Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Формообразование узлов крепления в тонкостенных деталях методом пластического сверления Хоменко Владимир Валерьевич

Формообразование узлов крепления в тонкостенных деталях методом пластического сверления
<
Формообразование узлов крепления в тонкостенных деталях методом пластического сверления Формообразование узлов крепления в тонкостенных деталях методом пластического сверления Формообразование узлов крепления в тонкостенных деталях методом пластического сверления Формообразование узлов крепления в тонкостенных деталях методом пластического сверления Формообразование узлов крепления в тонкостенных деталях методом пластического сверления Формообразование узлов крепления в тонкостенных деталях методом пластического сверления Формообразование узлов крепления в тонкостенных деталях методом пластического сверления Формообразование узлов крепления в тонкостенных деталях методом пластического сверления Формообразование узлов крепления в тонкостенных деталях методом пластического сверления
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Хоменко Владимир Валерьевич. Формообразование узлов крепления в тонкостенных деталях методом пластического сверления : Дис. ... канд. техн. наук : 05.03.01 : Барнаул, 2004 128 c. РГБ ОД, 61:04-5/3873

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1 Состояние вопроса. Цель и задачи исследования 8

1.1 Обзор практики пластического сверления 8

1.2 Анализ конструкций и условий работы инструмента для пластического сверления . 18

1.3 Анализ исследований процесса пластического сверления 24

1.4 Область применения процесса пластического сверления 31

1.5 Выводы 37

Глава 2 Теоретические основы формообразования узлов крепления в тонкостенных деталях методом пластического сверления

2.1 Некоторые предпосылки к использованию процесса пластического сверления для формообразования узлов крепления в тонкостенных деталях 39

2.2 Моделирование процесса взаимодействия инструмента с тон- костенной заготовкой при пластическом сверлении

2.3 Физическая модель процесса пластического сверления 52

2.4 Выводы 55

Глава 3 Экспериментальные исследования формообразования узла крепления 57

3.1 Автоматизированная система сбора и обработки данных 57

3.2 Тарировка измерительного тракта 59

3.3 Результаты экспериментов 67

3.4 Гипотеза о причине колебаний осевой силы 70

3.5 Построение математической модели 72

3.6 Уточнение параметров теоретических моделей 74

3.7 Металлофизические исследования свойств материала узлов крепления

3.8. Соединение тонкостенных заготовок с помощью диффузии при формообразовании узла крепления

Выводы 107

4 Промышленное внедрение результатов исследований 108

Апробация методики проектирования 108

Перспективы развития технологии пластического сверления 111 на производстве

Выводы 112

Заключение и основные выводы 113

Литература 115

Приложение 1 125

Приложение 2 126

Приложение 3 127

Приложение 4 128

Введение к работе

Современное развитие машиностроения неразрывно связано с увеличением конкурентной способности выпускаемой продукции на базе повышения надежности работы узлов и агрегатов, снижения их металлоемкости и трудоемкости изготовления.

В различных отраслях машиностроения (сельскохозяйственного транспортного, энергетического и т.п.) широкое распространение получили детали, изготовленные из тонколистового материала: крышки, поддоны, коллекторы, теплообменники и т.п. Обеспечение высокого качества сборки таких деталей, а также необходимой жесткости при монтаже на них конструктивно и технологически необходимых узлов и агрегатов машин, . связано с дополнительными технологическими сборочными операциями узлов крепления, отвечающим требованиям высокой прочности, жесткости, надежностью в эксплуатации, технологичности и низкой трудоемкости.

На практике вопрос обеспечения указанных требований при монтаже и сборке тонкостенных деталей стоит особенно остро в связи с малой толщиной металла, не обеспечивающей изготовление узлов крепления необходимой жесткости, обусловливающих надежность сборки. Поэтому в тонкостенных деталях узлы крепления изготавливают с использованием дополнительных крепежных элементов: гладких и резьбовых втулок, шпилек, болтов, гаек, повышающих надежность крепления. При этом используют различные технологии соединения крепежных элементов с тонкостенными деталями: сварку, пайку, клепку, склеивание. Включение в технологический процесс дополнительных операций, связанных с монтажом узлов крепления, обусловливает дополнительные затраты труда, материальных и энергетических ресурсов.

