Добірка наукової літератури з теми "621.787.4"

Дисертація присвячена вирішенню науково-технічної проблеми, що полягає в створенні наукових основ технології нанесення антифрикційних покриттів з використанням холодного пластичного деформування задля підвищення якості поверхонь тертя деталей з малопластичних матеріалів. Розроблено експериментальна модель контактної взаємодії одиничної мікронерівності з інструментом при ФАБО, що дозволило встановити основні закономірності процесу та забезпечити ефективне протікання мікрорізання і заповнення мікрозападин антифрикційним матеріалом. Для підвищення якості нанесення антифрикційних покриттів запропоновано використання деформуючого протягування задля покращення адгезійної взаємодії з основним матеріалом, отримання робочої поверхні деталі з поліпшеними фізикомеханічними властивостями і шорсткістю, близькою до рівноважної. На підставі проведених досліджень розроблено нові технологічні процеси нанесення антифрикційних покриттів з використанням ФАБО та деформуючого протягування.

У дисертаційній роботі отримано нові науково обґрунтовані результати вирішення актуальної для технології машинобудування науково-прикладної проблеми забезпечення параметрів якості робочих поверхонь деталей машин у вигляді тіл обертання з урахуванням комплексного підходу та умов експлуатації шляхом оптимізації структури технологічних процесів за параметрами якості та забезпеченні прогресивних режимів обробки. При цьому параметри якості поверхонь, які забезпечують їх експлуатаційні властивості, запропоновано забезпечувати недорогою операцією ППД із формуванням регулярних мікрорельєфів, що дозволить усунути зі структури ТП вартісні фінішні технологічні операції. Запропоновано метод визначення впливу технологічної спадковості на точність форми поперечних перерізів циліндричних поверхонь отриманих на операціях технологічного процесу, а також метод імовірнісного оцінювання впливу подачі на мікрогеометрію поверхні, сформованої точінням. Встановлено основні закономірності впливу форм та розмірів циліндричних поверхонь на параметр шорсткості. Розроблено нову математичну модель динамічного процесу формування регулярного мікрорельєфу шляхом віброобкочування на внутрішній циліндричній поверхні з урахуванням силових характеристик процесу та кінематику руху деформуючого інструменту. Використовуючи блочний підхід, отримано множину варіантів нових математичних моделей та розроблено класифікацію частково регулярних мікрорельєфів, сформованих на торцевих поверхнях деталей класу «тіла обертання», які враховують їх геометричні характеристики. Розроблено спосіб формування частково регулярного мікрорельєфу на торцевих поверхнях деталей класу «тіла обертання», який забезпечує його однакову відносну площу на різній відстані від центра обертання та запропоновано аналітичні залежності визначення амплітуди канавок V-подібної форми для мікрорельєфів І і ІІ виду. Запропоновано конструкції інструментів для обробки різанням внутрішніх циліндричних поверхонь та формування регулярних мікрорельєфів. Розроблено програмне забезпечення для побудови математичної моделі профілю шорсткості поверхні на основі параметрів профілограми. Матеріали досліджень, методики розрахунків передані для використання машинобудівними підприємствами. A very important mechanical engineering scientific-applied problem of complex assurance of the quality parameters of bodies-of- rotation-type machine parts working surfaces has been solved in the thesis under discussion on the basis of the obtained new scientifically substantiated results taking into account the operating conditions due to the technological processes structure optimization by the quality parameters and the machining progressive modes assurance by means of statistical methods of assessment. Therefore, the physical-mechanical parameters of quality providing the surface performance characteristics have been proposed to achieve by means of SPD (surface plastic deformation) operations with regular microreliefs formation. The analysis of technological methods and facilities providing the high-quality parameters of the surfaces of machine parts of “bodies of rotation” type has been made on the basis of literature sources review. The results of the research have been analysed aimed at formation of high-quality parameters of the machine parts surfaces. Some methods of regular microrelief formation on the surfaces of bodies of rotation of machine parts have been taken into consideration. The procedure of conducting the study of high-quality parameters formation of bodies-of-rotation-type machine parts cylindrical surfaces has been described. For this purpose the technological heredity and the shape accuracy of cylindrical surfaces cross sections of the object of investigation has been taken into consideration. The analysis and optimization of the technological process of internal cylindrical surface formation of a hydraulic cylinder barrel have been made based on the analysis of topography and microrelief formed in different technological operations. The probabilistic-statistical method of feeding impact assessment on the surface roughness formed by turning and the probabilistic-statistical method of flexure impact assessment on the surface roughness formed by turning have been developed. Moreover, the technique of analytical description of the surface contour has been developed which made