов, дорожных и строительных машин, судовых дичи.тей и др., изготавливаемых из конструкционных сталей и эксплуатирующихся в условиях коррозионного воздействия окружающей среды при знакопеременных нагрузках.
Обеспечение высоких -эксплуатационных показателей таких деталей невозможно без применения упрочняющей технологии, в частности, нанесения износостойких покрытий (хрома) и поверхностного пластическою деформирования (ГШД).
Благодаря своим технологическим преимуществам данные методы упрочнения получили широкое распространение и реализуются в машиностроении с помощью различных схем. В то же время весьма важными остаются поиск и внедрение в практику более перспективных и эффективных методов упрочнения поверхностей деталей, среди которых существенное значение приобретают комбинированные методы упрочняющей технологии, особенно процессы, совмещающие операции обработки, обеспечивающие высокие параметры качества поверхностного слоя и производительность обработки.
Однако, несмотря на перспективность данного направления, сведения о совмещенных процессах упрочнения поверхностей деталей весьма ограничены в связи с их малоизученностыо. Поэтому, исследования, направленные на разработку процесса совмещения хромирования с одновременным послойным упрочнением наносимых износостойких покрытий (хрома) ГШД. например, вибронакатыванием являются актуальными.
Цель работы. Разработка технологического процесса совмещенного гальваподеформационного упрочнения поверхностей деталей с образованием ретулярного микрорельефа. исследование его эффективности и. на этой основе, повышение эксплуатационных свойств изделий (штоков гидро- пневмоагрегатов и др.).
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
l.Ha основе анализа выбрать рациональную схему совмещенного комбинированного процесса упрочнения поверхностей деталей и обосновать основные технологические параметры при обработке наружных цилиндрических поверхностей.
2.Разработать методику и пронести георешко-эксперименталыше исследования изменения модуля унруюсги и осштчных напряжений при комбинированном упрочнении поверхности деталей.
3.Исследовать влияние технологических факторов на величину и сгабильность параметров качества поверхностною слоя, получаемого при совмещенном комбинированном упрочнении.
4.Исследовать влияние геометрических парамечрои после предварительной обработки заготовки и процесса ГДУ на прочность сцепления износостойких покрытий с меіаллом основы.
5.Исследовать влияние ГДУ на эксплуатационные свойства штоков гидро- пневмоагрегатов: износостойкое гь. коррозионную стойкость, герметичность и др.
6.Разработать рекомендации но практическому применению результатов работы.
Методы исследований. В рабоїе использовались іеорсіическис и
экспериментальные методы исследований. Теоретические исследования
выполнены на базе научных основ технологии машиностроения, теории
; упруго-пластических деформаций металлов, физики твердою тела, теории
ППД, аппарата математической статистики.
Экспериментальные исследования базируются на теории планирования экспериментов, корреляционном и множественном анализе и на использовании ПЭВМ. При выполнении работы применялись современные методы исследования параметров качества поверхностного слоя: профиллометрии, тензометрии, микроскопии, металлоірафии. Опыты по оценке экешгуатационных свойств, проводились на специально разработанных установках, с использованием современных средств измерений и контроля.
Научная новизна. На основе теорстико-эксперимептальных исследований разработаны схема и теоретическое обоснование структуры процесса совмещенного ГДУ. обеспечивающею высокие параметры качества поверхностного слоя и его эксплуатационные показатели.
Разработана методика и получены математические зависимости для оценки, неразрушающим методом, остаточных напряжений с учетом изменения модуля упругости в металле в процессе совмещенного ГДУ поверхностною слоя деталей.
Изучено влияние режимов совмещенного ГДУ на формирование параметров качества поверхностного слоя и эксплуатационные характеристики штоков гидро- иневмоагрегаюв. Получены математические зависимости на основе меюда планирования эксперимента, оценивающие влияние параметров обрабоїки на геометрические, физико-механические, структурные параметры качества
поверхностного слоя, позволяющие прогнозировать изменение этих показателей и эксплуатационных свойсів обрабатываемых изделий. Подтверждена адекватность математических зависимостей, полученных аналитическим и статистическим метлами исследований.
Практическая значимость работы. Разработан новый
совмещенный процесс ГДУ, который позволяет использовать одну единицу технологического оборудования для нескольких операций, что обеспечиваеі сокращение вспомогательного времени и трудоемкости обработки. повышение производительности труда, экономии материальных ресурсов, сокращение себестоимости обработки.
Па основе результатов исследований и полученных математических зависимостей разработана методика расчета величин модуля упругости (Е) и остаточных напряжений (а) по толщине поверхностного слоя при ГДУ изделия, без его разрушения (неразрушающий метод).
Получены математические модели, отражающие влияние режимов ГДУ на параметры качества поверхностного слоя (<з, II,,.Ra , микроструктуру и ее дефектноегь. прочность сцепления покрытий с основой), на основе которых разработаны рекомендации, обеспечивающие получение заданного качесша поверхностного слоя штоков гидро-пневмоагрегатов.
Разработаны алгоритм и программа определения оптимальных режимов ГДУ для заданных параметров качества поверхностного слоя. Предложенные схемы и установка совмещенного ГДУ, полученные результаты исследований могут быть использованы при разработке новых совмещенных процессов упрочняющей обработки.
Реализация результатов работы. Результаты исследований использованы при разработке опытно-промышленной технологии изготовления шгоков гидро-ііневмоагреіатов в НГТУ и переданы для апробации на ряд промышленных предприятий Нижегородского региона.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались на ежегодных научных конференциях и семинарах Нижегородского государственного техническою университета в 1994-1998г.г._ -іаееданиях кафедр " Технология машиностроения" НГТУ и Арзамасскою филиала НГТУ в 1993-1997г.г., проблемном совете "Ресурсосберегающие технологии в машиностроении и приборостроении" Академии технологических наук РФ в 1995-1998г.г., на международных конференциях: " Влияние технологии на состояние поверхностного слоя. -ПС-96" г.Познань (Польша) в 1996г.; "Vll-e Бернардосовские чтения"
г.Иваново (Россия) в 1997г.. па юбилейной н.гконф. с участием зарубежных специалистов г.Н.Новгород в 1997г.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ.
Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка из 97 наименований и приложений. Содержит 147 страниц машинописного текста, 33 рисунка, 21 таблицу.