Поиск путей снижения затрат при формообразовании узлов крепления в деталях из тонколистового материала привел к созданию новой технологии обработки отверстий, базирующейся на использовании пластических cbohctj . металла, в значительной степени, проявляющихся при его нагревании.

Технология формообразования узлов крепления в тонколистовом материале методом пластического сверления имеет свои очевидные преимущества: цельность конструкции узла крепления в листовом материале, исключение использования дополнительных крепежных элементов и операций по их установке, возможность формообразования узлов крепления ' в замкнутых контурах (трубы, профиль и т.п.) и безотходность при накатывании резьбы. Все это делает ее перспективной для дальнейшего использования.

Вместе с тем, указанная технология формообразования узлов крепления в тонкостенных деталях решает в настоящее время частные задачи производства, например, образование втулок и отверстий в тонких металлических листах и тонких трубах при изготовлении радиаторов автомобилей, выполнение резьбовых отверстий в коллекторах теплообменников, круглых газовых горелках и т.п. Параметры процесса ' обработки определяются, как правило, экспериментально, что приводит к противоречивости рекомендаций по выбору величин технологических параметров процесса, конструктивных параметров инструмента, толщины обрабатываемого материала.

Подобные противоречия обусловлены недостаточной изученностью процесса взаимодействия инструмента с металлом и влияния технологических и конструктивных параметров инструмента на процесс формирования узлов крепления в тонкостенных деталях. Отсутствуют математические модели процесса, учитывающие влияния геометрических параметров инструмента, физико-механических свойств обрабатываемого материала и технологических режимов на формообразование узлов крепления в тонкостенных деталях; не исследовано влияние процесса формообразования на механические свойства металла узла крепленик, отсутствуют методики проектирования конструкций инструмента и технологических параметров процесса формообразования узлов крепления в тонкостенных деталях.

В связи с вышеизложенным, задачи, связанные с дальнейшим изучением закономерностей формообразования узлов крепления в тонкостенных деталях и совершенствованием на этой основе безотходной технологии их изготовления, являются актуальными и своевременными.

Целью работы является снижение себестоимости и трудоемкости изготовления узлов крепления в тонкостенных деталях методом пластического сверления.

Поставленные в диссертации задачи решаются последовательно в четырех главах. В первой главе дан анализ современного состояния вопроса технологического обеспечения качества сборки тонкостенных деталей и роль узлов крепления при этом. Рассмотрены вопросы совершенствования технологического процесса формообразования узлов крепления в тонкостенных деталях. Сформулированы цель и задачи исследования. Во второй главе представлены результаты теоретических исследований процесса формообразования узлов крепления в тонкостенных деталей. Дан анализ отдельных этапов взаимодействия пуансон-сверла с заготовкой с учетом физических явлений протекающих при этом, что позволило разработать геометрическую и физическую модели процесса, позволяющие прогнозировать размеры узлов крепления и оценивать влияние технологических параметров режимов обработки на эффективность формообразования. В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований процесса формообразования узлов крепления в тонкостенных деталях. В четвертой главе приведены результаты промышленного внедрения технологического процесса формообразования узлов крепления методом пластического сверления.

Научная новизна

1. Разработана математическая модель взаимодействия инструмента и тонкостенной заготовки, устанавливающая взаимосвязь между технологическими режимами обработки и геометрическими параметрами инструмента в зависимости от толщины материала заготовки и заданных . геометрических параметров узла крепления.

Установлено влияние процесса пластического сверления на изменение физико-механических свойств металла узла крепления.

Исследовано влияние технологических параметров процесса пластического сверления, геометрических и физических параметров инструмента и обрабатываемого материала на размеры узла крепления.