possible to describe the surface roughness in the form of a mathematical model. The investigation has been carried out and some mathematical model of dynamic process of regular microrelief formation on the machine part internal cylindric surface has been developed. The peculiarity of the study under discussion is that the formation process is taking place under concentrated (point) force conditions whose point of application varies in radial and axial directions relative to the workpiece. The action under study has been proposed to be simulated by means of linear and time variables of Dirac delta functions using both the method of the above mentioned features regularization and the conventional methods of integrating the appropriate nonlinear mathematical models of longitudinal and lateral vibrations of the part as well. The partially regular microreliefs (PRM) formed on the end surfaces of the bodies of rotation have been classified in the form of a multistage system: class – classification criteria – subcriterion – characteristics of these subcriteria structured on the basis of kinematics of the technological process of the partially regular microreliefs (PRM) formation. The following classification criteria have been proposed to be accepted: ways of PRM formation; form of CRM (continuous regular microroughness) center line; relative position of adjacent grooves; relative position of CRM center lines; forms of grooves. Some partially regular microreliefs formed on the end surfaces of bodies of rotation have been simulated by means of block principle where each characteristic feature of the microrelief groove is described by the system of separate mathematical dependencies. The analytical dependencies to find the area of grooves of triangular shape of the partially regular microrelief formed on the end surfaces of bodies of rotation have been obtained. The optimal parameters of the grooves of partially regular microrelief of I and II type formed on the end surfaces of bodies of rotation have been determined. The dependencies and the range of their existence to find the grooves overlapped area of the PRM of III type have been derived. The results of experimental studies of partially regular microrelief formation on the end surfaces of bodies of rotation have been given. In this connection the equipment used, special tools and software to calculate the target points coordinates of the microrelief have been described, the shape and size of the test sample have been substantiated. The process of the test sample surface preparation for the full factorial experiment carrying out, namely the sample division into sectors and areas, has been described. The program and the technique of the experimental research have been developed. The impact of deformation effort, feeding speed and the groove axial pitch on the average value of the groove width of the formed partially regular microrelief formed on the end surface of the body of rotation has been determined on the basis of the results of the full factorial experiment. Some regression dependencies, response surfaces and their two-dimensional cross sections have been obtained which describe the influence of these parameters on the groove width whithin the boundaries of variable factors levels of variation determined by the conducted experiment. The design and calculation procedure of main design parameters of a twin-cutter adaptive boring head have been developed. The design of the tool for regular microrelief formation on internal cylindric surfaces of some long cylindric workpieces by vibration burnishing and the calculation procedure of main design parameters of the tool have been developed.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 «Технологія машинобудування». – Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, Тернопіль, 2021. У дисертації вирішено науково-прикладну задачу підвищення працездатності пальців сферичних шарнірів статико-імпульсною обробкою за рахунок формування покращених властивостей зміцненої поверхні. Розроблено теоретичні передумови та проведено ряд експериментальних досліджень, на основі яких запропоновано спосіб біполярного статико-імпульсного зміцнення зовнішніх неповних сферичних та циліндричних поверхонь тіл обертання. Проведено обґрунтування та вибір конструктивно-технологічних параметрів устаткування для статико-імпульсної обробки. Розглянуто вплив технологічних параметрів на величину подачі деформуючого інструмента та побудовано математичні залежності для визначення режимів обробки з врахуванням коефіцієнта перекриття пластичних відбитків. Запропоновано конструкцію генератора механічних імпульсів біполярної дії та проведено розрахунки конструктивно-технологічних параметрів устаткування. Розглянуто цикл роботи генератора механічних імпульсів та побудовано математичну модель його роботи. Розглянуто вплив параметрів процесу статико-імпульсного зміцнення на формування мікропрофілю поверхні. Запропоновано технологічне устаткування та технологію виготовлення деталі типу «палець СШ», річна ефективність від впровадження якої складає 208460 грн у порівнянні з базовою. В результаті проведеної роботи для біполярної статико-імпульсної обробки зовнішніх неповних сферичних та циліндричних поверхонь запропоновано машину модульного типу з числовим програмним керуванням, яка дозволяє варіювати технологічними параметрами обробки.
