Введение к работе
Актуальность. В условиях развивающихся рыночных отношений необходимая конкурентоспособность продукции машиностроения может быть достигнута только повышением технического уровня продукции, увеличением ее надежности. Одним из показателей надежности машин и механизмов является стабильность формы их базовых деталей.
Под стабилизацией формы в дальнейшем будем понимать прекращение или уменьшение искажения формы деталей или конструкций в результате перераспределения остаточных напряжений при последующих технологических операциях, в процессе хранения и эксплуатации.
Среди способов стабилизации формы все большее распространение приобретает метод силового вибрационного нагружения, основанный на использовании низкочастотных механических колебаний. Он обладает рядом достоинств: не требует дорогостоящего оборудования, сохраняет, а в иных случаях и улучшает эксплуатационные характеристики, позволяет обрабатывать даже крупногабаритные детали непосредственно на рабочих местах основного технологического процесса. Вибрационную обработку успешно используют для снижения коробления сварных конструкций и отливок.
Вместе с тем, имеющиеся в литературе сведения об эффективности вибрационной стабилизации и рекомендации по выбору режимов нагружения относятся прежде всего к остаточным напряжениям, создаваемым тепловым воздействием в деталях из малоуглеродистых сталей и чугунов. Исследований вибрационного способа снижения коробления изделий из других конструкционных материалов при напряжениях, порожденных различными технологическими процессами, недостаточно, а имеющиеся в них сведения о возможностях вибрационного метода противоречивы. Вызывают, например, сомнения приводимые в публикациях значения коэффициента перегрузки. Нет единого мнения о целесообразной длительности вибрационной обработки. Отсутствует ясность, каково влияние механических свойств материала обрабатываемой детали, его упрочнения при создании остаточных напряжений на эффективность вибрационной стабилизации. Противоречивы данные о влияшга вибрационной стабилизирующей обработки на усталостную прочность деталей.
Расширение области применения вибрационной стабилизирующей обработки, как перспективного технологического процесса, представляется вполне обоснованным. Для этого необходима выработка единого подхода к оценке его возможностей, определение границ применимости и условий использования..
Все это говорит об актуальности и важности исследований, проведенных соискателем.
Цель работы. Расширение области применения вибрационной обработки и повышение ее эффективности требуют выработки единого подхода к оценке возможностей вибрационного метода и его эффективности. Отсюда вытекает цель настоящей работы:
определение влияния свойств материала изделия на достижимый уровень снижения остаточных напряжений;
оптимизация параметров вибрационного нагружения;
разработка рекомендаций по использованию процесса вибрационной стабилизации деталей.
Научная новизна. На основе реологических моделей материала (упруго-пластической без упрочнения и упруго-пластической с линейным упрочнением) с использованием численных методов разработаны программы для оценки изменения остаточных напряжений в зависимости от механических ' свойств материала (от дисперсии пределов текучести в элементах модели материала, среднего значения предела текучести, коэффициента упрочнения) и элементов режима вибрационной стабилизации (вариантов изменения амплитуды напряжений внешней периодической нагрузки и количества циклов). С их помощью установлено, что наибольшую практическую значимость может иметь способ вибрационной стабилизации, когда амплитуда напряжений внешней периодической нагрузки, повторяясь, изменяется в форме свободных затухающих колебаний, то есть, когда моделируется ударный характер изменения возмущающей силы.
Установлена функциональная зависимость достижимого уровня снижения остаточных напряжений от вибропоглощающих свойств материалг обрабатываемой детали, элементов режима вибрационного нагружения, интенсивности пластического деформирования при создании остаточных на пряжений.
Определены критерии для назначения безопасного (не снижающего усталостную прочность) режима вибрационного нагружения и сформулированы условия эффективного применения вибрационной стабилизации.
Разработан способ электроимпульсной вибрационной стабилизирующей обработки и устройство для его осуществления. Новизна способа и новизна устройства подтверждены авторскими свидетельствами № 1361186 и № 1488318 КЛ.С2Ш 1/04.
Практическая ценность и реализация работы. Прикладное значение работы заключается в том, что ее результаты позволяют прогнозировать вероятною эффективность и целесообразность вибрационной стабилизирующей обработки в зависимости от вида и состояния материала обрабатываемой детали, облегчают выбор безопасных (не снижающих усталостную прочность деталей) элементов режима вибрационного нагружения. Результаты работы внедрены на двух предприятиях г. Улан-Удэ.
Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на региональной научно-технической конференции "Молодежь Восточной Сибири в решении проблем научно-технического прогресса" (г. Иркутск, ] 978); на научно-технической конференции "Повышение эксплуатационных свойств деталей машин и режущего инструмента технологическими методами" (г. Иркутск, 1979); на Всесоюзной научно-технической конференции "Динамика станков" (г. Куйбышев, 1980); на Всесоюзной научно-технической конференции "Технологическое управление качеством обработки и эксплуатационными свойствами деталей машин", (г. Киев, 1980); На 19-й, 20-й научно-технических конференциях Восточно-Сибирского технологического института (г. Улан-Удэ 1980, 1981); на Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение производительности и качества механической обработки на машиностроительных предприятиях Сибири и Дальнего Востока", (г. Иркутск, 1983); на ежегодных научно-технических конференциях Ангарского технологического института (г. Ангарск, 1993, 1994, 1995, 1996).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 печатных работ, получены 2 авторских свидетельства на предполагаемые изобретения.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 131 странице машинописного текста, иллюстрирована 37 рисунками и 4 таблицами. Со-
стоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы из 131 наименования, приложения.