Выявлен механизм возникновения колебаний в процессе пластического сверления, объясняющий появление сколов на рабочей поверхности инструмента. і

Практическая ценность

1. Разработанные модели процесса пластического сверления позволяют рассчитать технологические режимы процесса обработки и геометрические параметры инструмента, обеспечивающие получение конструктивно необходимых параметров узлов крепления с учетом толщины стенки заготовки.

Разработанный автоматизированный стенд для изучения процесса формообразования узлов крепления в тонкостенных деталях позволяет оценить влияние различных факторов на эффективность процесса , пластического сверления.

Методики проектирования технологического процесса пластического сверления и инструмента совершенствуют технологию сборки узла крепления и снижают ее себестоимость.

Рекомендован к практическому применению комбинированный инструмент пуансон-метчик позволяющий производить пластическое сверление отверстия и накатывание в нем резьбы с одного установа (патент № 33049).

Анализ конструкций и условий работы инструмента для пластического сверления

При формообразовании узлов крепления в тонкостенных деталях с использованием способа пластического сверления, как показывает анализ практики, особая роль отводится инструменту. Инструмент работает в условиях повышенного трения, высоких температурах и значительных удельных контактных нагрузках, поэтому к инструментальному материалу предъявляются жесткие требования по прочности, жесткости, износостойкости, сопротивлению термоциклическим нагрузкам и вибрациям. Анализ работ, посвященных пластическому сверлению, свидетельствуют о том, что во всех случаях материалом для изготовления инструмента служил твердый сплав группы ВК. Инструмент получали методом спекания. Различие в теплофизических свойствах контактируемых в процессе пластического сверления материалов (теплопроводность и теплоемкость твердых сплавов в 2,5-4 раза ниже, чем у стали) обуславливает высокий нагрев инструмента и вызывает необходимость разработки мероприятий по снижению теплонапряжённости процесса. Как указывалось в работе [15,16]: «Чрезмерный износ инструмента и неудовлетворительная шероховатость поверхности отверстия были главным препятствием созданию эффективного технологического процесса». И именно отсутствие эффективного инструмента не позволило Жан Клод Дэ Вальеру внедрить свою идею в производство.

С проблемой инструментального обеспечения при внедрении процесса пластического сверления в производство столкнулась английская фирма Adaptogas Ltd [15,16]. Инструмент, используемый ими для осуществления пластического сверления, имеет рабочую часть специальной конической формы с несколькими неглубокими лысками, наносимыми в осевом направлении. Как утверждают авторы, при вращении инструмента с частотой до 800 об/мин под действием трения, усиливаемого благодаря наличию лысок, температура поверхности металла растет значительно быстрее.

В верхней части инструмента выполнен поясок с режущими зубьями на торцевой части, обращенной к обрабатываемому металлу, служащий для подрезки торца образовывающейся части втулки. Инструмент изготавливали из карбида вольфрама методом спекания, шлифовали и полировали. Опытными работами, проведенными голландскими инженерами совместно с фирмой "Flowdrill", было установлено, что основными факторами, определяющими срок службы инструмента, является материал детали и нагрев самого инструмента. Рекомендовано, при изготовлении отверстий диаметром менее 12 мм предварительно нагреть сверло с помощью сверления отверстий в металлических отходах, как отмечается, в этом случае последующая обработка данным инструментом обеспечивает получения в деталях отверстий лучшего качества. Однако, если эти рекомендации выполнять с инструментом для изготовления отверстия диаметром более 12 мм, может произойти его растрескивание, вызванное термическим ударом. Предлагается, для предотвращения растрескивания инструмента больших размеров либо прогревать его перед обработкой первой детали пламенем горелки, либо использовать полый инструмент, либо инструмент, имеющий медную сердцевину. При этом конструкции инструментов авторами не приводятся. Для снижения температуры нагрева инструмента фирмой при модернизации сверлильного станка для пластического сверления на патроне была установлена вращающаяся алюминиевая обечайка, с помощью которой достигалось еще две цели: предотвращение чрезмерного нагрева шпинделя станка и уменьшение колебаний температуры, которые могут явиться причиной растрескивания карбида вольфрама.