Ph. D. thesis in Engineering Science by specialty 05.02.08 “Mechanical Engineering Technology”. – Ternopil Ivan Puluj National Technical University, Ternopil, 2021. The dissertation solves the scientific and applied problem of increasing the working capacity of the fingers of spherical joints by static-impulse processing due to the formation of improved properties of the hardened surface. In modern mechanical engineering, spherical sliding hinges are widely used to improve the performance of which it is recommended to harden the working surfaces of the fingers with the possibility of forming a geometrically defined oil-retaining profile. Therefore, the creation of special technological equipment for bipolar static-pulse hardening, the substantiation of the parameters and operating modes, in fact, forms a scientific and applied problem that requires a solution and is relevant for various branches of mechanical engineering. The scope of application and various design options for the execution of spherical hinges, their life cycle is considered, and a classification of factors that affect its performance is presented. A comparative analysis of the requirements for materials for the manufacture of spherical hinge pins is presented. The existing options for the formation of an oil-retaining profile on the outer incomplete spherical surface are considered. The analysis of methods of hardening of spherical surfaces is carried out on the basis of which scientific directions of research are determined and recommendations for the creation of technological equipment of bipolar action are developed. Theoretical prerequisites have been developed and a number of experimental studies have been carried out, on the basis of which a method and scheme of bipolar static-pulse hardening has been proposed. A schematic diagram of the process of bipolar static-pulse processing of incomplete spherical surfaces has been developed, which was taken as the basis for the design of technological equipment. The influence of technological parameters on the value of the deforming tool feed is considered and mathematical dependences are derived to determine the processing modes taking into account the coefficient of overlapping of plastic imprints.

Дисертація присвячена питанням вдосконалення процесу перервного фрикційного зміцнення плоских поверхонь деталей машин та покращання якості оброблених поверхонь і формування нанокристалічних зміцнених поверхневих шарів. Вперше запропоновано використовувати пристрій зі змінною жорсткістю для закріплення деталей. Розроблено конструкцію інструменту з різною кількістю та шириною поперечних пазів на його робочій частині для забезпечення ударного навантаження зони контакту інструмент-деталь. Розроблено математичні моделі для визначення параметрів термопружності при формуванні нанокристалічного шару. Вперше розроблено математичні моделі динамічних параметрів під час фрикційного зміцнення. Досліджено вплив параметрів зміцнення на формування зміцненого шару, його товщину і твердість, величину залишкових напружень, утворення мікрогеометрії обробленої поверхні. Розроблено і прийнято до впровадження у виробництво технологічні процеси поверхневого зміцнення деталей машин.