В работе [82] описан способ образования втулок на тонких металлических листах и трубах, основанный на применении твердосплавного сверла, вращающегося с частотой до 1000 об/мин. Однако, ни конструкции сверла, ни условий его работы авторами не приводится.

Работа [83] посвящена особенностям технологии обработки отверстий в листовых деталях. Инструментом служил стержень конической формы, вращающийся со скоростью 0,6-0,9 м/с (на станках с ЧПУ) или 1,3-1,45 м/с (на станках обычного типа). Причины различия скоростей вращения авторы не приводят. Сообщается, что при сверлении листа толщиной 2 мм, максимальная осевая нагрузка на инструмент составила 100 Н. При этом, ни конструкции инструмента, ни особенностей его работы авторы не приводят.

Обработка сквозного отверстия в тонкостенной детали, описанная в работе [85], производится вращающимся инструментом,1, имеющим сферическую вершину, конический и цилиндрический участки, а также кольцевой поясок для формирования верхнего буртика с плоской поверхностью. Сведений о материале инструмента, условий работы и особенностей технологии не приводится.

Компания "Robert Speck Ltd" [121], выпускающая различные компактные конструкции станков для пластического сверления, комплектует их инструментом собственной конструкции. В комплектацию входят конусная оправка с закрепленной на ней обечайкой, цанга с зажимной гайкой, сверла-пуансоны четырех конструкций и комплект бесстружечных метчиков (рис.1.5.).

Комплект сверл, изготавливаемых из твердого сплава методом прессования, состоит из четырех типоразмеров: два типоразмера имеют длинную цилиндрическую рабочую часть и предназначены для сквозного сверления отверстий, а два - короткую цилиндрическую рабочую часть и предназначены для формообразования отверстий под резьбу. В первом случае, цилиндрическая часть полностью проходит внутренний диаметр втулки, формообразуя цилиндр. Во втором случае, цилиндрическая часть формирует большую длину внутреннего диаметра втулки, однако часть диаметра нижней части втулки формообразует конусная часть сверла. Это позволяет при накатывании резьбы во втулке за счет упругих отжатий ее нижнего буртика получать резьбу несколько меньшего диаметра, что в дальнейшем при сборке, по утверждению разработчиков, обеспечивает герметичность резьбового соединения.

Различие между сверлами каждого типоразмера состоит в том, что одно сверло выполнено с гладким верхним буртиком, а у другого - на верхнем буртике выполнены режущие зубья, назначение которых — подрезать верхний торец втулки, или, при необходимости, срезать его. По сути, последние два типа инструмента по своей конструкции можно отнести к металлорежущим инструментам: первый тип — к цековкам, второй - к комбинированному инструменту «нековка - зенковка».

Компания "FlowdriH" [122] выпускает широкий ассортимент цельнотвердосплавных сверл для пластического сверления и оправок для их закрепления в станке (Рис.1.6.).

Оправка по своей конструкции не отличается от оправки компании "Robert Speck Ltd". Отличие заключается в конструкции обечайки, выполненной у "Flowdrill" в виде крыльчатки, что, по мнению компании, значительно эффективнее способствует охлаждению шпинделя станка и инструмента.

Моделирование процесса взаимодействия инструмента с тон- костенной заготовкой при пластическом сверлении

Этапы взаимодействия сверла с тонкостенной заготовкой в процессе формообразования. На первом этапе (Рис.2.3.(а)) под действием осевого усилия Р происходит вдавливание вращающегося инструмента в заготовку и нагрев металла за счет сил трения. Второй этап (Рис.2.3.(6)) характеризуется дальнейшим увеличением площади контакта инструмента с материалом заготовки и, как следствие, -величин сил трения и температуры. При этом нагретый металл пластически деформируется и вытесняется вращающимся инструментом на наружную поверхность заготовки в направлении противоположном подаче инструмента. На третьем этапе взаимодействия (Рис.2.3.(в)) площадь контакта инструмента с материалом заготовки - максимальная, что обуславливает увеличение сил трения, дальнейший рост температуры в зоне контакта и интенсивную пластическую деформацию металла, как в направлении наружной, так и - внутренней поверхностей. На четвертом этапе (Рис.2.3.(г)) заканчивается процесс формообразования узла крепления тонкостенной заготовки, величины сил трения и температур падают, происходит окончательное оформление геометрических параметров узла.

Для определения линейных размеров полученного узла крепления составлены его геометрические модели (Рис.2.4., Рис.2.6.). В первом случае, узел крепления (Рис.2.4.) представляет собой усеченный конус с размерами Rt - радиус внутреннего отверстия (принимаем его равным радиусу инструмента), соответствующий радиусу верхней части усеченного конуса; RB - радиус основания конуса (нижней части); Нв — высота конуса над заготовкой; Нн - высота конуса под заготовкой; Н — толщина заготовки. Во втором случае, (Рис.2.6.) узел крепления представляет собой полый цилиндр с размерами: Rt - радиус внутреннего отверстия равный радиусу инструмента; RB - наружный радиус цилиндра; Нв - высота цилиндра над

С помощью уравнений (2.23.) и (2.24.) можно определить толщину стенки узла крепления, зная толщину стенки заготовки и высоты верхней и нижней частей узла крепления. 2.3. Физическая модель процесса пластического сверления

В процессе пластического сверления тонкостенной заготовки толщина стенки Н гораздо меньше любого габаритного размера заготовки. Кроме того, считаем, что жесткость заготовки исключает пластический изгиб ее стенки.

1. Теоретическими и экспериментальными исследованиями многих ученых установлено, что под влиянием сил контактного трения, при достижении определенной температуры, углеродистые стали пластически деформируются, приобретая форму рабочего инструмента. Ими определены факторы, влияющие на величину сил контактного трения; влияния температуры и скорости деформации на пластичность и сопротивление деформированию.

2. Анализ работ по пластическому деформированию металлов свидетельствует о том, что имеются реальные предпосылки к разработке научно-обоснованных технологий и инструментального обеспечения процесса формообразования узлов крепления в тонкостенных деталях с помощью пластического сверления.

3. Разработана геометрическая модель взаимодействия вращающегося инструмента с заготовкой позволяет прогнозировать параметры узла крепления, получаемые в процессе формообразования, в зависимости от толщины стенки детали и геометрических параметров инструмента.

4. Разработана физическая модель процесса пластического сверления, позволяющая определить его технологические параметры (подача, частота вращения) в зависимости от заданных геометрических параметров узла крепления с учетом толщины стенки заготовок.

Тарировка измерительного тракта

Для осуществления измерений параметров, оказывающих влияние на процесс формирования узла крепления с помощью пластического сверления, была проведена тарировка измерительного тракта.

Методика проведения тарировки включала в себя теоретические и экспериментальные этапы. Поскольку тарировку проводили с использованием динамометра Токаря с пределом измерений 5000 кг, установленного на фрезерном станке 6М12П, то для определенной длины балки 1350 мм была определена реактивная сила на динамометре по следующей схеме нагружения (рис.3.3). Реактивные силы и момент опор вычисляли по формулам: A = Pj; (3.1) В = Р ; (3.2) или В = Р - (3.3); Второй этап заключался в непосредственной тарировке динамометра Токаря. Показания индикаторной головки с ценой деления 0,01 мм фиксировали с последовательной нагрузкой и разгрузкой динамометра грузами с шагом 25 кг. Повторяемость эксперимента составила 3. Обработка результатов эксперимента позволила составить протокол и построить на его основе тарировочный график, который был использован на третьем этапе тарировки измерительного тракта, схема которого приведена на рис.3.4.

Методика третьего этапа тарировки заключалась в том, что протарированный динамометр Токаря устанавливали на специально спроектированный динамометр рис.3.5, который в дальнейшем использовали непосредственно для определения параметров процесса пластического сверления. Тарирование динамометра проводили в соответствии с протоколом и тарировочным графиком, полученными на предыдущем этапе (рис.3.6). Нагрузка и разгрузка обеих динамометров производилась вертикальным перемещением стола фрезерного станка 6М12П, данные тарировки фиксировались компьютером, включенным в автоматизированную систему сбора и обработки данных (рис.3.2).