В диссертационной работе приведено развитие актуальной научно-технической задачи заключающейся в повышении эксплуатационных свойств деталей машин путем формирования нанокристаллических поверхностных слоев металла и параметров качества упрочненных поверхностей на основании усовершенствования процесса и оснастки прерывистого фрикционного упрочнения деталей машин. Эффективность упрочнения плоских поверхностей деталей повышается путем целенаправленного изменения рабочей поверхности инструмента-диска и использования оснастки с изменяемой жесткостью, а также назначением необходимых режимов обработки. Впервые предложено использовать приспособление со сменной жесткостью для крепления детали. Разработано конструкцию инструмента с разным количеством и шириной поперечных пазов на рабочей части. Разработаны математические модели для определения параметров термоупругости при формировании нанокристаллического поверхностного слоя во время прерывистого фрикционного упрочнения. Показано, что на формирование упрочненного слоя мало влияет количество поперечных пазов на рабочей части инструмента. Ширина паза существенно влияет на температуру нагрева поверхности зоны контакту инструмент-деталь. Впервые разработаны математические модели динамических параметров фрикционного упрочнения плоских поверхностей без и при использовании специального приспособления для изменения жесткости технологической системы. Показано, что при прерывистом упрочнении плоских поверхностей на жестком приспособлении при малом количестве пазов (4-16) и увеличении угловой скорости вращения инструмента динамическая система станка колеблется на частотах близких к резонансным. При использовании приспособления с меньшей жесткостью (60 Н/мкм) резко уменьшаюттся колебательные процессы. Показано, что уменьшение жесткости технологической системы благоприятно влияет на формирование упрочненного слоя и качество обработанной поверхности. При этом увеличивается толщина упрочненного слоя, его микротвердость, величина остаточных напряжений. Представлено экспериментальные исследования параметров качества упрочненных поверхностей. Показано, что нанокристаллический слой наибольшей толщины и твердости, а также с наименьшей волнистостью получается при упрочнении инструментом с поперечными пазами на рабочей части и использованием приспособления с жесткостью 60 Н/мкм. Разработана инженерная методика и написана макропрограмма в среде VBA предназначенная для использования ее в пакете SolidWorks для автоматизированного проектиррования специальной пружины приспособления. Пружины (их количество и геометрические параметры) выбираются в зависимости от требуемой жесткости динамической системы станка. Разработан и принят к внедрению в производство технологический процесс фрикционного упрочнения деталей технологической оснастки.
Dissertation is devoted to improving the process of discontinuous frictional hardening of flat surfaces of machine parts and the quality of machined surfaces and the formation of nanocrystalline hardened surface layers. The work suggests the usage the device with variable stiffness to hold the parts for the first time. The tool with different number and width of transverse slots on its working section to provide impact load of the contact tool-part was design. For determination the thermoelasticity parameters in the formation of nanocrystalline layer mathematical models were developed. The work suggests the usage the mathematical models of dynamic parameters of the frictional hardening the first time. The influence of the hardening parameters for formation the hardened layer, thickness and hardness, value of residual stress, formation microgeometry of machined surface were researched. The technological processes of the superficial hardening of machine parts were developed and implemented.
Робота виконана у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України. Захист відбувся «28» лютого 2013 р. о 1100 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 58.052.03 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56, корп. 2, ауд. 79. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56.

У дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-технічна проблема в області технології машинобудування – розроблення технологічного забезпечення підвищення експлуатаційних характеристик деталей машин шляхом формування зміцненого поверхневого шару з нанокристалічною структурою на масивних деталях фрикційним обробленням. Вперше запропоновано технологічний метод формування поверхневих шарів з нанокристалічною структурою у якому поєднується їх високошвидкісне нагрівання і охолодження з інтенсивною пластичною деформацією, яка реалізується використанням інструментів з перервними робочими поверхнями. Розроблені математична модель термопружного стану в поверхневих шарах металу під зоною контакту інструмент-деталь; математичні моделі динамічних процесів під часоброблення плоских і циліндричних поверхонь деталей. Досліджено формування структури, фазового і хімічного стану шарів, параметрів якості оброблених поверхонь і поверхневих шарів, їх вплив на експлуатаційні характеристики, а саме, зносотривкість під час тертя з різними видами мащення і контактному втомному навантаженні. Розроблено і впроваджено у виробництво технологічні процеси поверхневого зміцнення робочих поверхонь деталей машин та технологічного спорядження. В диссертационной работе решена актуальная научно-техническая проблема в области технологии машиностроения - разработка технологического обеспечения повышения эксплуатационных характеристик деталей машин путем формирования упрочненного поверхностного