Динамометр для определения параметров процесса пластического сверления: 1-площадка для закрепления образца; 2-стойка динамометра; 3-основание; 4-порт выхода; 5-тензометрические датчики; 6-изоляционное кольцо.

Тарировка динамометра для определения параметров процесса пластического сверления: 1-стальной шарик; 2-динамометр Токаря с индикаторной головкой; 3-динамометр для определения параметров процесса пластического сверления; 4-станок 6М12П; 5-тензоусилитель УТ4-1; 6-аналого-цифровой преобразователь (АЦП); 7-компьютер; 8-периферийные устройства. Оценку влияния технологических и конструктивных параметров на геометрию формообразуемого узла и изменение осевой силы в процессе ПС исследовали по методике дробно-факторного эксперимента. Формообразующая часть пуансон-сверла выполнена из твёрдого сплава ВК8. Твёрдый сплав закрепляли в державке с помощью цанги. Формообразование узлов крепления осуществляли в тонколистовых пластинах стали СтЗ.

Силовые характеристики процесса регистрировались и обрабатывались с помощью АССОД. Геометрические параметры создаваемого узла крепления измерялись с помощью специальных приспособлений и затем вводились в компьютер экспериментальной установки. Формирование матрицы планирования и обработка экспериментальных данных производилась также с помощью компьютера, входящего в состав АССОД.

Относительное влияние факторов на выходные показатели процесса пластического сверления Для оценки степени влияния входных факторов на показатели процесса пластического сверления эти данные представлены в виде диаграмм (рис.3.7). Анализ диаграмм свидетельствует о том, что наибольшее влияние на процесс формообразования узла крепления методом пластического сверления оказывают два фактора: диаметр инструмента и толщина пластины. Третьим по степени влияния фактором является форма рабочей части инструмента (угол при вершине); четвертым - режимы обработки.

С учетом результатов анализа принято решение об изменении характера математических зависимостей с целью их упрощения и расширения диапазона их применимости. Таким образом, результаты дробно-факторного эксперимента позволили установить значимость технологических параметров процесса пластического сверления, конструктивных параметров, инструмента и заготовки, и определить их влияние на процесс формообразования узла крепления тонкостенной детали.3.4. Гипотеза о причине колебаний осевой силы

В процессе экспериментальных исследований зарегистрированы колебания осевой силы при пластическом сверлении, вызывающие сколы твердого сплава рабочей части инструмента. Эти колебания наблюдались при сверлении пластин малой толщины, которые характеризуются меньшим объемом нагреваемого металла и меньшей теплоотдачей в окружающую среду. Поэтому нами выдвинута гипотеза, в соответствии с которой колебания осевой силы определяются колебаниями температуры и момента сопротивления в зоне сверления. В соответствии с этим, в начале сверления за счет трения температура растет, что приводит к повышению пластичности металла пластины, прилегающего к инструменту. Это, в свою очередь, снижает момент трения и осевую силу и за счет теплоотдачи температура в зоне контакта начинает снижаться. Снижение температуры увеличивает момент трения и процесс начинает повторяться. Проверку гипотезы проведем на основе математического моделирования тепловых явлений при пластическом сверлении.

Металлофизические исследования свойств материала узлов крепления

Металлофизические исследования модифицированного материала узла крепления тонкостенной детали проводили с целью установления влияния процесса пластического сверления на следующие характеристики: - изменение структуры металла под действием температуры, возникающей в процессе сверления; - изменение фазового состава приповерхностной зоны металла, контактирующей с твердосплавным инструментом; - установление глубины и степени упрочнения приповерхностной зоны формообразованного отверстия; - определение прочностных характеристик модифицированного металла узла крепления тонкостенной детали; - установление перспективы дальнейшего развития процесса пластического сверления для решения ряда актуальных технологических задач.