слоя с нанокристаллической структурой на массивных деталях фрикционной обработкой. Впервые предложено технологический метод формирования поверхностных слоев с нанокристаллической структурой в котором сочетается их высокоскоростной нагрев и охлаждения с интенсивной пластической деформацией, которая реализуется использованием инструментов с прерывистыми рабочими поверхностями. Разработанные математическая модель термоупругого состояния в поверхностных слоях металла под зоной контакта инструмент-деталь; математические модели динамических процессов при обработке плоских и цилиндрических поверхностей деталей. Исследовано формирование структуры, фазового и химического состояния слоев, параметров качества обработанных поверхностей и поверхностных слоев, их влияние на эксплуатационные характеристики, а именно, износостойкость при трении с различными видами смазки и контактной усталостной нагрузке. Разработаны и внедрены в производство технологические процессы поверхностного упрочнения рабочих поверхностей деталей машин и технологического оснастки. During friction treatment, due to the high-speed friction of the tool with the part, high temperatures occur in their contact zone, which is higher than the phase transition points. The zone in which thermomechanical processes take place can be divided into three sections: the first is the zone of elevated temperature in front of the thermal energy source; the second – the area of intense thermal energy flow; the third is the zone of intensive cooling, which occurs after the cessation of the thermal energy flow. The mathematical model of the thermoelastic state in the surface layers of metal under the tool-part contact zone, on the basis of the modified theory of thermoelasticity is developed. The main disadvantage of the classical heat resistance theory is the assumption of an infinite rate of heat expansion in the material. To overcome it, Green and Lindsay proposed a modified theory of thermoelasticity (GL-theory), the propagation of thermal conductivity became hyperbolic with the introduction of so-called "relaxation times" parameters. Numerical solutions for different tool groove widths are presented. Also based on the method of determining the temperature by the depth of the sample using the thermocouples, experimental studies of the temperature at three different depths and several passes of the tool with transverse feed were determined. The three-mass model of the surface grinding machine used for flat parts’ frictional treatment is presented, the differential equations of which are written based on Lagrange equations of the second kind. The clamping force of the tool to the part is given as the vertical movement of the spindle head to the part by some value, where the total stiffness corresponds to some value of clamping force, as well as subtraction of movement, which is formed due to grooves on the periphery of the tool. The analysis of numerical solutions shows that the greatest value of the amplitude of the impact occurs when the width of the groove increases and the number of grooves decreases. The frequency response of the machine’ three-mass oscillating system is developed, it is determined that the dangerous number of grooves is 8-10, which can cause resonance. A three-mass model of a lathe is presented, on which instead of the tool-post the special device with an autonomous tool drive for frictional treatment of cylindrical machine parts is installed, the differential equations of which are written based on Lagrange equations of the second kind. The clamping force is given as the movement of the carriage in the horizontal direction to the workpiece by some value, where the total stiffness corresponds to some value of clamping force, as well as subtraction of movement, which is formed due to grooves on the periphery of the tool. The frequency response of the machine’ three-mass oscillating system is developed, it is determined that the dangerous number of grooves is 9-12, which can cause resonance. The change of structure, depth, and also microhardness of surface layers depending on the feed’ type of the technological medium and its structure and type of the tool’ periphery is shown. The redistribution of chemical elements by the depth of the strengthened layer are shown. The phase composition of the surface layers after strengthening and alloying, as well as residual stresses in the strengthened surface layers, are presented. After using various tools, the parts’ surfaces were scanned and then the 3D view of the scanned surfaces, the topography, profiles of waviness and roughness in the longitudinal and transverse directions, peaks count distribution, volumes of the holes or the peaks, textures directions, averaged power spectrum density, textures isotropy, Abbott-Firestone curves, Sk parameters, etc. are investigated. The studies of the friction pairs’ wear resistance according to the "ring-ring" and "ring-insert" schemes of wearing without lubrication, with maximum lubrication, as well as in an oil-abrasive medium were showed. Wear resistance studies were performed for pairs of steel – cast iron, cast iron – cast iron, steel – steel. Experimental studies of the contact strength of the strengthened layers after friction treatment were performed by using the special equipment where a test-sample is mounted, which is run-in by three spring-loaded rollers. The friction treatment technology and microalloying have been tested and new improved results of increased wear resistance of friction pairs after this friction treatment have been obtained.