Исследование структуры металла узла крепления, формообразованного в тонкостенной заготовке, проводили с использованием микроскопа Neophot-21. Образцы для исследований изготавливали из стали СтЗ различной толщины, обработанные пластическим сверлением в соответствии с технологическими режимами процесса обработки и геометрическими параметрами инструмента, определенными в соответствии с матрицей планирования эксперимента (таблица 3.1).

Анализ фотографий поверхности образцов ( 200-400), сделанных с помощью микроскопа позволил установить: влияние температуры на структурные изменения металла, пористость металла, изменение текстуры металла в пластически деформируемом слое.

Установлено, что под влиянием температуры происходят существенные структурные изменения металла лишь в тонком приповерхностном слое (до 150 мкм) внутреннего диаметра узла крепления. В этой же зоне отмечено увеличение количества феррита. Структура металла верхней части узла крепления представляет собой мелкозернистый феррито-перлит, зерна которого вытянуты в направлении течения пластической деформации (рис.3.8, рис.3.9).

Исследование элементного и фазового состава внутреннего диаметра узла крепления формообразованного с помощью пластического сверления проводили на микроанализаторе GXA-5 с помощью микрорентгеноспектрального анализа и рентгеноструктурного анализа на установке ДРОН-2. Методика исследований заключается в следующем (рис.3Л2), образец бомбардируется пучком ионов в десятки кило электрон-вольт энергии; под ударом этих первичных ионов, катодным распылением от поверхности предмета отрываются частицы. Некоторая часть этих частиц состоит из атомов или из группировок ионизированных атомов. Эти вторичные ионы, характерные для элементов и изотопов, составляющих мишень, ускоряются и фокусируются при помощи электростатической оптической системы в пучок, который переносит реальное изображение, состоящее из всех типов ионов, оторванных от предмета. Этому общему ионному изображению, которое было бы настоящим материальным воплощением (воспроизведением), поверхности предмета, не дают образоваться, но пучок, который его переносит, анализируется при помощи масс-спектрометра таким образом, чтобы разложить общее изображение на его разные элементные изображения, причем, каждое из них соответствует типу одного вполне определенного иона. Масс-спектрометр обладает свойствами фокусировки в двух сечениях: радиальном и поперечном, что позволяет получить изображение предмета после отклонения пучка в спектрометре. Элементное ионное изображение, изолированное щелью выхода из спектрометра, проектируется на катод преобразователя изображений, давая электронное изображение, наблюдаемое на флюоресцирующем экране. Изменяя регулировку масс-спектрометра, можно последовательно наблюдать карты распределения эмиссии различных ионов на поверхности образца. В случае необходимости имеется возможность записи кривых диффузии элементов на ленту.

Исследуемый образец тщательно полируется и помещается в микроанализатор. Пучок электронов диаметром около 1 мкм фокусируется на образец при помощи двух магнитных линз. Линия сканирования проходит поперек исследуемой поверхности; скорость сканирования составляет 20 мкм/мин. Запись рентгенограмм непрерывно производится компьютером.

Результатом проведенных исследований явилась диаграмма фазового состава материала стали СтЗ узла крепления формообразованного методом пластического сверления. Анализ полученной диаграммы свидетельствует о том, что в приповерхностном слое образца инородные включения отсутствуют, а также содержание каждой из фаз структурно измененного материала претерпело изменение в пределах допустимого. Из чего можно сделать вывод о том, что, не смотря на температурные и силовые воздействия оказываемые на заготовку, фазовый состав не потерял своей насыщенности, а стал еще более скомпонованным. Получена таблица (3.6), данными которой, описывается диаграмма (Рис.3.13), через уравнения, а также указываются: относительная интенсивность пиков (AreaAR\ интегральная полуширина пика {FWHM), межплоскостное расстояние (d, А), а также все исходные данные, которые вводились в аппарат перед запуском.

Похожие диссертации на Формообразование узлов крепления в тонкостенных деталях методом пластического сверления